利用TCAD半导体器件仿真软件，详细分析了低能(1.8 keV)质子辐照剂量对低轨道卫星用高效插指背结背接触(IBC)单晶硅太阳电池转换效率的影响。通过转换效率及其退化特点的对比，得到质子辐照剂量与复合中心密度、陷阱密度之间的对应关系。在不同的质子辐照剂量情况下，深入分析了前表面场(FSF)结构和前表面浮空发射区结构(FFE)对太阳电池短路电流密度、开路电压及转换效率的影响，为质子辐照条件下太阳电池前表面结构提供了设计依据。仿真结果表明：当质子辐照剂量小于1×109 cm-2时，随着质子辐照剂量的增大，太阳电池转换效率几乎不变。当质子辐照剂量一定时，存在最优的FSF和FFE的掺杂浓度，使得太阳电池转换效率最高。在质子辐照剂量为0 cm-2和1×1010 cm-2时，FFE结构对应的峰值转换效率略低于FSF结构的情况。在质子辐照剂量为1×1011 cm-2时，FFE结构对IBC太阳电池转换效率的改善效果明显优于FSF结构的情况。

设计了单层 MoS2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+) 异质结太阳能电池结构, 采用AFORS-HET模拟软件模拟了背场层的带隙、掺杂浓度和缺陷密度等参 数对开路电压、短路电流、填充因子和转化效率的影响。结果显示, 背场层带隙在 1.5~1.7 eV 之间, 背场层的掺杂浓度大于 1×1018 cm-3 时, 该结构的太 阳能电池有比较稳定的表现。缺陷密度增加时, 太阳能电池效率随着缺陷密度的对数线性减小, 当控制缺陷密度在1011 cm-3以下时, 可以获得大于24.10%的 转化效率, 缺陷密度为 109 cm-3时, 可以获得最高29.08%的转换效率。最后研究了背场层对该结构太阳能电池的作用, 结果显示有效控制缺陷密度时, 背场 层的添加对电池效率的提升很明显。

以重掺杂硼的纳米硅浆料为硼源,采用纳秒激光熔覆工艺,在钝化发射极及背接触(PERC)电池背面形成了重掺杂硼的硅熔覆层。通过建立三维瞬态温度场的有限元仿真模型,并利用单因素仿真实验,得到了激光工艺参数对温度场的影响规律,初步确定了各激光工艺参数的合理范围。利用极差分析获得了激光工艺参数与激光熔覆温度场分布的相互作用规律。将激光熔覆工艺兼容到PERC电池的制备实验中,结果表明:仿真模型与实验结果较为吻合,电池的平均光电转化效率提升了0.27%。

HIT结构的a-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池迎光面遮光损失大是限制其效率提升的瓶颈之一。设计并制备了银栅线/SiNx/c-Si(n+)/n-c-Si/a-Si∶H(i)/a-Si∶H(p+)/ITO/银栅线结构的双面太阳能电池。对制备的双面太阳能电池样品每一面的进光情况进行J-V、量子效率和Suns-Voc测试分析。研究结果表明, 该结构太阳能电池采用背结结构入光可获得比前结结构入光更高的短路电流密度, 从而获得更高的光电转换效率；当制绒后硅片厚度为160 μm时, 双面太阳能电池的短路电流密度最高, 为40.3 mA·cm-2, 优于HIT结构的最优值39.5 mA·cm-2 。

针对成像光谱仪通过狭缝进行线视场成像时存在的孔径较小、光学透过率较低等问题, 研究了一种基于棱镜-光栅型分光结构的大孔径面视场成像光谱仪。该棱镜-光栅成像光谱仪采用表面浮雕型透射光栅, 极大地降低了光栅的制作难度与成本。大孔径面视场的成像光谱仪相较于线视场成像光谱仪有较高光学效率和时间效率。但是面视场成像光谱仪的色畸变与谱线弯曲较难校正。本文将前端望远系统与分光系统进行一体化设计, 满足远心光路匹配和孔径匹配, 较好地校正了面视场光谱成像系统中的谱线弯曲和色畸变。并且通过加入非球面反射镜及校正镜很好的校正了由于大孔径面视场所引入的非对称性离轴像差。结果表明, 设计的大孔径面视场PG成像光谱仪光谱波段范围400~1 000 nm, 光学调制传递函数达到0.65以上, 光谱分辨率达2.5 nm, 全谱段不同视场的谱线弯曲小于5 μm, 色畸变小于8 μm。

介绍了GaAs基太阳能电池的原理、等效电路及性能参数，基于集成电路工艺与器件计算机辅助工艺设计（TCAD）仿真工具，设计了背场分别为InAlGaP和InAlP的两种GaAs基太阳能电池，并对其结构和性能进行仿真。同时，通过分子束外延（MBE）设备制备了这两种太阳能电池，并测试了其伏安（IV）特性。在考虑并联电阻和串联电阻对太阳能电池伏安特性的实际影响后，仿真结果与实验结果基本一致。重掺杂（原子浓度为2×1018 cm-3）的InAlGaP作为GaAs太阳能电池背场时，伏安特性曲线是典型的太阳能电池的伏安特性。重掺杂（原子浓度为2×1018 cm-3）的InAlP作为GaAs太阳能电池背场时，伏安特性曲线呈现“S”形变化。分析结果表明，背场与基层形成漂移场，加速了光生少子在电池中的输运，提高了光生电流，同时，背场将光生少子反射回有源区，降低了背表面的复合概率。当InAlP作为背场时，由于异质结的存在，影响了载流子的运输，在较小的偏压下，载流子主要通过隧道效应越过势垒，在较大的偏压下，载流子主要通过热电子发射越过势垒，因此伏安特性曲线呈现“S”形变化。

相对论返波管(RBWO)高频结构表面微凸起结构导致的表面场致电子发射会加速或加剧射频击穿过程,引起RBWO功率容量下降。为提高现有RBWO的功率容量,给出了RBWO高频结构表面场增强的抑制方法,对一种X波段RBWO表面进行了精密工艺处理后,将表面粗糙度降低至未经表面精密处理时的1/40以下,有效降低了高频结构表面场增强因子,减小了结构表面场致发射电子的能力。进一步开展的高功率微波实验研究表明,抑制表面场增强后X波段RBWO的功率容量提高了25%。

基于Kerr电光效应，建立了用以对纳秒脉冲高电压作用下的真空绝缘子表面电场进行在线测量的实验系统。该测量系统由快脉冲高电压源、YAG激光器、同步控制系统、被测中空薄壁绝缘子及Kerr效应单元、光学相位差检测系统等部分构成。利用YAG激光器输出的激光脉冲，触发导通快脉冲高压源中的高压气体开关，使其给被测绝缘子试品上施加一个脉宽100 ns的高压脉冲方波。利用同步控制，使得探测激光在试品上的脉冲方波达到幅值后，入射到Kerr腔体中对Kerr效应进行探测。从而实现了对绝缘子表面电场的在线测量，并给出了初步的测量结果。