Effect of base doping concentration on radiation-resistance for GaAs sub-cells in InGaP/GaAs/Ge

InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池のGaAsサブセルの耐放射線性におけるベース層ドーピング濃度の影響

Elfiky, D.*; 山口 真史*; 佐々木 拓生*; 高本 達也*; 森岡 千晴*; 今泉 充*; 大島 武; 佐藤 真一郎; Elnawawy, M.*; Eldesoky, T.*; Ghitas, A.*

Elfiky, D.*; Yamaguchi, Masafumi*; Sasaki, Takuo*; Takamoto, Tatsuya*; Morioka, Chiharu*; Imaizumi, Mitsuru*; Oshima, Takeshi; Sato, Shinichiro; Elnawawy, M.*; Eldesoky, T.*; Ghitas, A.*

宇宙用三接合太陽電池のミドルセルであるGaAsサブセルの耐性強化研究の一環として、高崎量子応用研究所TIARAにおいてGaAs太陽電池の200keV陽子線照射実験を行い、ベース層キャリア濃度が低い方が耐放射線性が高くなるということを明らかにした。また、放射再結合寿命と少数キャリア寿命の損傷係数をパラメータとするGaAs太陽電池の放射線照射劣化モデルを構築し、ベース層キャリア濃度の異なるGaAs太陽電池の耐放射線性がどのように変化するかを数値解析した。その結果、TIARAにおける実験結果をよく再現でき、今回構築した劣化モデルの妥当性を示すことができた。

GaAs solar cells with the lower base carrier concentration under low energy proton irradiations had shown experimentally the better radiation-resistance. Analytical model based on fundamental approach for radiative and non-radiative recombination has been proposed for radiation damage in GaAs sub-cells. The radiation resistance of GaAs sub-cells as a function of base carrier concentration has been analyzed by using radiative recombination lifetime and damage coefficient for minority carrier lifetime. Numerical analysis shows good agreement with experimental results. The effect of carrier concentration upon the change of damage constant and carrier removal rate have been studied.