专利名称：一种空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法
技术领域：
本发明属于卫星太阳能电池技术领域，特别是涉及一种空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法。
背景技术：
空间太阳能电池作为卫星的主要能源来源，在空间飞行过程中由于受到空间质子和电子的辐射会产生性能衰降，为了保证卫星在轨飞行过程中电力供应充足需要在卫星太阳电池阵的设计阶段预测空间太阳能电池的辐照衰降程度。目前，辐照衰降预测方法采用等效剂量法。该方法不需要清楚电池的辐照衰降机制、原理简单，但是该方法需要进行9个能级45个注量的辐照实验需要空间太阳能电池270 片(每个能级6片)会消耗大量的人力物力，而且IOMeV质子辐照实验由于能量较高不仅实验时间较长而且实验难度很大，另外等效剂量法仅有9个能级的实验不能覆盖所有的空间质子和电子的能级，所以其计算精确度有限，而且通过该方法仅能得到太阳电池开路电压、 短路电流、最佳工作点电压、电流、最佳工作点功率这几个点的辐照衰降情况，不能得到任意点的辐照后工作情况。空间太阳电池采用等效剂量模型法来预测其在空间的性能衰减情况，该方法是通过实验确定不同能量的粒子(电子或质子)相对于某个参考能量(IMeV电子或IOMeV质子) 的相对损伤系数，然后将空间的粒子能谱折合成IMeV电子数量，根据IMeV电子测量的电池性能的变化曲线，得到空间环境性能参数的变化。由于空间能谱范围很广，所以该模型为了保证精确性需要做9个典型能谱的辐照实验，一旦电池工艺发生变化则要重做所有实验， 所以该方法要消耗大量的人力物力，成本很高。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法。本发明的目的是提供一种具有操作简单、高效快捷、数据准确、成本低廉等特点的空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法。本发明使用2个能级的电子和1个能级的质子共15个注量(消耗电池90片)的实验就可以预测电池电性能参数(开路电压、短路电流、最佳工作点电压、电流、最佳工作点功率)的电子、质子辐照衰降比，然后根据这些结果预测电池任意工作点辐照后情况。本发明空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
一种空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法，其特征是空间太阳能电池电子、 质子辐照衰降预测，采用移位损伤方法，包括以下步骤
(1)确定太阳能电池移位损伤电子、质子辐照衰降性能衰降关系，对于电子采用两个能级进行测试，对于质子采用一个能级进行测试；(2)硅太阳能电池采用硅的电子、质子非电离能损计算硅电池的移位损伤；单结砷化 镓电池和多结砷化镓电池采用砷化镓的非电离能损计算砷化镓太阳电池的移位损伤；质子 得到的移位损伤与电性能衰降关系为电池的移位损伤与电性能衰降关系；
(3)通过积分电子微分能谱和电子非电离能损的乘积计算两个能级的电子总的移位 损伤，通过积分质子微分能谱和质子非电离能损的乘积计算质子的移位损伤；
(4)电子总的移位损伤和质子造成的移位损伤相加，然后根据电池的移位损伤性能衰 降关系，确定电性能參数的衰降比，由电性能參数的初始值乘以衰降比就可得到辐照后的 电性能预测值；
(5)多结电池将电性能參数带入公式
权利要求
1.一种空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法，其特征是空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测，采用移位损伤方法，包括以下步骤确定太阳能电池移位损伤电子、质子辐照衰降性能衰降关系，对于电子采用两个能级进行测试，对于质子采用一个能级进行测试；硅太阳能电池采用硅的电子、质子非电离能损计算硅电池的移位损伤；单结砷化镓电池和多结砷化镓电池采用砷化镓的非电离能损计算砷化镓太阳电池的移位损伤；质子得到的移位损伤与电性能衰降关系为电池的移位损伤与电性能衰降关系；通过积分电子微分能谱和电子非电离能损的乘积计算两个能级的电子总的移位损伤， 通过积分质子微分能谱和质子非电离能损的乘积计算质子的移位损伤；电子总的移位损伤和质子造成的移位损伤相加，然后根据电池的移位损伤性能衰降关系，确定电性能参数的衰降比，由电性能参数的初始值乘以衰降比就可得到辐照后的电性能预测值；多结电池将电性能参数带入公式/ = Ji —，求出IL、C1、C2、C3后，即可根据该式求电池任意工作点辐照后的参数；单结电池将电性能参数带入公式/ =Ji -e^1 -VC2，求出IL、Cl、C2后，即可根据该式求电池任意工作点辐照后的参数。
2.按照权利要求1所述的空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法，其特征是电子采用的两个能级范围分别为IMeV和1. 5MeV 2. 5MeV，在两个能级范围内选一点进行； 质子能级范围为IMeV 3. 5MeV，在范围内选一点进行。
3.按照权利要求1所述的空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法，其特征是电池采用非电离能损计算硅太阳电池、单结砷化镓太阳电池、多结砷化镓太阳电池的移位损伤时，电子或质子形成的移位损伤的计算方法是该能级电子或质子的通量乘以该电子或质子能级对应非电离能损。
4.按照权利要求1所述的空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法，其特征是电性能参数为开路电压、短路电流、最佳工作点电压、电流和最佳工作点功率。
5.按照权利要求1所述的空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法，其特征是通过微积分电子能谱计算两个能级的电子总的移位损伤时，计算公式为
全文摘要
本发明涉及一种空间太阳能电池电子、质子辐照衰降预测方法。本发明属于卫星太阳能电池技术领域。本发明预测采用移位损伤方法(1)确定太阳能电池移位损伤电子、质子辐照衰降性能衰降关系，进行电子、质子能级测试；(2)电池采用非电离能损计算电池的移位损伤；得到电池的移位损伤与电性能衰降关系；(3)通过微积分电子能谱计算电子总的移位损伤，通过微积分质子能谱计算质子的移位损伤；(4)确定电性能参数的衰降比，由电性能参数的初始值乘以衰降比就可得到辐照后的电性能预测值；(5)将电性能参数带入公式，求出相关数据后，即可根据公式求电池任意工作点辐照后的参数。本发明具有操作简单、高效快捷、数据准确、成本低廉等优点。
文档编号G01R31/265GK102338852SQ20111015059
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者呼文韬, 张岩松, 程保义 申请人:中国电子科技集团公司第十八研究所