抗辐射纳米线阵列太阳能电池

摘要： 太空动力系统需要轻质、高效、可靠且能在太空环境中运行数年乃至数十年的光伏技术。当前太阳能电池板采用基于III-V族化合物的平面多结太阳能电池，虽然效率极高，但其比功率（功率重量比）受限于辐射屏蔽层（如盖板玻璃）带来的额外质量——这些屏蔽层用于保护电池免受太空中高能粒子辐射的损害。我们在此证明，相较于平面电池设计，III-V族纳米线阵列太阳能电池具有显著更优的抗辐射性能，并通过多种电池结构与材料（包括砷化镓和磷化铟）验证了这一结论。当受到100-350千电子伏质子与1兆电子伏电子辐照时，纳米线电池的损伤阈值比平面对照电池高出约10-40倍。通过蒙特卡洛模拟显示，这种提升部分源于纳米线尺寸效应导致的晶格位移密度降低?？狗涮匦越岷细咝У墓庋占安欢细慕哪擅紫吖夥阅埽砻髂擅紫哒罅杏型迪指弑裙β?、无衬底、大幅降低屏蔽要求的III-V族太空太阳能电池。更广泛而言，这种辐射损伤的显著降低意味着纳米线结构可能有助于提升其他电子与光电器件的抗辐射能力。