研究目的
通过数值模拟研究老化对太空环境中砷化镓太阳能电池主要特性的影响,重点分析电子和质子辐照作用下15年内电学特性的退化情况。
研究成果
数值模拟显示,砷化镓太阳能电池在太空环境中运行15年后性能显著退化,其转换效率降至初始值的52.35%。通过将模拟结果与太空任务实验数据进行对比,该研究验证了模型中采用的衰老规律,强调了在预测太空应用中太阳能电池寿命时考虑累积辐照效应的重要性。
研究不足
该模型假设缺陷持续累积,且未考虑所有类型的空间粒子(如α粒子和重离子)。模拟与实验结果之间的差异可能源于电池结构、掺杂浓度和辐照注量的不同。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用数值模拟方法建模砷化镓太阳能电池在太空环境下的老化效应,并引入肖克利-里德-霍尔复合率以考虑辐射诱生缺陷的影响。
2:样本选择与数据来源:
模拟基于具有特定尺寸和掺杂浓度的砷化镓pn结,暴露于AM0光谱条件下。
3:实验设备与材料清单:
模拟使用商业软件Comsol进行有限元法计算,通过MATLAB脚本引入参数和缺陷。
4:实验流程与操作步骤:
模型计算太阳能电池参数15年内的演变过程(时间步长为1年),考虑电子与质子辐射的累积效应。
5:数据分析方法:
分析关键参数(短路电流、开路电压、最大功率、填充因子及转换效率)的退化情况,并与太空任务实验数据进行对比。
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