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今泉 充*; 高本 達也*; 住田 泰史*; 大島 武; 山口 真史*; 松田 純夫*; 大井 暁彦; 神谷 富裕
Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-3) (CD-ROM), 4 Pages, 2004/01
多接合型太陽電池の放射線劣化の振る舞いを総合的に明らかにし、劣化のモデル化を行うため、多接合型太陽電池を構成している各単セル構造について、放射線照射による劣化の振る舞いを調べた。トップセルに使用されるInGaPセルは陽子線照射中に光照射のあるなしにかかわらず同様な劣化の振る舞いを示した。ミドルセルであるInGaAsセルは、In含有量が増加するに従い耐放射線性が劣化すること、ボトムセルに使用されるGeセルの耐放射線性はトップ,ミドルセルに比べ低いことが明らかになった。
川北 史朗*; 今泉 充*; 住田 泰史*; 櫛屋 勝巳*; 大島 武; 山口 真史*; 松田 純夫*; 依田 真一*; 神谷 富裕
Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-3) (CD-ROM), 4 Pages, 2004/01
2002年2月に打ち上げられた人工衛星MDS-1に搭載されたCu(In,Ga)Se
太陽電池(CIGS太陽電池)の非常に優れた耐放射線性を観測した。打ち上げ後200日経過時点で、短絡電流は全く劣化せず、開放電圧も1%の低下のみであった。一方、地上試験により、CIGS太陽電池は室温においても劣化が回復すること、さらに電流注入により回復が早くなることを見いだした。これにより、CIGS太陽電池の「劣化の急速回復」による優れた耐放射線性が確認された。
住田 泰史*; 今泉 充*; 松田 純夫*; 大島 武; 大井 暁彦; 神谷 富裕
Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-3) (CD-ROM), 4 Pages, 2004/01
宇宙用太陽電池は宇宙放射線への暴露によって劣化するため、初期の変換効率だけでなく寿命末期での性能も重要である。今回は劣化予測法が確立していない3接合型宇宙用太陽電池について地上でのプロトン照射を行い、放射線照射試験に基づく従来の2種類の劣化予測法、すなわち相対損傷ドーズ法とはじき出し損傷ドーズ法の適用妥当性を検討した。3接合型太陽電池では、それぞれInGaP, GaAs, Geによる3つの接合層が直列に接続されている。相対損傷ドーズ法を適用した場合、プロトンの進入深さと電池の層構造を考慮に入れることで各層の電圧劣化から電池全体の開放電圧劣化挙動を説明できる一方で、短絡電流値と電力値については、予測値が大きな誤差を含むことが問題となった。分光感度の解析により各層の電流発生値を見積もった結果、劣化に伴って全体の電流を制限する接合層が初期のInGaP層からGaAs層に移る現象を明らかにし、単純なセル構造に対して開発された相対損傷ドーズ法は精密な電流値劣化予測には不向きであることを示した。はじき出し損傷ドーズ法による評価も、複雑な電流劣化挙動のため劣化予測値のばらつきが大きく、短絡電流値及び電力値の劣化には不適当であり、3接合型太陽電池に特化した劣化予測法の開発が必要であるとの結論を得た。
新藤 浩之*; 久保山 智司*; 池田 直美*; 平尾 敏雄; 松田 純夫*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 50(6, Part1), p.1839 - 1845, 2003/12
被引用回数：17 パーセンタイル：72.74(Engineering, Electrical & Electronic)シングルイオンやプロトンによるバルク損傷は高集積のICで非常に問題となっている。本研究では、256MbitのSDRAMにおけるバルク損傷について報告する。実験は、プロトン60MeV及びXe 2.3GeVを、構造の異なるSDRAMに照射した。測定は、SDRAMのリフレッシュレートをさまざまに変化させた状態で、故障数をカウントすることによって行った。測定の結果、リフレッシュレートが長くなるに従い、故障数と断面積は増加することがわかった。さらに、プロトンに比べ、Xeの断面積の方が大きいことも明らかになった。以上の結果を使用して、低軌道を周回する衛星にSDRAMを搭載した場合、1年に170個程度のソフトエラーを起こすことが予測できる。これは、通常のメモリと比べて大きいため、実用上大きな問題となることが推定される。
石井 慶信; 正木 匡彦*
波紋, 13(3), p.177 - 178, 2003/07
本報告は超高温(
2400K)における中性子散乱実験を行うために開発した超高温炉の概要を報告したものである。超高温における中性子散乱実験を行う場合、もはや試料容器となる材質が存在しないことから、電場を利用して試料を浮遊させる新たな技術を開拓し、JRR-3炉室の高分解能中性子粉末回折装置(HRPD)で予備実験を行い、2500Kの高温で溶融ジルコニウム試料(直径3mmの球状)を8時間あまりの長時間の浮遊に成功した。静電法による中性子散乱用試料の浮遊技術は世界初であり、今後の中性子散乱研究の補助技術として非常に重要であることから、日本中性子科学会の会誌「波紋」に技術ノートとして発表する。
住田 泰史*; 今泉 充*; 松田 純夫*; 大島 武; 大井 暁彦; 伊藤 久義
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.448 - 451, 2003/05
被引用回数：54 パーセンタイル：94.59(Instruments & Instrumentation)宇宙用に開発された三接合型(InGaP/GaAs/Ge)太陽電池の陽子線照射効果を明らかにするため、20keVから10MeVのエネルギー範囲の陽子線を照射し、電気的・光学的特性の変化を調べた。モンテカルロシュミレーションより見積もった陽子線の侵入長を考慮して特性劣化を解析した結果、ミドルセルであるGaAsセルの接合付近が陽子線の侵入長にあたる場合に最も特性の劣化が大きいことを見出した。このことより耐放射線性のさらなる向上にはGaAsミドルセルの耐放射線性向上が重要であると結論できた。
久保山 智司*; 新藤 浩之*; 平尾 敏雄; 松田 純夫*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 49(6), p.2684 - 2689, 2002/12
被引用回数：10 パーセンタイル：54.86(Engineering, Electrical & Electronic)半導体デバイスにおける放射線劣化は、NIEL(Non-Ionization Energy Loss)を用いてバルク損傷の生成に費やされるエネルギーの関数として表されている。本研究では照射によって導入される損傷を明確にするために、評価試料として電荷結合型デバイス(CCD)を用い、電子13MeV, 陽子80MeV、及び重イオン(56MeV-N, 5MeV-Ne, 150MeV-Ar, 323MeV-Kr)の照射を行い、ピクセルごとの暗信号を計測した。その結果、電子線照射では小さなエネルギーの一次はじき出し原子(PKA)しか生成できないために孤立した点欠陥が形成され、しかもその大部分は欠陥同志の再結合によって消滅するため、NIELとして与えられたエネルギーの内安定な欠陥に結びつく比率が極端に低くなることがわかった。一方、陽子/重粒子では、電子で発生する欠陥と同じ欠陥に加えて、高エネルギーのPKAによりカスケード損傷が起こり局所的に欠陥クラスターが形成されることがわかった。CCDを使用した照射実験の解析から、NIELとバルク損傷の比例関係が成立しない原因が明らかになった。
大島 武; 今泉 充*; 高本 達也*; 住田 泰史*; 大井 暁彦; 川北 史朗*; 伊藤 久義; 松田 純夫*
Proceedings of 5th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications, p.113 - 116, 2002/10
地上用に開発された高効率InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の電子線,陽子線照射効果を調べた。用いた太陽電池はGaAsミドルセルにInを1%添加しており、AM1.5(地上での光スペクトル)で30%以上という世界最高の変換効率を有する。1MeV電子線、10MeV陽子線照射の結果、宇宙用GaAs単接合太陽電池とほぼ同様の耐放射線性を示すが、宇宙用に開発された米国製三接合太陽電池と比べると耐放射線性が低いことがわかった。電気特性及び量子効率と陽子線エネルギーの関係を調べたところ、GaAsミドルセルの劣化が大きく、結果として太陽電池全体が劣化していることが見出された。
thin-film solar cells川北 史朗*; 今泉 充*; 山口 真史*; 櫛屋 勝巳*; 大島 武; 伊藤 久義; 松田 純夫*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 41(7A), p.L797 - L799, 2002/07
次世代の宇宙用高効率薄膜太陽電池として期待されているCu(In,Ga)Se太陽電池の陽子線照射効果後の特性回復現象を調べた。陽子線照射容器に模擬太陽光源を取り付けることで、in-situで出力特性が測定できる装置を用いて実験を行った。照射後、暗状態で一定時間放置し、その後、太陽電池特性を測定したところ回復現象が観測された。さらに、太陽電池へ光をあてた状態で放置後に特性測定した場合には、回復現象が促進されることが見出された。測定温度依存性より、この回復現象に必要な活性化エネルギーを求めたところ、光照射の場合は0.80eVで、暗状態では0.92eVであると見積もられた。
岩田 稔*; 今井 文一*; 中山 陽一*; 今川 吉郎*; 杉本 雅樹; 森下 憲雄; 田中 茂
Proceedings of 23rd International Symposium on Space Technology and Science (ISTS-23), Vol.1, p.513 - 518, 2002/00
人工衛星や宇宙ステーション等の宇宙機では搭載機器や居住空間の温度制御が不可欠であり、そのために重要な役割を果たす熱制御フィルムの信頼性評価技術の開発が強く求められている。このため、本研究では熱制御フィルムの放射線劣化の新たな評価手段として電子スピン共鳴法(ESR)適用の可能性を検討した。放射線による熱制御特性低下の原因となるフィルムの着色とそのアニーリング挙動を従来の光吸収法で評価し、フィルム中に放射線照射で発生したラジカルをESRで定量した。この結果、照射やアニールによる着色度の変化はラジカル量の変化とよく一致することを見いだし、フィルムの着色はラジカルによる光吸収に起因することを突き止めた。また、放射線で発生したラジカルは、空気中の酸素により急速に消滅すること,ガラス転移温度以下の加熱によっても消滅することを明らかにした。これらの結果から、宇宙用熱制御フィルムの耐放射線性評価法としてESRは極めて有効であると結論できる。
宇田川 昂; 弓立 浩三*; 工藤 久明; 貴家 恒男; 森野 美樹*; 瀬口 忠男
JAERI-Tech 95-007, 25 Pages, 1995/02
人工衛星構造材料としてのエポキシ樹脂複合材、および長期間の運用を行う宇宙用材料として有望とされるポリイミド(PMR-15)複合材である2種類の炭素繊維強化プラスチック(CFRP)に対する宇宙環境の影響を調べた。これらの材料に対する耐宇宙環境性は電子、陽子、原子状酸素、および熱サイクルに曝したあとの機械特性の変化から評価した。その結果、PMR-15をマトリックスとするCFRPは、宇宙環境において優れた性能を持つことが明らかとなった。また、電子と陽子の照射を比べても、CFRPの機械特性に違いがないことを明らかにした。
