[發明專利]一種太陽能電池量子效率的直流測量裝置及其使用方法

無效

• 申請號: 201010210147.5
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN101893679A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 魏慎金
• 申請（專利權）人: 常州億晶光電科技有限公司
• 主分類號: G01R31/265
• 分類號: G01R31/265;G01J1/42
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 周祥生

【技術領域】

本發明涉及太陽能電池生產領域，尤其是太陽能電池量子效率的測試技術。

【背景技術】

隨著能源危機和環境危機日益突出，保護生態環境逐漸受到人們的重視。目前，加快開發與利用太陽能等可再生能源已經成為國際共識。近年來，太陽能光伏發電產業增長迅速，研發高性能太陽能電池已成為重中之重。衡量太陽能電池質量的好壞，最關鍵的指標是光電轉換效率。要獲得太陽能電池光電轉換效率就需要測量太陽能電池在不同波長單色光下的量子效率。太陽能電池的量子效率的測量是用一定強度的單色光照射太陽能電池，測量此時太陽能電池的短路電流，然后依次改變單色光的波長，再重復測量從而得到在各個波長下的短路電流，由此反映出太陽能電池在不同波長下的光電轉換效率。

太陽能電池的量子效率是指太陽能電池產生的電子-空穴對數目與照射在太陽能電池表面的光子數目的比率，它與照射在太陽能電池表面的各個波長光的響應有關。客觀表征太陽能電池的量子效率對于太陽能電池的研究尤為重要，它是衡量太陽能電池光電轉換效率最重要的參數之一。

由于量子效率的測量可以得到太陽能電池對太陽光的波長響應范圍，可以區分出不同波段的光對太陽能電池短路電流的貢獻，因此它可以幫助辨認出太陽能電池對不同波長光的量子產額，對太陽能電池性能的改進有指導作用。對于太陽能電池，在太陽光譜組成分布較強的光譜位置上具有最好的光譜響應是極其重要的，所以，太陽能電池量子效率測試在太陽能電池材料研究和太陽能電池設計中非常關鍵。

目前，太陽能電池量子效率的常規測試方法有兩種，第一種是比較法，第二種是分步測量法。

采用比較法測試太陽能電池量子效率的裝置如圖1所示：它包括光源1、聚焦透鏡2、濾光片3、單色儀4、準直透鏡5、樣品架6、標準樣品7、待測太陽能電池8、電流(電壓)放大器9和計算機10，聚焦透鏡2和濾光片3設置在封閉倉11內，樣品架6安裝在樣品室12內，標準樣品7鑲嵌在樣品架6上，先測量標準樣品7在單色儀4分光后的單色光光照條件下的短路電流，然后，將待測太陽能電池8安裝在樣品架6上，使之擋住標準樣品7，再測量待測太陽能電池8的短路電流，由于標準樣品7的量子效率參數是已知的，它由權威測量機構中國計量院進行標定，因此只要將先后獲得的短路電流做比較，就能得出待測太陽能電池的量子效率。

采用比較法測試太陽能電池量子效率的現有儀器存在如下缺陷：

1)由于需要先后測試標準樣品和待測太陽能電池的短路電流，而在測量過程中外界因素是不穩定的：例如環境溫度，濕度、雜散光、噪音、地面震動等，特別是光源功率、光譜穩定性不夠，因此會導致測量結果不準確。

2)標準樣品在使用一段時間后，其量子效率也會有漂移，需要重新校準，否則，也會導致測試結果不準確。

采用分步測量法測試太陽能電池量子效率的現有裝置如圖2所示：包括光源1、聚焦透鏡2、濾光片3、單色儀4、準直透鏡5、樣品架6、光強探測器14、待測太陽能電池8、電流(電壓)放大器9和計算機10，聚焦透鏡2和濾光片3設置在封閉倉11內，樣品架6安裝在樣品室12內，光強探測器14鑲嵌在樣品架6上，先使用光強探測器14測試單色儀4在各波長下射出的光強P_in1，然后將待測太陽能電池8安裝在樣品架6上，使之擋住光強探測器14，測量待測太陽能電池8在相同波長的光照下所產生的短路電流I_sc，然后，通過計算公式：

得到待測太陽能電池的量子效率。

在分步測量法過程中外界因素的不穩定性同樣會導致測量結果不準確。

綜上所述，無論采用比較法還是分步測量法，都無法消除外界因素的不穩定性對測量準確性影響：例如環境溫度，濕度、雜散光、噪音、地面震動等，特別是光源功率、光譜的不穩定性對測試結果都會產生影響。

鑒于上述問題，有必要提供一種能夠克服現有技術不足的測試太陽能電池量子效率的裝置。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種太陽能電池量子效率的直流測量裝置及其使用方法，它能利用同束光源同時獲得光強探測器所檢測到的光強P_in1和待測太陽能電池產生的短路電流I_sc，消除了外界環境因素對測試結果產生的影響，能更客觀的反映被測太陽能電池的量子效率，提高了測試結果的準確性。

本發明采取的技術方案如下：