[發(fā)明專利]一種太陽能電池IV特性的檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610884919.0
• 申請日: 2016-10-10
• 公開（公告）號: CN107919854B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳少強(qiáng);胡小波;翁國恩
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10;G01R31/385
• 代理公司: 上海麥其知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

1.一種太陽能電池IV特性的檢測裝置，其特征在于，包括：太陽能電池片(2)、光譜儀探頭(3)、光電探測器(4)、光譜儀(5)、光功率計(jì)(6)、電流電壓源(7)和太陽能電池量子效率檢測儀(8)、計(jì)算機(jī)(9)；所述光譜儀探頭(3)置于所述太陽能電池片(2)的表面一定距離處，用于探測所述太陽能電池片(2)的電致發(fā)光光譜；

所述電流電壓源(7)的輸出端與所述太陽能電池片(2)連接；

所述光電探測器(4)置于所述太陽能電池片(2)的表面一定距離處，用于讀取絕對電致發(fā)光強(qiáng)度或光功率，其輸出端與所述光功率計(jì)(6)的輸入端相連；

所述太陽能電池量子效率檢測儀(8)用于測量太陽能電池片(2)的外部量子效率；

所述光譜儀(5)與所述光功率計(jì)(6)的輸出端均與所述計(jì)算機(jī)(9)連接，根據(jù)絕對電致發(fā)光強(qiáng)度及所述太陽能電池片(2)的外部量子效率，得到I-V特性。

2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池IV特性的檢測裝置，其特征在于，所述光譜儀(5)的波長檢測范圍覆蓋所述太陽能電池片(2)的光譜響應(yīng)范圍。

3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池IV特性的檢測裝置，其特征在于，所述光譜儀(5)光譜測量方式為：利用光譜儀探頭的探測，或自由空間的光探測。

4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池IV特性的檢測裝置，其特征在于，所述光電探測器(4)的波長檢測范圍覆蓋所述太陽能電池片(2)電致發(fā)光光譜的光譜范圍。

5.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池IV特性的檢測裝置，其特征在于，所述太陽能電池量子效率檢測儀(8)測量外部量子效率波長檢測范圍覆蓋所述太陽能電池片(2)的光譜響應(yīng)范圍。

6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池IV特性的檢測裝置，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)(9)所檢測所述太陽能電池片的IV特性為以下公式表示：

其中V為電池內(nèi)部電壓，k為玻爾茲曼常數(shù)，T為開爾文溫度，q為電荷常數(shù)，R(I)為實(shí)驗(yàn)測得的絕對電致發(fā)光光子發(fā)射率，單位為photons/(s·cm²)，EQE為實(shí)驗(yàn)測得的太陽能電池外部量子效率，<EQE>_EL為電池在EL發(fā)射光譜的波長范圍內(nèi)的平均量子效率，為黑體輻射光譜的光子密度隨光子能量的分布，h為普朗克常數(shù)，c為真空光速，E_g為電池的禁帶寬度；太陽能電池工作條件下，I_sun＝q∫EQE(E)S_AM1.5(E)dE，I_sun為在空氣質(zhì)量AM1.5的光譜條件下的電流密度，V與(I_sun-I)的關(guān)系即光照條件下太陽能電池I-V特性。

7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池IV特性的檢測裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述太陽能電池片(2)底部的基板(1)。

8.一種利用如權(quán)利要求1-6之任一項(xiàng)所述檢測裝置的太陽能電池IV特性的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：利用所述電流電壓源(7)向所述太陽能電池片(2)的電極施加電流或電壓；

步驟二：將所述光譜儀探頭(3)置于所述太陽能電池片(2)的表面上方，利用所述光譜儀(5)測量所述太陽能電池片(2)的電致發(fā)光光譜，以確認(rèn)發(fā)光波段；

步驟三：將所述光電探測器(4)放置于距離所述太陽能電池片(2)表面上方，通過所述光功率計(jì)(6)讀取絕對電致發(fā)光強(qiáng)度或發(fā)光功率；

步驟四：利用計(jì)算機(jī)控制電流電壓源輸出不同大小的電流，讀取功率計(jì)測量的不同太陽能電池注入電流對應(yīng)的電致發(fā)光強(qiáng)度或發(fā)光功率；

步驟五：利用所述太陽能電池量子效率檢測儀(8)測量所述太陽能電池片(2)的外部量子效率及其隨波長的變化關(guān)系；

步驟六：通過所述太陽能電池片(2)的絕對電致發(fā)光強(qiáng)度與外部量子效率及電池的內(nèi)電壓之間如以下公式所述關(guān)系得到所述太陽能電池片(2)的內(nèi)電壓：

其中V為電池內(nèi)部電壓，k為玻爾茲曼常數(shù)，T為開爾文溫度，q為電荷常數(shù)，R(I)為實(shí)驗(yàn)測得的絕對電致發(fā)光光子發(fā)射率，單位為photons/(s·cm²)，EQE為實(shí)驗(yàn)測得的太陽能電池外部量子效率，<EQE>_EL為電池在EL發(fā)射光譜的波長范圍內(nèi)的平均量子效率，為黑體輻射光譜的光子密度隨光子能量的分布，h為普朗克常數(shù)，c為真空光速，E_g為電池的禁帶寬度；太陽能電池工作條件下，

I_sun＝q∫EQE(E)S_AM1.5(E)dE，I_sun為在空氣質(zhì)量AM1.5的光譜條件下的電流密度，V與(I_sun-I)的關(guān)系即光照條件下太陽能電池I-V特性；

通過測量的正向注入電流與絕對電致發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系得到注入電流與內(nèi)電壓的關(guān)系，測得I-V特性。