[發明專利]一種普適的太陽能電池外量子效率交流測量方法

無效

• 申請號: 200910233755.5
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN101710171A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 于濤;薛國剛;田志鵬;田漢民;鄒志剛
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01J1/42
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

1.一種普適的太陽能電池外量子效率交流測量方法，其特征包括以下步驟：

1)、準備測量裝置，包括氙燈光源、聚焦透鏡、單色儀、光學斬波器、鎖相放大器、單色光功率計、微計算機和樣品架，聚焦透鏡采用石英平凸透鏡，樣品架用于固定太陽能電池，樣品架內置電子控溫裝置和取樣電阻，取樣電阻短接在太陽能電池正負極兩端；

2)、利用汞燈光譜的特征譜線校準單色儀，首先校準0級，其次校準1級：任選一條汞燈光譜的特征譜線校準；

3)、調節氙燈光源，氙燈光源出射平行光，經石英平凸透鏡二次聚焦在單色儀的入射狹縫處，入射光經單色儀分光，分光裝置為3塊互成60°夾角的閃耀光柵，得到的單色光匯聚后，由單色儀的出射狹縫射出，垂直入射到待測太陽能電池的光敏面上，同時固定太陽能電池受光面積的大小，使入射單色光覆蓋光敏面，這里入射單色光是指單色儀的輸出光；

4)、以太陽光模擬器作為偏置光源，用標準硅電池對偏置光進行標定，偏置光符合AM?1.5，偏置光覆蓋太陽能電池整個表面，通過樣品架內置電子控溫裝置保持測試溫度在25±2℃；

5)、單色儀的入射狹縫前設置光學斬波器，光學斬波器通過斬波頻率對經石英平凸透鏡二次聚集的入射光進行強度調制，經單色儀后得到交變的入射單色光，光學斬波器的斬波頻率由同軸電纜輸入鎖相放大器的參考輸入端，樣品架取樣電阻兩端的電壓降信號由同軸電纜輸入鎖相放大器的信號輸入端，鎖相放大器檢測頻率與光學斬波器提供的參考頻率一致的電壓降信號；

6)、確定單色儀的掃描參數，包括：波長掃描范圍、掃描間隔和掃描次數，設定之后，由微計算機控制單色儀進行掃描，鎖相放大器檢測到的電壓降信號隨之存入微計算機；

7)、將樣品架上的太陽能電池調換為單色光功率計，單色光光斑覆蓋功率計探頭的光敏面，但不超出，單色儀重復步驟6)的掃描，由單色光功率計得到的單色光功率值存入微計算機；

8)、根據鎖相放大器檢測到的電壓降信號，再結合所選的取樣電阻的阻值，應用歐姆定律，算得單色光下太陽能電池的短路電流，結合步驟7)測得的單色光功率值，在整個波長掃描范圍內，得到太陽能電池單波長外量子效率，也即入射單色光光電轉換效率：

式中，EQE為太陽能電池單波長外量子效率，IPCE為入射單色光光電轉換效率，N_e為電子數，N_p為入射單色光光子數，I_SC，單位μA，為太陽能電池短路光電流，P_in，單位μW，為入射單色光功率，λ_mono，單位nm，為入射單色光波長。

2.根據權利要求1所述的一種普適的太陽能電池外量子效率交流測量方法，其特征是單色儀入射狹縫處設有多塊濾光片，組成一個濾光片輪，用來消除二級光譜的影響，由單色儀自身的操作軟件來控制濾光片輪的轉換，即從一個濾光片轉到下一個濾光片。

3.根據權利要求1或2所述的一種普適的太陽能電池外量子效率交流測量方法，其特征是取樣電阻阻值0.1～0.5Ω，精度1％，該取樣電阻為金屬膜電阻或線繞電阻。

4.根據權利要求1或2所述的一種普適的太陽能電池外量子效率交流測量方法，其特征是步驟5)中，對于單晶硅太陽能電池，斬波頻率定為31Hz；對于染料敏化太陽能電池，斬波頻率定為7Hz；步驟6)中設定單色儀的掃描參數，對于單晶硅太陽能電池，波長掃描范圍設為300nm～1100nm，波長掃描間隔設為10nm；對于染料敏化太陽能電池，波長掃描范圍設為300nm～800nm，波長掃描間隔設為10nm；步驟7)中單色光功率計的測量波段是：200nm-1100nm。

5.根據權利要求3所述的一種普適的太陽能電池外量子效率交流測量方法，其特征是步驟5)中，對于單晶硅太陽能電池，斬波頻率定為31Hz；對于染料敏化太陽能電池，斬波頻率定為7Hz；步驟6)中設定單色儀的掃描參數，對于單晶硅太陽能電池，波長掃描范圍設為300nm～1100nm，波長掃描間隔設為10nm；對于染料敏化太陽能電池，波長掃描范圍設為300nm～800nm，波長掃描間隔設為10nm；步驟7)中單色光功率計的測量波段是：200nm-1100nm。