NIEL analysis of carrier removal rate and damage coefficient in each sub-cell of triple-junction space solar cell

宇宙用三接合太陽電池における各サブセルのキャリア枯渇係数及び損傷係数のNIEL解析

佐藤 真一郎; 今泉 充*; 大島 武

Sato, Shinichiro; Imaizumi, Mitsuru*; Oshima, Takeshi

電子線や陽子線照射によって劣化した宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池のモデリングを行い、量子効率のフィッティングから電流・電圧特性を非常に高い精度で再現できることを見いだした。また、量子効率のフィッティングの際の指標となる、ベース層キャリア濃度の減少の度合いを示すキャリア枯渇係数,少数キャリア拡散長の減少の度合いを示す損傷係数を陽子線及び電子線のエネルギーから求めたNIEL値によってスケールすると、系統的にまとめられることが判明した。この結果はつまり、放射線の種類,エネルギー,材料がわかれば、その条件に相当するNIEL値がわかり、スケーリンググラフからさらに及びを導出でき、放射線劣化を予測することが可能であることを示している。

Degradation modeling of triple-junction (3J) solar cell due to proton and electron irradiation is performed with the use of a one dimensional optical device simulator, PC1D. By fitting external quantum efficiencies of the 3J solar cells degraded by proton or electron irradiation, the short-circuit current () and open-circuit voltage () are simulated. These simulated values are in good accordance with the experimental data. In this modeling, carrier removal rate of base layer () and the damage coefficient of minority carrier diffusion length () in each sub-cell are considered as radiation degradation parameters. NIEL (Non-Ionizing Energy Loss) analysis for both radiation degradation parameters is discussed. The radiation degradation of a 3J solar cell can be predicted from correlativity between NIEL and both radiation degradation parameters.