本项目来源于国家自然科学基金。空间辐射损伤是太阳能电池在轨服役过程中光电性能退化及失效的主要原因，而最主要的影响机制是空间带电粒子引起的电离与位移损伤效应。随着我国航天技术的发展，卫星与卫星应用、载人航天工程及空间探测多项任务的不断提升，航天器发射任务也急剧增加。航天器在轨飞行需要经历复杂苛刻的空间环境，太阳能电池作为航天器主要能源供给系统需要暴露在空间环境，必然受到空间能量粒子辐照作用导致其光电性能及效率衰退，进而直接影响航天器在轨运行与服役的可靠性、安全性及寿命。 本项针对带电粒子与紫外线辐照太阳能电池的局部辐射损伤效应及光电性能的高效可靠检测与科学预测性能衰退提供新方法和新技术。分析了辐照太阳能电池的局部辐射损伤特性及其与载流子传输相互作用的光学物理特征及内在关系；建立了调制激光诱发红外辐射动态响应与太阳能电池载流子传输特性及电性能之间的光电相互性内在联系；确定了太阳能电池结构及单元组分、紫外线辐照强度及时间、带电粒子能量与注量及协同辐射效应对光致红外辐射频域动态响应特征的影响与规律；建立了基于光致红外辐射频域动态响应的辐照损伤太阳能电池光电性能退化准则与预测方法。研究过程中解决了3个关键科学问题： （1）通过分析电池结构及单元组分、紫外线辐照与带电粒子特性对光致红外辐射动态响应特征的影响，解决调制激光诱发辐照太阳能电池的少数载流子传输机制与密度分布模型及求解方法问题； （2）调制激光诱发辐照太阳能电池载流子辐射复合发光效应与热损耗效应物理机制确定载流子传输参数与电性能参数之间的定量关系。 （3）建立光致红外辐射频域响应特征与辐照特性参数之间的定量关系，准确分析太阳能电池抗辐射能力和科学预测其光电性能在轨演化过程。 本项目探索解决太阳能电池在轨性能退化评估问题的新方法，通过理论分析与模拟研究、试验与实证研究、定量分析与应用研究,提出了基于横向热流抑制的激光诱导热波成像、高频差动热成像及激光阵列扫描多模式时空调控激发热波成像方法，建立了典型缺陷的红外热波特征图谱，实现了航天多功能一体化复合结构近表层缺陷及损伤的原位非接触智能检测与识别；提出了多正弦窗功半谱峰值及贝叶斯日标追踪的信号重构算法，建立了辐照损伤太阳能电池的锁相载流子无损成像与暗场锁相热成像融合检测方法，解决了强背景噪声下载流子传输与电特性的局部非均匀性同步检测问题；提出了低维热波特征的高维变换投影表征算法，建立了基于精准相位计算、伽马参数标定、拼合累积误差抑制的三维形貌测量与多模态热波融合成像检测方法，实现了复杂结构内部缺陷及损伤的精准定位与识别。多模式红外光学无损检测技术具有非接触、探测面积大、检测精度高等优势，可广泛用于航空航天、核工业、船舶、汽车、电子电路、新能源等领域。

哈尔滨工业大学

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