輻照條件下N型單晶硅電池與染料敏化電池的性能影響研究.pdf

1、單晶硅太陽能電池是空間環(huán)境中應用廣泛的太陽能電池，染料敏化太陽能電池是繼單晶硅電池之后的新一代太陽能電池，因其制備工藝相對簡單、理論轉換效率高等獨特優(yōu)勢有望成為空間應用中的新型電力來源。宇宙空間環(huán)境存在的強輻射場對太陽能電池會產生輻照損傷效應，導致電池電學輸出性能衰減。本文針對空間輻射環(huán)境，開展了單晶硅太陽能電池和染料敏化太陽能電池的服役行為研究，主要研究內容包括：
　　1）利用電子加速器等效空間電子輻照環(huán)境，探討了不同劑量、不同

2、劑量率下單晶硅太陽能電池的電子輻照損傷效應。采用蒙特卡羅程序MCNP模擬電子與單晶硅半導體材料的相互作用過程，確定了電子輻照實驗相關參數。實驗測試了高、低劑量率下電池的J-V曲線，計算得到電池少子壽命與串聯電阻。結果表明：隨著電子輻照劑量的增加，電池的短路電流密度和最大輸出功率等電學參數顯著降低；低劑量率下，當劑量達到200 kGy時，電池的最大功率下降了40％左右。且在累積劑量相同的情況下，低劑量率的電子輻照對電池產生的輻照損傷效果更

3、明顯。
　　2）利用60Co產生的γ射線，探討了不同γ輻照劑量下染料敏化太陽能電池的輻照損傷效應。實驗表明在輻照劑量低于20 kGy時，電池的短路電流密度與最大功率密度隨著輻照劑量增加顯著下降。紫外-可見光譜分析表明γ輻照會導致導電玻璃變色，使得玻璃的透射率下降。同時染料的吸收光譜發(fā)生了明顯藍移，且吸收峰峰值下降。XRD測試表明納米二氧化鈦光陽極在輻照作用下粒子晶粒度發(fā)生了變化，進而影響了電池的性能輸出。
　　3）利用電子加

4、速器產生的10 MeV電子，探討了不同電子輻照劑量對染料敏化太陽能電池的電子輻照損傷效應。電池J-V曲線測試表明，隨著電子輻照劑量的增加，電池的短路電流密度與最大功率密度顯著下降。當輻照劑量為10 kGy時，電池的最大功率下降至未輻照電池的50%。紫外-可見光譜分析表明電子輻照導致玻璃的透射率下降，同時染料的吸收光譜峰值也下降。XRD與SEM測試表明納米二氧化鈦光陽極在10 kGy輻照劑量下，粒子晶粒度發(fā)生了變化，且二氧化鈦表面發(fā)生了明