Degradation modeling of InGaP/GaAs/Ge triple junction solar cells irradiated with various energy protons

プロトン照射したInGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の劣化モデリング

佐藤 真一郎; 宮本 晴基; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 森岡 千晴*; 河野 勝泰*; 大島 武

Sato, Shinichiro; Miyamoto, Haruki; Imaizumi, Mitsuru*; Shimazaki, Kazunori*; Morioka, Chiharu*; Kawano, Katsuyasu*; Oshima, Takeshi

1次元光デバイスシミュレータ(PC1D)を用いて宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の寿命予測技術開発のため、放射線による電気特性劣化のモデリングを行った。30keV, 150keV, 3MeV及び10MeVの陽子線照射によって劣化した三接合太陽電池の量子効率をフィッティングし、短絡電流と開放電圧をシミュレートした。また、各サブセルにおいて少数キャリア拡散長の損傷係数及びベース層のキャリア除去係数を見積もった。その結果、シミュレーションによって得られた短絡電流と開放電圧は実験値と良い一致を示した。これらの結果より、本劣化モデリングの有効性が実証された。

Degradation modeling of InGaP/GaAs/Ge triple junction (3J) solar cells with the use of a one dimensional optical device simulator, PC1D, is performed for cell lifetime prediction. By fitting the quantum efficiencies of 3J solar cells degraded by 30 keV, 150 keV, 3 MeV, or 10 MeV proton irradiation, the short circuit currents (Isc) and open circuit voltages (Voc) are simulated. The damage coefficient of minority carrier diffusion length () and carrier removal rate () of base carrier concentration of each sub cell are also estimated. The values of Isc and Voc obtained using the calculations show good agreement with experimental values. These results confirm that the degradation modeling method is effective for lifetime prediction of 3J solar cells.