Robust terrestrial photovoltaics in space: High-efficiency radiation-resistant CIGS sol ar cells

太空中强大的地面光伏发电：高效抗辐射 CIGS 太阳能电池

基本信息

批准号：
18F18358
负责人：
杉山睦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-11-09 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までの知見を用いながら、電子線および陽子照射を照射したCs添加CIGS太陽電池の耐久特性・劣化メカニズムを明らかにした。電子線照射試験より、1E15 cm-2程度のフルエンス(加速電圧2MeV）照射したのCIGS太陽電池は、Csありなしに関係なく電子線照射によって特性が向上する「自己修復特性」を有することを明らかにした。また、電子線照射によって誘発される欠陥の形成は、CIGS薄膜へのCsなど重いアルカリ金属の添加とは無関係に生じることを示唆することができた。一方、陽子線照射試験では、1E12 cm-2程度のフルエンス(加速電圧380keV）照射したCIGS太陽電池特性への大きな影響が観察された。起電流の低下が主な劣化要因であり、はじめは長波長（900－1200nm）領域での減衰が顕著であった。照射フルエンスの増加に伴い、影響を受けた領域は他の短波長領域に拡張され、顕著なVocおよびFF損失も誘発された。これは、陽子線照射がCIGSバルク、その後太陽電池構成層の各界面を徐々に劣化させたことを反映していることを明らかにした。更に、太陽電池の陽子線照射による劣化メカニズムを明らかにするため、DC重畳電気化学インピーダンス分光法を用い、陽子線照射後に新しい複素数型の欠陥を誘発することを明らかにした。陽子線照射シミュレーション（SRIM）とインピーダンスモデル解析を併用することで、CIGS太陽電池の損傷した領域は、n-CdS / p-CIGS pn接合、n-ZnO / n-CdS、およびp-CIGS / Moであることを明確にした。

使用上一年的知识，我们阐明了用电子束和质子照射照射的CS掺杂CIGS太阳能电池恶化的耐用性和机制。从电子束辐照试验中，可以发现，CIGS太阳能电池被大约1E15 cm-2（加速度电压2 MEV）辐照的CIGS太阳能电池具有“自我修复特性”，这些特性在用电子束照射时改善其特性，而不管它们是否为CS。还可以提出，电子束辐照引起的缺陷的形成独立于添加重碱金属（例如CS）在CIGS薄膜中。另一方面，在质子辐照试验中，观察到对大约1E12 cm-2的通风率（加速度380 keV）照射的CIGS太阳能电池的特征。主要降解因子是电动电流的下降，而长波长（900-1200 nm）区域的衰减显然是衰减。随着辐射量的增加，受影响的区域扩展到其他短波长区域，并诱导了突出的VOC和FF损失。这表明质子辐照逐渐降解了CIGS的大块，然后逐渐降解了太阳能电池组成层的界面。此外，为了阐明由于质子照射而导致的太阳能电池降解的机制，使用直流叠加的电化学阻抗光谱谱图揭示质子辐照后诱导的新的复杂类型缺陷。通过结合质子辐照模拟（SRIM）和阻抗模型分析，我们澄清说，CIGS太阳能电池的受损区域是N-CD/P-D-D-D-D-D-D-D-limcs PN连接，N-ZNO/N-CDS和P-tigs/mo。