质子辐照下高效太阳电池输出特性及结构的优化研究

利用TCAD半导体器件仿真软件，详细分析了低能(1.8 keV)质子辐照剂量对低轨道卫星用高效插指背结背接触(IBC)单晶硅太阳电池转换效率的影响。通过转换效率及其退化特点的对比，得到质子辐照剂量与复合中心密度、陷阱密度之间的对应关系。在不同的质子辐照剂量情况下，深入分析了前表面场(FSF)结构和前表面浮空发射区结构(FFE)对太阳电池短路电流密度、开路电压及转换效率的影响，为质子辐照条件下太阳电池前表面结构提供了设计依据。仿真结果表明：当质子辐照剂量小于1×109 cm-2时，随着质子辐照剂量的增大，太阳电池转换效率几乎不变。当质子辐照剂量一定时，存在最优的FSF和FFE的掺杂浓度，使得太阳电池转换效率最高。在质子辐照剂量为0 cm-2和1×1010 cm-2时，FFE结构对应的峰值转换效率略低于FSF结构的情况。在质子辐照剂量为1×1011 cm-2时，FFE结构对IBC太阳电池转换效率的改善效果明显优于FSF结构的情况。