Caractérisation et modélisation de la dégradation sous irradations de cellules solaires trijonctions

par Antoine Gauffier

Thèse de doctorat en Électronique spatiale

Sous la direction de Jean-Pierre David.

Soutenue en 2008

à Toulouse, ISAE .

mots clés

• Cellule solaire multijonction
• Dégradation
• Défauts
• Environnement spatial
• Van Allen, Ceinture de
• Photopiles
• Modèles mathématiques

Résumé

Les dégradations des cellules solaires multi-jonctions dues aux radiations spatiales ont pour origine les défauts de déplacement générés lors de l'interaction particule/matière, dont les différentes contributions sont prises en compte dans l'expression du NIEL. Une prédiction exacte de la performance en fin de vie de la cellule solaire est fondamentale afin de préparer les missions satellite. Plusieurs méthodes de prédiction de la dégradation des cellules solaires en orbite existent déjà. Les plus récentes reposent sur la connaissance de la dépendance en énergie du taux d'introduction de défauts pour les différents matériaux entrant dans la composition des cellules solaires. De ce fait, le taux d'introduction de défauts est un paramètre clé afin d'évaluer la sensibilité des cellules solaires aux radiations. Dans ce travail, nous avons déterminé la loi de variation du taux d'introduction de défauts en fonction du NIEL à l'aide de différentes techniques expérimentales (éléctroluminescence, DLTS, TRPL) pour des cellules solaires trijonctions (GaInP/GaAs/Ge). Nous avons observé une dépendance linéaire avec le NIEL pour le GaInP. En revanche, dans le cas du GaAs, nous avons constaté que le taux d'introduction de défaut n'était plus proportionnel au NIEL pour des énergies d'électrons inférieures à 1 MeV. Par conséquent, la connaissance de cette loi de variation dans le GaAs imposé la détermination expérimentale du taux d'introduction de défauts pour une énergie de proton et deux énergies d'électron. Nous avons également développé un modèle analytique permettant de prédire la dégradation des cellules solaires trijonctions.

Titre traduit

Characterization and modelling of the degradation of irradiated multijunction solar cells

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