전계발광현상을 이용한 우주용 다접합 태양전지의 건전성 평가기법

국문 초록 (Abstract)

우주비행체의 주 전력원인 태양전지 시스템은 태양광을 직접 바라본 상태에서 운용되어, 우주의 가혹한 열적/기계적 환경에 직접 노출되므로, 제작/시험 중 발생될 수 있는 미세한 균열, 정전기 및 열 충격 등이 궤도 운용 중 태양전지 시스템의 기능상실로 이어질 가능성을 갖는다. 또한 태양전지 시스템의 전력생성 기본 유닛인 태양전지에 발생된 미세한 균열 또는 열 충격에 따른 태양전지의 내부 파손의 발견을 위해서는 고가의 장비와 복잡한 시험절차, 그리고 많은 시간을 필요로 하게 된다. 따라서 태양전지 시스템 기능의 건전성을 쉽고, 빠르게 확인하기 위해, 정성적인 태양전지 기능 건전성 평가 방법이 요구된다.
본 논문에서는 요즘 우주비행체에서 가장 많이 사용되는 갈륨-비소 계열의 다접합 태양전지가 갖는 전계발광현상을 이용해 복잡한 반도체 구조를 가지는 태양전지의 기능 건전성을 보다 간단하고 저비용으로 그리고 빠르게 평가하는 방법에 대한 이론적, 기술적 근거를 설명하였다. 또한 이를 실제의 우주용 태양전지 시스템에 적용하기 위한 기술적 사항들과 적용 제한 조건들에 대하여 기술하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The solar cell system operates by facing the sun-light. Minor cracks, static discharge, and thermal shock that can happen during production/testing phase can lead to degradation in performance during operation, since solar cells are exposed to extreme thermal/mechanical environment in space. In order to detect small cracks and internal damages in the solar cells due to thermal shocks, which are the core units of a solar cell system, expensive equipment, complicated test process, and much time are required. Therefore, a qualitative method for easily and quickly testing the ‘health’ of solar cell functionality is required.
This dissertation describes a theoretical and technical grounds for quickly and easily evaluating the health of solar cells using electroluminescence effect of Gallium-Arsenide solar cells that are most widely used by spacecrafts in recent years. Also described in the dissertation is the technical issues and constraining factors for applying the proposed method to actual space-rated solar cell systems.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT
• 초록
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 본론
• Ⅲ. 실험 및 결과
• Ⅲ. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 실트론, "터널 다이오드층이 구비된 적층형 태양전지 특허실용, 출원번호:1020030096658"

2 "질화물 반도체를 이용한 차세대 조명용 백색 LED 기술" 광주과학기술원 나노광반도체 연구실 2003

3 이만근, "고효율 GaAs/GaAs, GaAs/Ge 화합물 태양전지에 관한 연구" 통상산업부 에너지기술연구원 1996

4 TIPS corp., "TJ Solar Cell Data Sheet"

5 Phillip Samson, "Solar Generator Training Program TT14 Course Book #2-2" ALCATEL SPACE 2004

6 H.S. Rauschenbach, "Solar Array Design Handbook"

7 Martin A. Green, "SOLAR CELLS" Prentice Hall Inc 1982

8 C. G. Zimmermann, "Method and apparatus for optical detection of mechanical defects in semiconductor components, in particular solar cell arrangements" 6 (6): 2006

9 "Electronic Material 강의 자료" 고려대학교 물리학과

10 "Cell Inspection Criteria based on Electroluminescence (CIEL)" EADS Astrium 2006

11 EMCORE Corp., "ATJ Solar Cells Technical Volume, Chapter 1"