CN209029400U - 一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，包括衬底，所述衬底的上端安装有成核层，所述成核层的上端设置有缓冲层，所述缓冲层的上表面安装有第一隧穿结层，所述第一隧穿结层的顶部设置有反射层，所述反射层的上表面固定有中电池层。本实用新型结构科学合理，操作方便，通过设置的氧化剥离层能够实现衬底的氧化剥离，实现衬底重复利用，节省能源，降低生产成本，通过设置的阻隔层使中电池层的厚度增加，使得辐射通量更小的较高能量的质子停留在第一基区层，使得空间质子对中电池层的累积损伤更小，从而提高了电池的抗辐射能力，通过设置的聚光层能够改善电池外延片的聚光效率，提高光电转化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体是一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片。
背景技术
GaInP/GaInAs/Ge太阳能电池凭借其较高的光电转换效率和优良的抗辐照性能是卫星最常用的动力来源，空间辐照环境十分复杂，卫星在空间飞行期间，高能粒子进入太阳能电池后会对电池造成损伤，包括移位和电离等损伤，其中移位损伤是电池辐照损伤的主因，高能粒子进入电池后将能量传递给晶格，使晶格产生位移，产生移位损伤，形成的晶格缺陷成为载流子的复合中心，导致少数载流子的扩散长度变短，使光子载流子的收集能力下降，从而影响电池的光电转化效率，造成太阳能电池移位损伤主要来自空间质子和电子，电子由于质量轻，速度快，射程远大于电池的厚度，能够穿透整个电池，而且照成的损伤是均匀分布的，相比电子，质子损伤对于电池更大，主要影响电池性能的填充因子FF，低能质子的射程有可能小于电池的厚度，而且随着入射深度的增加，造成的损伤随之增加，当质子能量变低停留在材料中时，产生了一个较大的损伤峰值，空间粒子辐射对太阳能电池的影响主要是对中电池的影响。
但是，目前市场上的抗辐射的电池外延片主要是通过将顶电池GaInP的厚度减薄，使电池变成顶电池限流，使辐照后中电池电流的衰减不引起整个电流的变化，或在中电池中增加分布式布拉格反射器(DBR)结构、减薄中电池GaInAs的厚度，使中电池GaInAs抗辐照能力增强，但是其提升空间有效，抗辐射效果不理想，同时不具有防水聚光的功效，光电转化率较低，使用寿命较短。因此，本领域技术人员提供了一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，包括衬底，所述衬底的上端安装有成核层，所述成核层的上端设置有缓冲层，所述缓冲层的上表面安装有第一隧穿结层，所述第一隧穿结层的顶部设置有反射层，所述反射层的上表面固定有中电池层，所述中电池层的上端设置有第二隧穿结层，所述第二隧穿结层的上表面设置有顶电池层。
作为本实用新型进一步的方案：所述衬底的表面设置有衬底保护层，所述衬底保护层的上表面设置有氧化剥离层，且衬底保护层的厚度为0.2μm，所述氧化剥离层的厚度为0.3μm。
作为本实用新型再进一步的方案：所述成核层的厚度为0.01μm，所述缓冲层的厚度为0.5μm，所述第一隧穿结层的厚度为0.01μm-0.03μm，所述反射层的厚度为1.8μm，所述第二隧穿结层的厚度为0.01μm-0.03μm。
作为本实用新型再进一步的方案：所述中电池层包括第一背场层，所述第一背场层的顶部设置有第一基区层，所述第一基区层的上表面设置有第一发射区层，所述第一发射区层的顶部安装有第一窗口层，所述第一窗口层的上端设置有阻隔层。
作为本实用新型再进一步的方案：所述第一背场层的厚度为0.07μm，所述第一基区层的厚度为2.1μm，所述第一发射区层的厚度为0.1μm，所述第一窗口层的厚度为0.1μm，所述阻隔层是一种AlGaAs材质的构件，且阻隔层65的厚度为2μm。
作为本实用新型再进一步的方案：所述顶电池层包括第二背场层，所述第二背场层的上表面设置有第二基区层，所述第二基区层的顶部安装有第二发射区层，所述第二发射区层的上端设置有第二窗口层，所述第二窗口层的上表面安装有欧姆接触层，所述欧姆接触层的上表面设置有聚光层，所述聚光层的上端设置有防水层。
作为本实用新型再进一步的方案：所述第二背场层的厚度为0.1μm，所述第二基区层的厚度为0.7μm，所述第二发射区层的厚度为0.1μm，所述第二窗口层的厚度为0.1μm，所述欧姆接触层的厚度为0.5μm，所述聚光层是一种聚光膜材质的构件，且聚光层的厚度为0.15μm，所述防水层是一种防水透气膜材质的构件，且防水层的厚度为0.1μm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型通过设置的氧化剥离层，能够实现衬底的氧化剥离，实现衬底重复利用，节省能源，降低生产成本，同时通过设置的衬底保护层能够对衬底起到一定的保护作用，延长衬底的使用寿命。
2、本实用新型通过设置的阻隔层，使中电池层的厚度增加，使得辐射通量更小的较高能量的质子停留在第一基区层，使得空间质子对中电池层的累积损伤更小，从而提高了电池的抗辐射能力，增强其抗辐照指数。
3、本实用新型通过设置的聚光层，能够有效对来自太阳的直射光或散射光进行聚光，改善电池外延片的聚光效率，进而提高光电转化效率；通过设置的防水层，能够提高电池外延片的防水效果，同时不影响其透气散热性能，增加电池外延片的使用寿命。
附图说明
图1为一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片的结构示意图；
图2为一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片中衬底的结构示意图；
图3为一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片中中电池层的结构示意图；
图4为一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片中顶电池层的结构示意图。
图中：1、衬底；11、衬底保护层；12、氧化剥离层；2、成核层；3、缓冲层；4、第一隧穿结层；5、反射层；6、中电池层；61、第一背场层；62、第一基区层；63、第一发射区层；64、第一窗口层；65、阻隔层；7、第二隧穿结层；8、顶电池层；81、第二背场层；82、第二基区层；83、第二发射区层；84、第二窗口层；85、欧姆接触层；86、聚光层；87、防水层。
具体实施方式
请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，包括衬底1，衬底1的上端安装有成核层2，成核层2的上端设置有缓冲层3，缓冲层3的上表面安装有第一隧穿结层4，第一隧穿结层4的顶部设置有反射层5，反射层5的上表面固定有中电池层6，中电池层6的上端设置有第二隧穿结层7，第二隧穿结层7的上表面设置有顶电池层8，成核层2的厚度为0.01μm，缓冲层3的厚度为0.5μm，第一隧穿结层4的厚度为0.01μm-0.03μm，反射层5的厚度为1.8μm，第二隧穿结层7的厚度为0.01μm-0.03μm，衬底1的表面设置有衬底保护层11，衬底保护层11的上表面设置有氧化剥离层12，且衬底保护层11的厚度为0.2μm，氧化剥离层12的厚度为0.3μm，通过设置的氧化剥离层12能够实现衬底1的氧化剥离，实现衬底1重复利用，节省能源，降低生产成本，同时通过设置的衬底保护层11能够对衬底1起到一定的保护作用，延长衬底1的使用寿命。
中电池层6包括第一背场层61，第一背场层61的顶部设置有第一基区层62，第一基区层62的上表面设置有第一发射区层63，第一发射区层63的顶部安装有第一窗口层64，第一窗口层64的上端设置有阻隔层65，第一背场层61的厚度为0.07μm，第一基区层62的厚度为2.1μm，第一发射区层63的厚度为0.1μm，第一窗口层64的厚度为0.1μm，阻隔层65是一种AlGaAs材质的构件，且阻隔层65的厚度为2μm，通过设置的阻隔层65，使中电池层6的厚度增加，使得辐射通量更小的较高能量的质子停留在第一基区层62，使得空间质子对中电池层6的累积损伤更小，从而提高了电池的抗辐射能力，增强其抗辐照指数。
顶电池层8包括第二背场层81，第二背场层81的上表面设置有第二基区层82，第二基区层82的顶部安装有第二发射区层83，第二发射区层83的上端设置有第二窗口层84，第二窗口层84的上表面安装有欧姆接触层85，欧姆接触层85的上表面设置有聚光层86，第二背场层81的厚度为0.1μm，第二基区层82的厚度为0.7μm，第二发射区层83的厚度为0.1μm，第二窗口层84的厚度为0.1μm，欧姆接触层85的厚度为0.5μm，聚光层86是一种聚光膜材质的构件，且聚光层86的厚度为0.15μm，通过设置的聚光层86能够有效对来自太阳的直射光或散射光进行聚光，改善电池外延片的聚光效率，进而提高光电转化效率。
聚光层86的上端设置有防水层87，防水层87是一种防水透气膜材质的构件，且防水层87的厚度为0.1μm，通过设置的防水层87能够提高电池外延片的防水效果，同时不影响其透气散热性能，增加电池外延片的使用寿命。
本实用新型的工作原理是：使用过程中，通过设置的氧化剥离层12能够实现衬底1的氧化剥离，实现衬底1重复利用，节省能源，降低生产成本，同时通过设置的衬底保护层11能够对衬底1起到一定的保护作用，延长衬底1的使用寿命，进一步的，通过设置的阻隔层65，使中电池层6的厚度增加，使得辐射通量更小的较高能量的质子停留在第一基区层62，使得空间质子对中电池层6的累积损伤更小，从而提高了电池的抗辐射能力，增强其抗辐照指数，更进一步的，通过设置的聚光层86能够有效对来自太阳的直射光或散射光进行聚光，改善电池外延片的聚光效率，进而提高光电转化效率，通过防水层87能够提高电池外延片的防水效果，同时不影响其透气散热性能，增加电池外延片的使用寿命。
以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，包括衬底(1)，其特征在于，所述衬底(1)的上端安装有成核层(2)，所述成核层(2)的上端设置有缓冲层(3)，所述缓冲层(3)的上表面安装有第一隧穿结层(4)，所述第一隧穿结层(4)的顶部设置有反射层(5)，所述反射层(5)的上表面固定有中电池层(6)，所述中电池层(6)的上端设置有第二隧穿结层(7)，所述第二隧穿结层(7)的上表面设置有顶电池层(8)。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，其特征在于，所述衬底(1)的表面设置有衬底保护层(11)，所述衬底保护层(11)的上表面设置有氧化剥离层(12)，且衬底保护层(11)的厚度为0.2μm，所述氧化剥离层(12)的厚度为0.3μm。
3.根据权利要求1所述的一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，其特征在于，所述成核层(2)的厚度为0.01μm，所述缓冲层(3)的厚度为0.5μm，所述第一隧穿结层(4)的厚度为0.01μm-0.03μm，所述反射层(5)的厚度为1.8μm，所述第二隧穿结层(7)的厚度为0.01μm-0.03μm。
4.根据权利要求1所述的一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，其特征在于，所述中电池层(6)包括第一背场层(61)，所述第一背场层(61)的顶部设置有第一基区层(62)，所述第一基区层(62)的上表面设置有第一发射区层(63)，所述第一发射区层(63)的顶部安装有第一窗口层(64)，所述第一窗口层(64)的上端设置有阻隔层(65)。
5.根据权利要求4所述的一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，其特征在于，所述第一背场层(61)的厚度为0.07μm，所述第一基区层(62)的厚度为2.1μm，所述第一发射区层(63)的厚度为0.1μm，所述第一窗口层(64)的厚度为0.1μm，所述阻隔层(65)是一种AlGaAs材质的构件，且阻隔层(65)的厚度为2μm。
6.根据权利要求1所述的一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，其特征在于，所述顶电池层(8)包括第二背场层(81)，所述第二背场层(81)的上表面设置有第二基区层(82)，所述第二基区层(82)的顶部安装有第二发射区层(83)，所述第二发射区层(83)的上端设置有第二窗口层(84)，所述第二窗口层(84)的上表面安装有欧姆接触层(85)，所述欧姆接触层(85)的上表面设置有聚光层(86)，所述聚光层(86)的上端设置有防水层(87)。
7.根据权利要求6所述的一种具有抗辐射能力的抗辐照增强型空间电池外延片，其特征在于，所述第二背场层(81)的厚度为0.1μm，所述第二基区层(82)的厚度为0.7μm，所述第二发射区层(83)的厚度为0.1μm，所述第二窗口层(84)的厚度为0.1μm，所述欧姆接触层(85)的厚度为0.5μm，所述聚光层(86)是一种聚光膜材质的构件，且聚光层(86)的厚度为0.15μm，所述防水层(87)是一种防水透气膜材质的构件，且防水层(87)的厚度为0.1μm。
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