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論文

Recovery of short circuit current of 3J solar cells by current injection at low temperature

宮本 晴基; 大島 武; 今泉 充*; 伊藤 久義; 岐部 公一*; 河野 勝泰*

Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-4) (CD-ROM), p.1815 - 1817, 2006/05

次期宇宙用高効率太陽電池である三接合(3J)太陽電池の放射線による特性劣化の非熱的な回復現象を明らかにするために、熱的な回復効果がないことが確認されている210Kでの陽子線照射及び電流注入を行った。実験には変換効率が27%(AM0)の宇宙用3J(InGaP/GaAs/Ge)太陽電池を用い、210Kで10MeV陽子線を3$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^{2}$$照射した。照射により短絡電流は初期値の94%まで劣化した。照射後、210Kを保持したまま太陽電池への電流注入(0.25A/cm$$^{2}$$)を行い短絡電流(I$$_{SC}$$)の変化を調べた。その結果、I$$_{SC}$$は電流注入時間の増加とともに増加し、3000秒後には初期値の98%まで回復するが、それ以上電流注入しても飽和を示すことが見いだされた。さらに、I$$_{SC}$$の回復と電流注入時間の関係から欠陥アニール率を求めたところ、0.005$$sim$$0.01/sという値が導出できた。

論文

Current injection effects on the electrical performance of 3J solar cells irradiated with low and high energy protons

大島 武; 宮本 晴基; 今泉 充*; 森岡 千晴*; 川北 史朗*; 島崎 一紀*; 岐部 公一*; 河野 勝泰*; 伊藤 久義

Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-4) (CD-ROM), p.1818 - 1821, 2006/05

次期の宇宙用太陽電池の主力である三接合(3J)太陽電池の劣化特性の電流注入による回復現象を明らかにするために、照射陽子線のエネルギーと劣化の回復特性の関係を調べた。試料にはInGaP/GaAs/Geの3J太陽電池を用い、室温にて50keV又は10MeVの陽子線を照射した。発電による電流注入効果を避けるために、照射中は暗状態、回路は開放状態とした。50keV陽子線では、1.2$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^{2}$$照射により短絡電流(I$$_{SC}$$)の保存率は81%となった。一方、10MeV陽子線の場合は、I$$_{SC}$$が80%となる照射量は50keVに比べ一桁多い3.0$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$であったが、このことは10MeV陽子線が3J太陽電池を通過するのに対し50keV陽子線が3J太陽電池のトップセルであるInGaPの接合付近に飛程を持つため損傷が大きいことによる。照射後、0.03$$sim$$0.25A/cm$$^{2}$$で電流注入を行ったところ、劣化した特性は両方の3J太陽電池ともに同様の回復を示し、照射エネルギーの違いにより回復の大きさに差異はないことを見いだし、I$$_{SC}$$の回復量から欠陥のアニール率を見積もったところ、5$$times$$10$$^{-5}$$$$sim$$1$$times$$10$$^{-4}$$/sが決定された。

論文

Analysis of radiation response and recovery characteristics of amorphous silicon solar cells

島崎 一紀*; 今泉 充*; 大島 武; 伊藤 久義; 岐部 公一*

Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-4) (CD-ROM), p.1797 - 1800, 2006/05

次世代の軽量,フレキシブル太陽電池として期待されているアモルファスシリコン(a-Si)太陽電池の放射線劣化挙動及び熱アニールによる特性の回復現象を調べた。実験にはa-Si/a-Si及びs-Si/a-SiGeのタンデム太陽電池を用い、0.05$$sim$$10MeVエネルギーの陽子線を室温にて照射した。太陽電池の照射劣化を非イオン化エネルギー損失(NIEL)に基づいた損傷ドーズ(Dd)及びイオン化エネルギー損失に基づいたLETで解析した。その結果、Ddを用いると照射エネルギーに関係なく同様の劣化挙動を示し、劣化を統一的に表せるが、LETの場合は低エネルギーのものほど劣化が大きくなり統一的に表せないことが見いだされた。また、照射した試料を70$$sim$$130$$^{circ}$$Cで熱処理したところ特性の回復現象が見られ、130$$^{circ}$$Cで1時間,70$$^{circ}$$Cで10時間の熱処理で特性が未照射の状態まで回復することを見いだした。

論文

Study on optimum structure of AlInGaP top cell for triple-junction space solar cell

森岡 千晴*; 今泉 充*; 大島 武; 伊藤 久義; 岐部 公一*

Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-4) (CD-ROM), p.1846 - 1849, 2006/05

宇宙用多接合太陽電池のさらなる高効率化に期待されているAlInGaPトップセルの耐放射線性に関する研究の一環として、AlInGaP太陽電池の放射線照射効果を調べた。試料にはGaAs基板上に化学気相成長法を用いて作製したキャリア濃度の異なるAlInGaP太陽電池(3$$times$$10$$^{16}$$$$sim$$3$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{3}$$)を用い、3MeV陽子線を室温にて1$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^{2}$$まで照射した。初期特性に関しては、短絡電流(I$$_{SC}$$)はキャリア濃度が低い試料ほど大きく、開放電圧(V$$_{OC}$$)はキャリア濃度が高いものほど大きな値を示した。3MeV陽子線を照射したところ、I$$_{SC}$$はどのキャリア濃度の試料も同様に劣化するが、V$$_{OC}$$はキャリア濃度が高い試料ほど劣化が大きいことが判明した。このことから、宇宙用太陽電池のトップセルとしてはキャリア濃度の低い方が耐久性が高いと判断できる。

論文

Analysis for radiation-resistance of InGaP and GaAs sub-cells for InGaP/GaAs/Ge 3-junction solar cells

山口 真史*; Ekins-Daukes, N. J.*; Lee, H. S.*; 住田 泰史*; 今泉 充*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 兼岩 実*; 上村 邦夫*; 大島 武; et al.

Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-4) (CD-ROM), p.1789 - 1792, 2006/05

宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合(3J)太陽電池の耐放射線性強化技術開発の一環として、InGaP及びGaAsサブセルの陽子線(30及び200keV)照射効果を調べた。InGaP太陽電池はGaAs基板上に、GaAs太陽電池はGe基板上に有機金属化学気相成長法(MOCVD)により作製し、ベース層のキャリア濃度を変化させ耐放射線性との関係を調べた。その結果、InGaP, GaAs太陽電池ともに、ベースのキャリア濃度が高いほど発電特性の劣化が大きいことが明らかとなった。分光感度測定を行ったところ、ベースのキャリア濃度が高い太陽電池はキャリア濃度の低い太陽電池に比べ、長波長側の量子効率の低下が顕著であり、それにより発電特性の劣化が大きくなることが判明した。さらに、キャリア連続の方程式を用いて分光感度劣化のシミュレーションを行ったところ、拡散長及びベースのキャリア濃度の低下を考慮することで実験結果が再現でき、劣化の主要因が特定できた。

論文

Minority-carrier injection-enhanced recovery of radiation-induced defects in $$n$$$$^{+}$$$$p$$ AlInGaP solar cells

Lee, H. S.*; 山口 真史*; Ekins-Daukes, N. J.*; Khan, A.*; 高本 達也*; 今泉 充*; 大島 武; 伊藤 久義

Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-4) (CD-ROM), p.1826 - 1829, 2006/05

次期宇宙用多接合太陽電池のトップセルとして期待されるAlInGaP太陽電池の照射欠陥をDLTSにより調べた。有機金属化学気相成長(MOCVD)法によりGaAs基板上に作製したAlInGaP太陽電池へ1MeV電子線を1$$times$$10$$^{15}$$$$sim$$3$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$照射した。照射試料をDLTS測定したところ、H1(E$$_{V}$$+0.50eV)とH2(E$$_{V}$$+0.90eV)、の二つの多数キャリア捕獲中心及びE2(E$$_{C}$$-0.70eV)とE3(E$$_{C}$$-0.85eV)の二つの小数キャリア捕獲中心が観測された。さらに、電子線照射した太陽電池へ0.1A/cm$$^{2}$$の電流注入を行ったところH1及びH2中心の濃度が減少することが見いだされた。電流注入温度とH1, H2中心の減少量の関係から欠陥アニール率を求めたところ、欠陥回復の活性化エネルギーとしてH1は0.50eV、H2は0.60eVが決定できた。

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