Modeling of degradation behavior of InGaP/GaAs/Ge triple-junction space solar cell exposed to charged particles

荷電粒子線照射によって劣化したInGaP/GaAs/Ge宇宙用三接合太陽電池のモデリング

佐藤 真一郎; 大島 武; 今泉 充*

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

1次元光デバイスシミュレータPC1Dを用いて、荷電粒子線(陽子,電子)を照射したInGaP/GaAs/Ge宇宙用三接合(3J)太陽電池の劣化モデリングを行ったところ、各サブセルの外部量子効率をシミュレーションによりフィッティングすることで3J太陽電池の電気特性の劣化をうまく再現することができた。また、このモデルでは各サブセルにおけるベース層キャリア濃度のキャリア枯渇係数()と少数キャリア拡散長の損傷係数()を放射線劣化パラメータとして考慮するが、これらを非イオン化エネルギー損失(NIEL: Non-Ionizing Energy Loss)を用いて解析した結果、これら劣化パラメータとNIELには正の相関があることから、NIELにより各サブセルの劣化度を見積もれば3J太陽電池の電気特性劣化を予測できることがわかった。

Degradation modeling of InGaP/GaAs/Ge triple-junction (3J) space solar cell, which are exposed to charged particles (protons and electrons), is introduced using a one-dimensional optical device simulator: PC1D. The proposed method can reproduce the electrical degradation of 3J solar cells from fitting the external quantum efficiencies for sub-cells. In this modeling, carrier removal rate of base layer (R) and 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 the results of degradation level in the each sub-cell estimated from correlativity between NIEL and both radiation degradation parameters.