[发明专利]一种使用变温光致发光谱测试分析太阳电池辐射效应的方法

说明书

本发明涉及一种使用变温光致发光谱测试分析太阳电池辐射效应的方法，该方法涉及的装置是由激光器、斩波器、凸透镜、低温样品室、载物铜片、待测电池、滤光片、光栅光谱仪、探测器、锁相放大器和记录仪组成，该方法对辐照前、辐照后和辐照退火后的电池分别进行了变温光致发光谱测试，将三次测试结果数据进行处理，直接得到太阳电池受辐照后光致发光的辐照损伤情况以及退火后太阳电池的性能恢复情况，并结合阿伦尼乌斯公式拟合，判断辐照在太阳电池中引入的缺陷类型以及在退火后缺陷类型的变化情况。该方法能够比较全面深入的分析太阳电池的辐射效应。且具有操作简单、测试精度高等特点。

技术领域

本发明涉及光电器件可靠性技术领域，特别是涉及使用变温光致发光谱测试分析太阳电池辐射效应的方法

背景技术

空间环境中丰富的太阳能资源是各类空间飞行器的主要能量来源。但是空间环境复杂恶劣，尤其是存在于空间辐射环境中的电子、质子等各种射线粒子，会严重影响空间飞行器设备的正常运行，甚至会导致航天器系统发生故障以至进一步造成功能失效。太阳电池阵列作为人造卫星等空间飞行器的主要能源系统，在面对恶劣的空间辐射环境，为了保证空间飞行器在执行任务时能够稳定、长寿命的工作，空间太阳电池抗辐射性能的优劣相当重要。当前太阳电池主要辐射防护方法是在空间电池表面增加防护盖片，但是这种方法只能屏蔽低能量的粒子，对高能量粒子屏蔽效果比较差。目前，经过大量研究表明：对于应用在空间中的太阳电池而言，影响太阳电池在轨性能退化的主要粒子是电子和质子，电池性能退化的原因主要是粒子辐射在太阳电池材料中引入了晶格缺陷，这些缺陷充当复合中心的作用，使得少数载流子扩散长度变短，导致太阳电池性能退化。目前用于太阳电池辐射缺陷分析的方法主要有I-V、暗I-V、EQE(量子效率)、EL(电致发光)、PL(光致发光)、DLTS(深能级瞬态谱)、EBIC(电子束感生电流)。PL测试具有非破坏性、灵敏度高、样品尺寸和形状没有特殊要求等优点，因此使用变温PL测试可方便的分析太阳电池的辐射效应。空间太阳电池的性能退化由辐射引入的缺陷所致，光致发光谱测量能够直接反映辐射引入非辐射复合缺陷的情况。因此研究使用光致发光谱(PL)测试分析太阳电池辐射损伤的方法，能够为空间太阳电池受辐照后性能退化的机理研究提供分析手段，具有重要意义。

与本发明最为接近的已有文献是北京师范大学王荣等人2015年发表的的1MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池变温光致发光研究，该研究中对1MeV电子辐照的GaAs/Ge太阳电池进行了温度范围为30K—290K的变温光致发光光谱测试，结合Arrhenius方程对太阳电池的辐射损伤进行了分析，得出了辐照太阳电池的非辐射复合中心。

由于上述方法主要是对辐照过后的电池样品进行了变温光致发光测试，并没有对辐照前的样品进行变温测试，缺乏对比性，同时辐照实验注量点单一，并不能反应出辐照缺陷随注量增加的变化情况，此外电池退火实验并未涉及，缺乏对退火后缺陷类型的变化情况分析。总体而言该实验方法在研究太阳电池辐射效应方面不够完善。

发明内容

本发明的目的在于，提供具有操作简单、准确性高等特点的一种使用变温光致发光谱测试分析太阳电池辐射效应的方法，该方法涉及的装置是由激光器、斩波器、凸透镜、低温样品室、载物铜片、待测电池、滤光片、光栅光谱仪、探测器、锁相放大器和记录仪组成，在该方法中对辐照前、辐照后和辐照退火候的电池分别进行了变温光致发光谱测试，将三次测试结果数据进行处理，直接得到太阳电池受辐照后光致发光的辐照损伤情况以及退火后太阳电池的性能恢复情况，并结合阿伦尼乌斯公式拟合，判断辐照在太阳电池中引入的缺陷类型以及在退火后缺陷类型的变化情况。该方法能够比较全面深入的分析太阳电池的辐射效应。且具有操作简单、测试精度高等特点。