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論文

Effect of irradiation on gallium arsenide solar cells with multi quantum well structures

Maximenko, S.*; Lumb, M.*; Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; 佐藤 真一郎; et al.

Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.2144 - 2148, 2014/06

多重量子井戸(MQW)構造を持つガリウム砒素(GaAs)太陽電池の放射線応答を明らかにするため、電子線および陽子線を照射し、電子線誘起電流(EBIC)測定および、容量・電圧(CV)測定を用いて複合的に解析した。MQW層の電子輸送特性をEBICによって調べ、2次元拡散モデルを用いて解析したところ、照射によりMQW層における電界強度分布が不均一化することが明らかとなった。また、CV測定の結果から、はじき出し損傷量が1$$times10^{-8}$$MeV/g以下の領域でMQW層の伝導型が弱いn型からp型へ変化している可能性が見出された。この結果は、EBICの測定結果から得られる電界強度の変化と一致しており、MQW層における特有の劣化現象である可能性が示唆された。

論文

Quantum-well solar cells for space; The Impact of carrier removal on end-of-life device performance

Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S. R.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; et al.

IEEE Journal of Photovoltaics, 4(1), p.253 - 259, 2014/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.77(Energy & Fuels)

現在宇宙用太陽電池の主流となっているIII-V族半導体多接合太陽電池の更なる高効率化および耐放射線性向上のために、多重量子井戸(MQW)構造の導入が試みられているが、その放射線劣化メカニズムについては明らかにされていない。本研究では、MQW構造を有する太陽電池の放射線照射効果について、実験およびシミュレーションを行った。一般的に、太陽電池の放射線劣化の主因は少数キャリア寿命の減少とキャリア枯渇効果であるが、MQW構造を持つデバイスにおいては、キャリア枯渇効果が通常よりも劣化に強く影響することが明らかとなった。また、放射線照射量の増加に伴い、MQW層の伝導型変化が起こり、MQW層が位置するエミッタ・ベース間の電界強度を狭窄させることが分かった。

論文

Radiation study in quantum well III-V multi-junction solar cells

Gonz$'a$lez, M.*; Hoheisel, R.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Maximenko, S.*; Messenger, S. R.*; Jenkins, P. P.*; Tibbits, T. N. D.*; et al.

Proceedings of 39th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-39) (CD-ROM), p.3233 - 3236, 2013/06

多重量子井戸(MQW)構造をもつInGa$$_{0.51}$$P/MQW-In$$_{0.01}$$Ga$$_{0.99}$$As/Ge三接合太陽電池と、その構成サブセルについて1MeV電子線と3MeV陽子線照射による放射線耐性評価を行った。発電特性評価に加え、電流・電圧特性、外部量子効率測定、エレクトルミネッセンス測定を行い、特性劣化の詳細を明らかにした。その結果、ミドルセル(MQW-In$$_{0.01}$$Ga$$_{0.99}$$As)の劣化が顕著であり、これが三接合太陽電池全体の劣化特性を支配していることから、MQW構造のさらなる改善が必要であることが明らかとなった。

論文

In situ irradiation and measurement of triple junction solar cells at Low Intensity, Low Temperature (LILT) conditions

Harris, R. D.*; 今泉 充*; Walters, R. J.*; Lorentzen, J. R.*; Messenger, S. R.*; Tischler, J. G.*; 大島 武; 佐藤 真一郎; Sharps, R. P.*; Fatemi, N. S.*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 55(6), p.3502 - 3507, 2008/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:46.49(Engineering, Electrical & Electronic)

深宇宙のミッション太陽電池パネルを搭載した人工衛星による地球より深宇宙でのミッションの可能性を調べるため、低温下,低出力太陽光照射条件下におけるInGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の、高エネルギー電子線及び陽子線照射による電気特性の劣化実験を行った。太陽電池の電気特性は、同時照射測定によりその場で測定し、4つの重要な発電特性である短絡電流,開放電圧,最大出力,曲線因子(FF)を調べた。また、照射の前後で量子効率を測定することで、発電に寄与する光波長に関する情報も得た。実験の結果、低温照射実験では室温アニールによる電気特性の回復がみられる場合があることが判明し、深宇宙のミッションにおける太陽電池の発電予測には回復も考慮する必要があることが判明した。

論文

Irradiation and measurement of GaAs based solar cells at low intensity, low temperature (LILT) conditions

Walters, R. J.*; Harris, R. D.*; 今泉 充*; Lorentzen, J. R.*; Messenger, S. R.*; Tischler, J. G.*; 大島 武; 佐藤 真一郎; Sharps, R. P.*; Fatemi, N. S.*

Proceedings of 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.105 - 108, 2008/12

深宇宙、すなわち太陽から非常に離れた宇宙空間でのミッションにおいてエネルギーを供給するような状況を想定し、低温環境下における高エネルギー(1MeV)電子線照射によるInGaP/GaAs/Ge宇宙用三接合太陽電池の、低強度光照射時の太陽電池の電気特性を調べた。太陽電池の特性は、電流・電圧(I-V)測定及び分光感度測定によって調べた。低温での放射線照射によって起こる劣化と、室温での放射線照射によって見られる劣化はいくらか異なっており、短絡電流は低温照射において劣化が顕著である一方、開放電圧は室温照射において劣化が顕著であった。低温照射の場合は室温アニールによる有意な電気特性の回復が見られた。

口頭

Quantum well solar cells for space; The Impact of carrier removal on end-of-life device performance

Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S. R.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; et al.

no journal, , 

多重量子井戸構造(MQW)を含む多接合太陽電池の放射線照射効果について詳細に調べた。太陽電池の放射線照射による特性劣化は、まず少数キャリア寿命の減少によって引き起こされるが、MQWではキャリア枯渇効果をさらに考慮する必要があることを明らかにした。また、MQWを含む領域は放射線照射によるキャリア枯渇効果によって擬似的に真性状態になるだけでなく、さらにn型もしくはp型へと転換することがわかった。これによって、MQWが位置するエミッタとベースの間の電界強度を低下し太陽電池特性の劣化が引き起こされるが、本稿ではこれを改善するデバイス設計について提案する。

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