Simulation numérique d’effet de la couche fenêtre AlxGa1-xAs sur la résistance aux irradiations spatiales d’une cellule solaire en arsenic de gallium (GaAs)

Abstract

Un programme de simulation numérique a été développé qui permet d’estimer qualitativement et quantitativement la dégradation subit par une cellule solaire p+nn+ en GaAs et améliorer la résistance de la cellule à l’effet indésirable de ces particules cosmiques. Nous utilisons la simulation numérique pour faire la comparaison entre l’effet du 1MeV des irradiations des électrons, protons et neutrons sur les paramètres externes de la cellule solaire p+nn+ qui est un type de GaAs en addiction avec une fenêtre AlxGa1-xAs . Les paramètres externes de la cellule solaire sont : le courant de court circuit (Jsc), la tension du circuit ouvert (Voc), le facteur de remplissage (FF) et le rendement . Nous avons aussi étudie le lien et l’accord entre la caractéristique de densité du courant (J-V) et la réponse spectrale avec les paramètres : la fluence des irradiations, le type du piège (électron ou trou), le niveau énergétique du piège, le tout dans les trois catégories d’irradiation (électrons – protons – neutrons). Les résultats obtenues par la simulation, se trouvent en conformité avec des mesures expérimentales correspondantes. Nos résultats, montrent que dans tous les types l’augmentation de la fluence des irradiations (entraine) l’abaissement de la réponse spectrale et les paramètres externes de la cellule solaire. Aussi d’après les résultats de la comparaison faite, le courant électrique du circuit court (Jsc) est le plus sensible aux irradiations des électrons alors que les autres paramètres semblent plus sensibles aux irradiations des protons. En ce qui est des irradiations des neutrons les résultats prouvent que leur effet sur les paramètres externes est moins que celui des deux précédents. Pour améliorer le rendement de notre cellule solaire nous avons effectué un nombre de changement au les paramètres de la cellule solaire concernant le dopage et sa structure dans tous ses diverses zones (fenêtre p++AlxGa1-xAs / émetteur p+GaAs / collecteur n+GaAs / base nGaAs), d’une manière que nous avons obtenu les valeurs optimums pour les paramètres relatifs à la cellule. Le plus intéressent de ces résultats était : que l’augmentation graduelle de l’épaisseur de la fenêtre AlxGa1-xAs de la cellule solaire p+nn+ du type AlxGa1-xAs /GaAs d’une valeur de 0.09 à 0.3 améliore la résistance de la cellule solaire contre des irradiations.