太阳能电池测试系统20080331

北京卓立汉光仪器有限公司 太阳能电池测试系统规划（简） 1 / 7 系统一： 太阳能电池量子效率测量系统 太阳能电池量子效率测量实际是首先测量太阳能电池光谱响应度，然后再经过计算得到。太阳能电池的光谱响应度和量子效率的测测量对太阳能电池的生产工艺、性能研究和高效应用都是极其重要的。 一、量子效率测量原理 1. 太阳能电池的光谱响应的测量 光谱响应分为绝对光谱响应和相对光谱响应。 太阳电池的绝对光谱响应 RA( λ ) （单位： A/W ）是指在某一特定波长 λ 处，太阳电池输出的短路电流 ISC( λ ) （单位： A）与入射到太阳电池上的辐射通量Φ ( λ ) （单位： W）的比值： ( ) ( )( ) ( )1R A LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLλ λλ Φ= SCI这里辐射通量Φ ( λ ) 是用经过计量部门标定过的光电探测器测量，得到光电流 Is( λ ) ，其光谱响应为Rs( λ ) ，则辐射通量为： ( ) ( )( ) ( )2LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLλλλSSRI=Φ将 (2) 代入 (1) ，得到： ( ) ( )( ) ( ) ( )3R A LLLLLLLLLLLLLLLLLλλλλ SSSC RII=2. 太阳能电池相对光谱响应的计算 在任一波长 λ 0 下（一般为光谱响应的峰值） ，对太阳电池绝对光谱响应进行归一化。得到相对光谱响应： ( ) ( )( ) ( )40LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLλλλAAR RRR =3. 太阳能电池量子效率的计算 北京卓立汉光仪器有限公司 太阳能电池测试系统规划（简） 2 / 7 利用测量的太阳电池光谱响应度，可以计算太阳电池的量子效率 η ( λ ) ： ( ) ( ) ( )524.1 LLLLLLLLLLLLLLLLLLLλ λλη AR=这里 λ 的单位为：μ m。 二、系统组成 太阳能电池光谱响应测量系统包括如下部分： 1. 辐射光源及其电源：根据要求可选择不同的辐射光源，一般用溴钨灯。光源室还带有斩波器。如果要求不高，可应用直流测量，此时可不用斩波器。 2. 分光单色仪：太阳电池的光谱响应范围在 300-1200nm ，至少要二块光栅。这里考虑到发展，选用三光栅单色仪，光谱范围覆盖 200nm-2500nm 的紫外、 可见 - 近红外。 单色仪部分还包括滤光片轮，用于消除多级光谱。 3. 探测器室：在探测器室中，放置太阳能电池和标准探测器。太阳能电池和标准探测器放置在电动位移台上，实现自动切换。 探测器室中包括准直光路， 将单色仪出来的发散光转换成平行光， 并通过可变光阑调节输出光的强弱。 探测器室中还包括偏置光， 使之达到一个太阳常数，恒定的照射在被测太阳电池上。 4. 电测电控系统：主要用锁相放大器测试信号的采集，用电移台控制器和单色仪控制器控制自动测量。 5. 软件：设置系统各各部分的参数、测试标准探测器和太阳电池的参数，计算被测探测器的光谱响应度和量子效率，将测量数据和曲线存档和打印输出。 北京卓立汉光仪器有限公司 太阳能电池测试系统规划（简） 3 / 7 三、主要技术指标 1． 复合光源光谱范围： 300-1100nm ， 2． 单色仪分辨率： FWHM≤ 0.1nm （ @ 1200g/mm,Slit=0.02mm ） 3． 系统波长准确度： 0.2nm 4． 系统波长重复性： 0.1nm 5． 测量装置的附加误差： <2%（主要光谱范围） 6． 偏置光源大于 1 个太阳常数7． 溴钨灯电源的漂移一般 <0.02%/h 8． 照射均匀性 <± 5%， 9． 照射强度稳定性 <± 1% 北京卓立汉光仪器有限公司 太阳能电池测试系统规划（简） 4 / 7 系统二： 太阳能电池反射率测量一 . 光谱反射比测量原理 单色仪对光源进行分光， 300nm-1350nm的光辐射通过单色仪得到不同波长λ的单色光束，经过准直光学系统得到平行光束，再通过可变光阑可在Φ 5mm到Φ 10mm范围调节光束直径， 然后通过积分球的入射孔和出射孔， 以 8o 角照射在太阳电池样品上， 其反射光被积分球汇集并由探测器接收转换成电信号测量。首先关闭快门，测量暗信号SAij ( λ ) ，再打开快门测量被测样品的光信号 Stij ( λ ) ；在同样的光路中，放入标准反射率板，关闭快门，测量暗信号 SBij ( λ ) ，打开快门测得标准的光信号 SSij ( λ ) 。样品在 X 和 Y方向移动，改变位置（分别对应 i 和 j ），重复上述测量过程，从而得到光谱反射比： ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )λρλλ λλλρ SijBijSijAijOijtij SSSS--=其中ρ Sij( λ ) 是标准的光谱反射率。在测量的数据中，寻找最大值ρ tij ( λ 0) ，按照如下公式归一化，得到评价参数： ( ) ( )( )0λρλρλρtijtijij =整个太阳电池的反射率可取平均值计算。 如果要求测量精度高，必须加参考系统。 二 . 系统组成 北京卓立汉光仪器有限公司 太阳能电池测试系统规划（简） 5 / 7 太阳能电池光谱反射率测量系统包括如下部分： 6. 辐射光源及其电源：根据要求可选择不同的辐射光源，一般用溴钨灯。光源室还带有斩波器。 7. 分光单色仪：太阳电池的光谱反射率测量范围在 300-1350nm ，至少要二块光栅。这里考虑到发展，选用三光栅单色仪，光谱范围覆盖 200nm-2500nm 的紫外、可见 - 近红外。单色仪部分还包括滤光片轮，用于消除多级光谱。 8. 样品室：在样品室中有准直光学系统、可变光阑、快门、 XY电移台、样品、标准反射率板、积分球和探测器等。样品和标准板在 X 和 Y 两维电动位移台上，实现自动切换和空间扫描。 9. 电测电控系统：探测器用光电倍增管和 InGaAs 探测器和高压电源，用锁相放大器测试信号的北京卓立汉光仪器有限公司 太阳能电池测试系统规划（简） 6 / 7 采集，用电移台控制器和单色仪控制器控制自动测量。 10. 软件：设置系统各各部分的参数、测试标准探测器和太阳电池的参数，计算被测探测器的光谱响应度和量子效率，将测量数据和曲线存档和打印输出，并能绘制反射率均匀性的三维坐标图 主要技术指标 1. 复合光源光谱范围： 300-1100nm ， 2. 单色仪分辨率： FWHM≤ 0.1nm （ @ 1200g/mm,Slid=0.02mm 3. 系统波长准确度： 0.2nm 4. 系统波长重复性： 0.1nm 5. 照射光斑直径：Φ 5mm~Φ 10mm 可调。 6. 照射光束和样品法线的夹角为 8o 。 7. 反射率测量误差：Δρ <0.005 。 北京卓立汉光仪器有限公司 太阳能电池测试系统规划（简） 7 / 7 系统三： 太阳能电池伏安特性测量系统 太阳能电池伏安特性测量系统由太阳模拟器、负载扫描、电流电压测量、数采、 PC机和软件组成。该系统 系针对 太阳能电池伏安特性测量 , 专门设计的高精度，全自动化的专业系统。满足国家标准和国际标准要求。z 太阳模拟器辐照度≥1 个太阳常数。 z 负载能用 PC 机控制自动扫描。 z 电流电压测量准确度优于± 0.5%。 z 根据客户选择，可进行温度控制和测量。 z 软件功能强，自动绘制 I-V 特性图；自动计算 Isc 、 Voc、 Pmax、 Vmax、 Imax、 FF 等参数。 z 软件界面友好。