[发明专利]太阳能电池IPCE曲线测量装置及测量方法有效

专利信息
申请号: 200810247541.9 申请日: 2008-12-31
公开(公告)号: CN101769983A 公开(公告)日: 2010-07-07
发明(设计)人: 孟庆波;郭晓枝;罗艳红;李冬梅 申请(专利权)人: 中国科学院物理研究所
主分类号: G01R31/26 分类号: G01R31/26
代理公司: 北京泛华伟业知识产权代理有限公司 11280 代理人: 王勇
地址: 100190北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 太阳能电池 ipce 曲线 测量 装置 测量方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及半导体材料应用领域和测试领域,具体地说,本发明涉及 一种太阳能电池IPCE曲线的测量装置及测量方法。

背景技术

合理开发和利用太阳能,发展太阳能电池产业,是人类解决能源危机和 环境污染的重大课题。而太阳能电池中入射光子-电子转换效率IPCE (incident photon-electron conversion efficiency)是表征电池性能的 重要参数,在某一单色光照射下IPCE定义为输出到外电路的电子数与总入射 的光子数之比,其数学表达式为:

IPCE=1240×Jsc(μA/cm2)λ(nm)×P(μW/cm2)×100%]]>

其中,Jsc:单色光照射下电池两极产生的短路光电流密度;λ:单色光的 波长;P:单色光的光强。IPCE不仅是描述太阳能电池性能的重要指标,而 且对于太阳能电池--特别是光阳极的性能和电池工作的内部机理--的 研究,对于提高电池的光电转换效率,具有重要的指导意义。

目前在市场上占主要地位的是硅太阳能电池,然而这种电池制备工艺复 杂,生产成本昂贵,因此各科研机构和公司都积极发展新型太阳能电池。染 料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cell简称DSC)就是一种新型 太阳能电池。1991年瑞士洛桑高等理工学院M.Gratzel教授实验室将纳米技 术和染料敏化结合起来,发展出DSC电池,并得到了国际上的广泛关注和重 视。相对于传统的硅太阳能电池,DSC电池具有成本低、效率高和性能稳定 等优势,并在走向实用化的进程中不断取得进步。DSC电池是由光阳极、电 解质和对电极三部分组成,它是利用光阳极中染料分子与半导体纳米材料结 合的复合体系进行光电转换。但是,目前针对DSC电池的IPCE测量方法研 究较少。申请号为200810123740.9的中国专利申请提出了一种使用传统的 硅太阳能电池I PCE曲线测量装置来测量DSC电池I PCE曲线的方法。由于DSC 电池电容特性非常显著,响应速度较慢,在斩波器的一个周期内,电池的短 路光电流来不及达到饱和值,因此,如果直接利用硅太阳能电池IPCE曲线 测量装置测量会造成严重失真(如图1所示)。而200810123740.9中的方 法依据理论模型,引入DSC电池等效电阻和等效电容等概念,通过一系列复 杂运算得出DSC电池的IPCE曲线。这种测量方法的缺陷是在测量中需要考 虑等效电阻和等效电容等参量,IPCE值的计算公式过于依赖理论模型,影 响了所获得结果的准确性和直观性。另外,上述IPCE曲线测量方法中,参 比电池和待测电池是在不同时刻进行测量,因此存在光源输出光强漂移引起 的测量误差。

发明内容

因此,本发明的任务是提供一种准确、直观的太阳能电池IPCE曲线测 量装置和方法,该装置和方法能有效抑制光源输出光强漂移引起的误差,特 别适合测量DSC电池的IPCE曲线。

为实现上述发明目的,本发明提供的太阳能电池的IPCE曲线测量装 置,包括:

光源装置,用于同时提供两束相同的单色光;

短路电流测量装置,用于测量参比电池和待测电池的短路光电流,所 述参比电池的响应系数已知,所述参比电池与待测电池同时分别接受所述 两束相同单色光的照射,所述参比电池和待测电池的受光面积相同;以及

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