基于正偏噪聲的太陽能電池檢測方法

等式（2-4）中噪聲幅值與τ有關，但是τ又依賴于溫度從而通過測試噪聲與溫度的關系可以確定雜質的能級。從圖2.3的峰值可以確定壽命τ和峰值處的溫度。

假設，陷阱或是中心的激活能為ΔE，τ隨著溫度的變化滿足如下等式：

圖2.4給出了τT 2隨1/T的變化曲線。從曲線的斜率可以確定出激活能為0.41eV.這可能是由于存在Fe「46」。

1.2 1/f噪聲用于太陽能電池輻射損傷表征

1.2.1太陽能電池的輻射損傷機理

太陽能電池最早應用于空間技術。現在的太陽能電池大多作為持續潔凈的動力來源應用于衛星和太空裝置。太空應用及軍用太陽能電池的工作環境中輻射的影響很大，太陽能電池由于輻射損傷其性能的退化將引起整體系統的可靠性的降低，甚至引起功能性失效。太陽能電池是n+-P型結構的pn結，其電流成分有兩種成分，一部分是依賴于少子擴散機制的光電流成分，一部分是與少子擴散無關的復合電流成分，由于太陽能電池的電流都是由于少子的運動產生的，所以太陽能電池為少子器件。

輻射效應在太陽能電池的表面和體內產生了大量的復合中心，使少子壽命和擴散長度均降低，從而引起電流中光電流成分的降低，性能明顯發生退化[49][50]。

另外輻射不僅在太陽能電池基區中引入少子復合中心，還引入補償效應[51]，使多子濃度發生變化。多子濃度的變化與入射的輻射離子的種類和能量有關，這種補償效應使得基區阻值增大[52]，輸出能力降低。

2.2.2太陽能電池輻照實驗在太陽能電池的輻射損傷實驗中進行噪聲參數的測試與分析，應用噪聲對空間太陽能電池的質量和可靠性做出評估與預測。

圖2.5給出了太陽能電池的輻照實驗的噪聲測試原理圖，測試流程：1）電學測試：硅太陽能電池的I-V特性采集在0~0.6V之間，步長為0.02V；2）噪聲測試：在暗條件下進行，測試的電流為恒流，為3mA.測試過程中注意遮光措施的完善，因為光照對電學參數和噪聲參數的測試都有影響。如果在I-V特性中電流出現了負值，說明有光入射到太陽能電池的表面，使其發生了光伏效應。光照對兩種參數的測試都有較大的影響，使得測試誤差增大。

1.2.3實驗結果分析

圖2.6給出了在600Krad的γ輻射損傷之后，20個器件的噪聲功率譜密度的變化情況與初始的噪聲功率譜的密度大小有關。通過線性擬合，可以發現，20個數據點在擬合直線的兩邊均勻分布，從圖中可以看出初始噪聲值的大小可以用于表征太陽能電池在大劑量輻射損傷之后的損傷情況。

圖2.7給出了太陽能電池在進行600Krad的輻射損傷之后，其噪聲功率譜密度的大小與200Krad相對于10Krad的變化率的線性擬合結果。從圖中可以發現在初始輻射損傷之后太陽能電池噪聲的變化率的大小在某種程度上確定了大劑量輻射損傷之后的噪聲功率譜密度的大小。這就說明通過對小劑量的輻射損傷中的噪聲測試結果進行分析，其退化率的大小對于之后大劑量輻射損傷情況可以做出評估，可以進一步對器件進行篩選。

空間應用的太陽能電池與地面應用的太陽能電池相比較在達到硬度的標準之上還要達到一定總劑量輻射損傷的要求。通過以上的論述，發現通過小劑量的輻射損傷之后，噪聲幅值的相對變化率可以預測太陽能電池在空間應用情況下的損傷狀況，從而對太陽能電池進行評價和篩選，提高太陽能電池在空間使用環境下的可靠性，達到所要求的服役年限。