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

陽子線照射された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

宇宙用のInGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の陽子線照射による劣化を1次元光デバイスシミュレータPC1Dを用いてモデル化した。30keV, 150keV, 3MeV, 10MeVの陽子線を照射した三接合太陽電池の外部量子効率から短絡電流及び開放電圧の劣化量を見積もるとともに、少数キャリア拡散長の損傷係数及びベース層キャリア濃度のキャリア枯渇係数を求めた。この計算によって求められた短絡電流及び開放電圧の劣化量は実験結果を5%以内の精度で再現したことから、今回提案した放射線劣化モデリングが三接合太陽電池の寿命予測に有効であることが証明できた。

Degradation modeling of InGaP/GaAs/Ge triple-junction (3J) solar cells subjected to proton irradiation is performed with the use of a one-dimensional optical device simulator, PC1D. By fitting the external quantum efficiencies of 3J solar cells degraded by 30 keV, 150 keV, 3 MeV, or 10 MeV protons, the shortcircuit currents ($$I_{SC}$$) and open-circuit voltages ($$V_{OC}$$) are simulated. The damage coefficients of minority carrier diffusion length ($$K_L$$) and the carrier removal rate of base carrier concentration ($$R_C$$) of each subcell are also estimated. The values of $$I_{SC}$$ and $$V_{OC}$$ obtained from the calculations show good agreement with experimental values at an accuracy of 5%. These results confirm that the degradation modeling method developed in this study is effective for the lifetime prediction of 3J solar cells.

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パーセンタイル:10.81

分野:Energy & Fuels

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