ISBN 978-3-86853-848-9

978-3-86853-848-9, Reihe Physik

Raymond Hoheisel
Charakterisierung und Optimierung von hocheffizienten III-V Weltraumsolarzellen: Strahlungsresistenz, Spektrum- und Temperaturabhängigkeit

219 Seiten, Dissertation Universität Konstanz (2010), Hardcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die Dissertation beschäftigt sich mit der Charakterisierung und Optimierung von III-V Mehrfachsolarzellen für den Einsatz im Weltraum. Während für Missionen im Erdorbit hauptsächlich ein möglichst hohes Leistungs/MasseVerhältnis und eine hohe Strahlungsresistenz gegenüber der im Weltraum vorherrschenden kosmischen Teilchenstrahlung gefordert ist, ergeben sich für Forschungsmissionen außerhalb der Erdumlaufbahn – wie etwa zu den Planeten Mars oder Jupiter – neue Anforderungen an die Auslegung der Solargeneratoren. Dies ist hauptsächlich begründet durch die mit zunehmendem Abstand zur Sonne verringerte Einstrahlungsintensität, wodurch die Betriebstemperatur einer Solarzelle auf bis zu 100K absinken kann. Bei Missionen auf der Oberfläche des Planeten Mars kommt es aufgrund der besonderen Atmosphärenzusammensetzung zu einer zusätzlichen Modifikation des spektralen Verlaufs der Sonneneinstrahlung.

Die durch derartige Weltraummissionen gestiegenen Leistungsanforderungen machen die Halbleiterstrukturcharakterisierung und -weiterentwicklung von Solarzellen zu einem wichtigen Thema aktueller Halbleiter- und Weltraumforschung. In dieser Arbeit werden die bei sehr tiefen Temperaturen auftretenden Ladungsträgereffekte in der Halbleiterstruktur einer Solarzelle, die Auswirkungen von Änderungen der Einstrahlungsverhältnisse des Sonnenlichts und der Einfluss hochenergetischer kosmischer Teilchenstrahlung auf die Halbleiterschichten einer Solarzelle untersucht und Strukturoptimierungen einer für derartige Weltraumbedingungen geeigneten Solarzelle vorgestellt.