CZTS基太阳能电池空间应用抗辐射性能的计算模拟与前景分析

来自哪里的研究人员针对太空高能粒子及电离辐射导致太阳能电池性能衰减的问题，开展了kesterite CZTS基太阳能电池抗辐射性能的计算模拟研究。通过实验报道的供体-受体缺陷对模拟辐射损伤，发现质子辐照下短路电流(JSC)显著降低，开路电压(VOC)轻微下降，在注量超过1014 particles/cm2时出现性能衰减。研究证实CZTS具有优异抗辐射特性，为其空间应用提供理论依据。

　　

在太空严苛环境中，太阳能电池持续遭受高能粒子与电离辐射冲击，这不仅破坏材料稳定性，更会加剧晶格缺陷形成，最终导致性能衰退。针对kesterite结构铜锌锡硫（CZTS）太阳能电池的空间应用潜力，研究人员通过计算模拟方法评估了其抗辐射能力。采用实验验证的供体-受体缺陷对模型，模拟了质子辐照下CZTS材料的降解过程。研究发现：在1 MeV质子辐照条件下，随着注量（fluence）增加，电流-电压特性呈现短路电流（J_SC）显著下降与开路电压（V_OC）轻微降低的衰减模式。当注量超过10¹⁴ particles/cm²时，电池性能出现明显衰退。模拟结果定性揭示了CZTS在质子辐照下的退化规律，凸显出其卓越的辐射耐受性（radiation resistance），为这类材料在航天领域的实用化前景提供了有力佐证。