【技术实现步骤摘要】
空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法
[0001]本专利技术涉及太阳能电池仿真测试
，尤其涉及一种空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法
。
技术介绍
[0002]空间太阳能电池是空间飞行器的重要能源，空间太阳能电池的稳定运行与空间飞行器的正常工作紧密关联
。
由于空间环境温度极低，太阳能电池在未受太阳照射时通常是低温运行；当太阳能电池受到太阳照射时，因空间环境没有大气的保护，太阳能电池接收到的太阳辐照显著高于地面环境下的太阳辐照，容易导致太阳能电池高温运行
。
可见，空间太阳能电池运行时处于低温到高温的复杂热环境中，使得太阳能电池的温度变化较大
。
[0003]太阳能电池的温度往往影响着太阳能电池的介电特性
、
载流子扩散系数
、
半导体禁带
、
载流子迁移率和复合系数等电学参数，这就使得太阳能电池的光电特性与温度紧密耦合
。
然而，现有技术中，通常是对太阳能电池的光学特性和电学特性进行仿真模拟，并未将温度场系统地融入太阳能电池建模仿真研究中，无法获得更贴近真实空间环境中太阳能电池的工作性能
。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法，将温度场系统地融入太阳能电池建模仿真研究中，可以获得更贴近真实空间环境中太阳能电池的工作性能
。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法，其特征在于，包括：根据太阳能电池的材料，构建电学参数对温度的响应函数；且所述电学参数包括介电常数
、
禁带宽度
、
载流子迁移率
、
载流子扩散系数和复合系数；根据所述太阳能电池的结构和所述电学参数对温度的响应函数，分别构建所述太阳能电池的温度场仿真模型
、
光谱仿真模型和光电转换仿真模型；以及根据所述电学参数对温度的响应函数，对所述温度场仿真模型
、
所述光谱仿真模型和所述光电转换仿真模型进行同步迭代求解，以获取所述太阳能电池的温度
、
光谱吸收率
、
光谱反射率
、
光生载流子产生率
、
光生电流和光电转换效率
。2.
如权利要求1所述的空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法，其特征在于，构建所述介电常数对温度的响应函数的步骤包括：设置至少两个温度测量点；通过椭偏仪测量所述太阳能电池材料在所述温度测量点的介电常数；利用线性插值法并根据所述太阳能电池材料在所述温度测量点的介电常数，构建所述介电常数对温度的响应函数
。3.
如权利要求2所述的空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法，其特征在于，所述介电常数对温度的响应函数为：
ε
i
＝
ε
i1
+(T
i
‑
T
i1
)(T
i1
‑
T
i2
)/(
ε
i1
‑
ε
i2
)
其中，
ε
i
表示所述太阳能电池材料在温度
T
i
处的介电常数；
T
i1
和
T
i2
表示与温度
T
i
相邻的两个温度测量点，且
T
i1
＜
T
i
＜
T
i2
；
ε
i1
表示所述太阳能电池材料在温度测量点
T
i1
的介电常数；
ε
i2
表示所述太阳能电池材料在温度测量点
T
i2
的介电常数
。4.
如权利要求3所述的空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法，其特征在于，所述禁带宽度对温度的响应函数为：其中，
E
g
(T
i
)
表示所述太阳能电池材料在温度
T
i
处的禁带宽度；
E
g
(0)
表示所述太阳能电池材料在
0K
处的禁带宽度；
α
和
β
为常数；所述载流子迁移率对温度的响应函数为：所述载流子迁移率对温度的响应函数为：其中，
μ
n
表示温度
T
i
对应的
n
型载流子迁移率；
μ
p
表示温度
T
i
对应的
p
型载流子迁移率；
T
n
＝
T
i
/300
；
A
n,min
、
β
n,min
、A
n,0
、
β
n,0
、A
n,ref
、
β
n,ref
、A
n,D
、
β
n,D
表示
n
型载流子迁移率对温度的响应系数；
A
p,min
、
β
p,min
、A
p,0
、
β
p,0
、A
p,ref
、
β
p,ref
、A
p,D
、
β
p,D
表示
p
型载流子迁移率对温度的响应系数；
N
A
表示受主浓度，
N
D
表示施主浓度；所述载流子扩散系数对温度的响应函数为：所述载流子扩散系数对温度的响应函数为：其中，
D
n
表示温度
T
i
对应的
n
型载流子扩散系数；
D
p
表示温度
T
i
对应的
p
型载流子扩散系数；
k
B
表示波耳兹曼常数；
q
表示电子电量；所述复合系数对温度的响应函数为：
R(T
i
)
＝
R
rad
(T
i
)+R
SRH
(T
i
)+R
Aug
(T
i
)+R
surf
(T
i
))))
其中，
R(T
i
)
表示温度
T
i
对应的复合系数；
R
rad
(T
i
)、R
SRH
(T
i
)、R
Aug
(T
i
)、R
surf
(T
i
)
分别为温度
T
i
对应的辐射复合
、SRH
复合
、
俄歇复合和表面复合；
B0、
τ0、C0、S0分别为温度
300K
时辐射复合系数
、SRH
复合系数
、
俄歇复合系数和表面复合速率，
n
为电子浓度，
p
为空穴浓度，
n
i
为本征载流子浓度；
E
i
为半导体费米能级，
E
t
为缺陷能级，
E
ts
为表面能级
。5.
如权利要求4所述的空间太阳能电池热光电一体化仿真测试方法，其特征在于，构建所述太阳能电池的温度场仿真模型的步骤包括：对所述太阳能电池进行网格划分，且网格线交叉点为网格节点；将三维纳维
‑
斯托克斯方程离散，以得到离散方程；且所述离散方程为：
a
p
T
p
＝
a
e
T
e
+a
w
T
w
+a
n
T
n
+a
s
T
s
+a
b
T
b
+a
f
T
f
+b
其中，
T
p
表示待求网格节点的温度；
T
e
、T
w
、T
n
、T
s
、T
b
、T
f
表示待求网格节点周围六个网格节点的温度；
a
p
＝
a
e
+a
w
+a
n
+a
s
+a
b
+a
f
；；
k
e
、k
w
、k
n
、k
s
、
k
f
、k
b
分别为温度场网格单元六个面处的热导率，
A
e
、A
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉涛，霍熠炜，杜君，刘健，王彪，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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