專利名稱：一種空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法
技術領域：
本發明屬于衛星太陽能電池技術領域，特別是涉及一種空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法。
背景技術：
空間太陽能電池作為衛星的主要能源來源，在空間飛行過程中由于受到空間質子和電子的輻射會產生性能衰降，為了保證衛星在軌飛行過程中電力供應充足需要在衛星太陽電池陣的設計階段預測空間太陽能電池的輻照衰降程度。目前，輻照衰降預測方法采用等效劑量法。該方法不需要清楚電池的輻照衰降機制、原理簡單，但是該方法需要進行9個能級45個注量的輻照實驗需要空間太陽能電池270 片(每個能級6片)會消耗大量的人力物力，而且IOMeV質子輻照實驗由于能量較高不僅實驗時間較長而且實驗難度很大，另外等效劑量法僅有9個能級的實驗不能覆蓋所有的空間質子和電子的能級，所以其計算精確度有限，而且通過該方法僅能得到太陽電池開路電壓、 短路電流、最佳工作點電壓、電流、最佳工作點功率這幾個點的輻照衰降情況，不能得到任意點的輻照后工作情況。空間太陽電池采用等效劑量模型法來預測其在空間的性能衰減情況，該方法是通過實驗確定不同能量的粒子(電子或質子)相對于某個參考能量(IMeV電子或IOMeV質子) 的相對損傷系數，然后將空間的粒子能譜折合成IMeV電子數量，根據IMeV電子測量的電池性能的變化曲線，得到空間環境性能參數的變化。由于空間能譜范圍很廣，所以該模型為了保證精確性需要做9個典型能譜的輻照實驗，一旦電池工藝發生變化則要重做所有實驗， 所以該方法要消耗大量的人力物力，成本很高。
發明內容
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法。本發明的目的是提供一種具有操作簡單、高效快捷、數據準確、成本低廉等特點的空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法。本發明使用2個能級的電子和1個能級的質子共15個注量(消耗電池90片)的實驗就可以預測電池電性能參數(開路電壓、短路電流、最佳工作點電壓、電流、最佳工作點功率)的電子、質子輻照衰降比，然后根據這些結果預測電池任意工作點輻照后情況。本發明空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是
一種空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法，其特征是空間太陽能電池電子、 質子輻照衰降預測，采用移位損傷方法，包括以下步驟
(1)確定太陽能電池移位損傷電子、質子輻照衰降性能衰降關系，對于電子采用兩個能級進行測試，對于質子采用一個能級進行測試；(2)硅太陽能電池采用硅的電子、質子非電離能損計算硅電池的移位損傷；單結砷化 鎵電池和多結砷化鎵電池采用砷化鎵的非電離能損計算砷化鎵太陽電池的移位損傷；質子 得到的移位損傷與電性能衰降關系為電池的移位損傷與電性能衰降關系；
(3)通過積分電子微分能譜和電子非電離能損的乘積計算兩個能級的電子總的移位 損傷，通過積分質子微分能譜和質子非電離能損的乘積計算質子的移位損傷；
(4)電子總的移位損傷和質子造成的移位損傷相加，然后根據電池的移位損傷性能衰 降關系，確定電性能參數的衰降比，由電性能參數的初始值乘以衰降比就可得到輻照后的 電性能預測值；
(5)多結電池將電性能參數帶入公式
權利要求
1.一種空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法，其特征是空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測，采用移位損傷方法，包括以下步驟確定太陽能電池移位損傷電子、質子輻照衰降性能衰降關系，對于電子采用兩個能級進行測試，對于質子采用一個能級進行測試；硅太陽能電池采用硅的電子、質子非電離能損計算硅電池的移位損傷；單結砷化鎵電池和多結砷化鎵電池采用砷化鎵的非電離能損計算砷化鎵太陽電池的移位損傷；質子得到的移位損傷與電性能衰降關系為電池的移位損傷與電性能衰降關系；通過積分電子微分能譜和電子非電離能損的乘積計算兩個能級的電子總的移位損傷， 通過積分質子微分能譜和質子非電離能損的乘積計算質子的移位損傷；電子總的移位損傷和質子造成的移位損傷相加，然后根據電池的移位損傷性能衰降關系，確定電性能參數的衰降比，由電性能參數的初始值乘以衰降比就可得到輻照后的電性能預測值；多結電池將電性能參數帶入公式/ = Ji —，求出IL、C1、C2、C3后，即可根據該式求電池任意工作點輻照后的參數；單結電池將電性能參數帶入公式/ =Ji -e^1 -VC2，求出IL、Cl、C2后，即可根據該式求電池任意工作點輻照后的參數。
2.按照權利要求1所述的空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法，其特征是電子采用的兩個能級范圍分別為IMeV和1. 5MeV 2. 5MeV，在兩個能級范圍內選一點進行； 質子能級范圍為IMeV 3. 5MeV，在范圍內選一點進行。
3.按照權利要求1所述的空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法，其特征是電池采用非電離能損計算硅太陽電池、單結砷化鎵太陽電池、多結砷化鎵太陽電池的移位損傷時，電子或質子形成的移位損傷的計算方法是該能級電子或質子的通量乘以該電子或質子能級對應非電離能損。
4.按照權利要求1所述的空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法，其特征是電性能參數為開路電壓、短路電流、最佳工作點電壓、電流和最佳工作點功率。
5.按照權利要求1所述的空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法，其特征是通過微積分電子能譜計算兩個能級的電子總的移位損傷時，計算公式為
全文摘要
本發明涉及一種空間太陽能電池電子、質子輻照衰降預測方法。本發明屬于衛星太陽能電池技術領域。本發明預測采用移位損傷方法(1)確定太陽能電池移位損傷電子、質子輻照衰降性能衰降關系，進行電子、質子能級測試；(2)電池采用非電離能損計算電池的移位損傷；得到電池的移位損傷與電性能衰降關系；(3)通過微積分電子能譜計算電子總的移位損傷，通過微積分質子能譜計算質子的移位損傷；(4)確定電性能參數的衰降比，由電性能參數的初始值乘以衰降比就可得到輻照后的電性能預測值；(5)將電性能參數帶入公式，求出相關數據后，即可根據公式求電池任意工作點輻照后的參數。本發明具有操作簡單、高效快捷、數據準確、成本低廉等優點。
文檔編號G01R31/265GK102338852SQ20111015059
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月7日 優先權日2011年6月7日
發明者呼文韜, 張巖松, 程保義 申請人:中國電子科技集團公司第十八研究所