什么是太阳能电池量子效率，如何测试

什么是太阳能电池量子效率,如何测试

请教大家,什么是太阳能电池量子效率啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE

太阳能电池量子效率和太阳能电池光谱响应,太阳能电池IPCE有什么区别啊?spectral response, IPCE, Incident Photon to Charge Carrier Efficiency 太阳能电池这些特性如何测试啊?

什么是太阳能电池量子效率?如何测试啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE

太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的量子效率与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的量子效率与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的量子效率为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的量子效率为0。理想中的太阳能电池的量子效率是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池量子效率是一个常数。但是，绝大多数太阳能电池的量子效率会由于再结合效应而降低，这里的电荷载流子不能流到外部电路中。影响吸收能力的同样的太阳能电池结构，也会影响太阳能电池的量子效率。比如，太阳能电池前表面的变化会影响表面附近产生的载流子。并且，由于短波长的光是在非常接近太阳能电池表面的地方被吸收的，在前表面的相当多的再结合将会影响太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。类似的，长波长的光是被太阳能电池的主体吸收的，并且低扩散深度会影响太阳能电池主体对长波长光的吸收能力，从而降低太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。用稍微专业点的术语来说的话，综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说，太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。

太阳能电池量子效率，有时也被叫做IPCE，也就是太阳能电池光电转换效率(Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency)。

太阳能电池（光伏材料）光谱响应测试、量子效率QE（Quantum Efficiency）测试、光电转换效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 测试等。广义来说，就是测量光伏材料在不同波长光照条件下的光生电流、光导等。 测试原理

用强度可调的偏置光照射太阳能电池，模拟其不同的工作状态，同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的绝对光谱响应与量子效率。

Solar Cell Scan100系统组成

■ 系统包括两个150Ｗ氙灯，分别做为探测光源和偏置光源(选配件)。

■ 采用300mm焦距的三光栅光谱仪做为分光系统,保证良好的波长准确度和重复性，消除多级光谱的影响。

■ 独特的测试光路，可同时实现响应度与镜面反射率的测试．对于漫反射样品的反射率测试，则采用积分球方式来实现，确保了测试的准确性．探测光光斑大小从3mm至10mm可调，以适合不同尺寸的样品测试。

■ 样品台采用高精度二维平移机构，配有恒温(或变温）及真空吸附装置，变温范围可达到5～40度。 ■ 系统可工作于斩波模式与连续模式，斩波模式采用锁相放大器来实现数据采集，连续模式采用高精度直流放大器来实现数据采集。

■ 采用二维高精度电控位移台可对电池样品进行Mapping扫描，

■ 专业软件，可实现一键自动完成响应度、反射率、QE及IPCE的测试。并可针对不同应用，自行设计测试流程。

Solar Cell Scan100特点

◆ 扫描光源波长输出范围:300-2000nm

Solar Cell Scan100不仅适合常规太阳能电池的性能研究，而且适合各类新型近红外太阳能电池材料性能的研究，真正实现了全光谱太阳能电池性能一体化测试。

◆ 独有的垂直光路设计

独有的垂直光路设计，被测样品平面放置,不仅确保样品的稳定摆放，以保证测试的稳定性，而且更适合染料敏化电池的测试。 ◆ JSC模拟计算功能 ◆ 时间稳定度测试

◆ 具有真空吸附及恒温保持功能的样品台(选配件) ◆ 测试光斑大小可调，适用不同尺寸样品的测试 ◆ 基于Windows的软件：

a) 自动控制扫描、样品切换、光栅切换和数据采集

b) 测量光谱响应度、反射率、内量子效率、外量子效率、均匀度扫描等

c) 数据导出及报表打印功能，数据导出格式支持Office、Origin、matlab等分析软件 ◆ 多结以及多层膜电池的测试

通过改变偏置光光强,来饱和各结太阳能电池，分析待测结太阳能电池量子效率。 ◆ 反射率

测量

系统提供镜面反射与漫反射测试选件，提供您完整的反射率测试分析手段。

偏置光平行光路

积分球漫反射测量 ◆ 开放式偏置光路

偏置光路上预留光学元件的安装位置，您可自由改变偏置光的条件，可用于对太阳能电池缺陷做先期的分析。 ◆ 标准样品台

适用于样品尺寸相对固定的太阳能电池片的量测。可升级为变温或恒温样品台。 ◆ 变温样品台

在不同的温度下测量太阳能电池电流的输出，对太阳能电池在实际工作环境下是否存在缺陷做先期的分析。

◆ 大面积太阳能电池片(最大156x156mm)的扫描检测,二维自动平移系统可实现对电池样品的各个位置做测量分析(选配件） 1.量子效率均匀性分析 2.反射率均匀性分析 标准与变温样品台

电控扫描样品台

◆ 斩波与连续两种测试模式，可实现常规光电池以及慢响应光电池的光谱响应测试

Solar Cell Scan 100 提供斩波模式QE/IPCE测量，可实现对多种太阳电池的测试（DSSC, Organic, Amorphous silicon, Monocrystalline Silicon, Microcrystalline Silicon, Polycrystalline Silicon, CdTe, CIGS, GaAs），也提供连续模式配合暗室测量光电转换较慢的太阳能电池材料QE测量，如染料敏化与光化学太阳能电池材料量子效率测量。

Solar Cell Scan100 主要技术指标

项 目 指标和说明

150W氙灯

光学稳定度≦0.8%，可工作在斩波模式（适合常规单晶/多晶/非晶硅、CdTe CIGS GaAs 等太阳能电池）与连续模式（适合慢响应染料敏化电池，有机太阳能电池）

测试光斑尺寸 3mm~10mm

三光栅DSP扫描单色仪

波长范围 300nm～2000nm

波长准确度

a) ±0.3nm（1200g/mm,300nm） b) ±0.6nm(600g/mm,500nm) c) ±0.8nm(300g/mm,1250nm)

扫描间隔 最小可至0.1nm

输出波长带宽 <5 nm

多级光谱滤除装置

根据波长自动切换，消除多级光谱的影响

光调制频率 4 - 400 Hz

标准样品台尺寸 164mmx164mm

标准硅探测器 含校正报告

偏置光源

光强可调，最高可大于1个太阳常数（需选配)

样品最大尺寸 156mm×156mm

数据采集装置灵敏度

a) 斩波模式：2nV；b) 连续模式：100nA

测量重复精度

对太阳光谱曲线积分重复性在±1%以内

测试周期

单次扫描<1min，完整测试<5min (步长5nm)

反射率测量

镜面反射 300-1100nm(需选配）；漫反射 300-1600nm(需选配）

温度控制

恒温控制：25±1℃(需选配）；变温控制：5~40℃(需选配）

3D Mapping

156mm×156mm，100um分辨率

仪器尺寸

主机：842mm×770mm×575mm；控制柜：800mm×600mm×1300mm

Solar Cell Scan 100选购件列表 型 号 说 明

QE-A1 偏置光源附件

150W 高稳定氙灯，平行光路含滤光片支架，光稳定度≦0.8%

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/s9r2.html