[发明专利]一种分析空间单结太阳电池多数载流子输运的方法

权利要求书

1.一种分析空间单结太阳电池多数载流子输运的方法，其特征在于一种分析空间单结太阳电池多数载流子输运的方法具体是按照以下步骤进行的：

步骤一、基于空间带电粒子辐照下半导体材料的载流子输运模型和太阳电池能带模型建立太阳电池开路电压退化模型；

步骤二、建立太阳电池开路电压退化的基本实验规律；通过空间辐射环境地面等效模拟试验获得带电粒子辐照下太阳电池开路电压退化规律；其中，带电粒子辐照下太阳电池开路电压退化的规律包括不同能量电子辐照下太阳电池开路电压退化规律和不同能量质子辐照下太阳电池开路电压退化规律；

步骤三、根据带电粒子辐照下太阳电池开路电压退化规律的数据，使用太阳电池开路电压退化模型进行非线性拟合得到多子浓度损伤系数α_n，从而得到载流子去除率R_C，其中，载流子去除率R_C等于多子浓度损伤系数α_n与载流子浓度的乘积；

步骤四、根据载流子去除率R_C建立多子浓度变化的基本规律；其中，多子为多数载流子；

步骤五、利用PC1D太阳电池模拟分析程序模拟带电粒子辐照下太阳电池的光谱响应和伏安特性，进而得到电池多子浓度随入射粒子能量变化的基本规律；

步骤一中基于空间带电粒子辐照下半导体材料的载流子输运模型和太阳电池能带模型建立太阳电池开路电压退化模型具体过程为：

基于空间带电粒子辐照下半导体材料的载流子输运模型和太阳电池能带模型建立太阳电池开路电压退化模型：

Voc=2kBTqlnn0ni(1+αnΦ)=2kBTq[lnn0ni-ln(1+αnΦ)]---(1)]]>

带电粒子辐照前，带电粒子辐照注量Φ＝0时，则内建电压为则归一化开路电压退化模型

VocVoc0=1-(lnn0ni)-1ln(1+αnΦ)---(2)]]>

式中，V_oc0表示空间带电粒子辐照前太阳电池的开路电压；V_oc分别表示空间带电粒子辐照后太阳电池的开路电压；n₀为辐照前的多数载流子浓度，n_i为本征载流子浓度；α_n为多子浓度损伤系数，Ф为带电粒子辐照注量；k_B为玻耳兹曼常数、T为温度、q为电子电量；

步骤二中不同能量电子辐照下太阳电池开路电压退化规律具体为：

(1)电子辐照的电子能量大于200keV，电子辐照的入射电子能量要求选择4～6个能量值；

(2)选取电子能量分别为1、2、4和10MeV供参考使用，要求电池最大功率的退化幅度达到辐照前的75％以下，所选取的电子注量值在4个以上；

步骤二中不同能量质子辐照下太阳电池开路电压退化规律具体为：

(1)小于200keV质子能量的选择根据SRIM带电粒子辐照效应模拟程序的计算结果进行，选取在电池中射程末端分别处于电池发射区、空间电荷区和基区的质子能量值，选取3～5种不同能量的质子；

(2)大于200keV质子辐照下太阳电池电学参数的退化幅度，选取一定能量间隔为1～3MeV的质子能量值3～5种；要求电池最大功率的退化幅度达到辐照前的75％以下，所选取的电子注量值在4个以上；

步骤三中根据带电粒子辐照下太阳电池开路电压退化规律的数据，使用太阳电池开路电压退化模型进行非线性拟合得到多子浓度损伤系数α_n，从而得到载流子去除率R_C＝nα_n具体过程为：

利用方程(2)使用Origin程序分析软件对带电粒子辐照下太阳电池开路电压退化规律的数据进行非线性拟合得到多子浓度损伤系数α_n，进而计算载流子去除率R_C＝nα_n；

步骤四中根据载流子去除率R_C建立多子浓度变化的基本规律具体为：

n＝n₀-R_CΦ。