[发明专利]一种直流法绝对测量太阳能电池外量子效率的方法

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，尤其是太阳能电池外量子效率，或入射单色光光电转换效率的测试，为一种直流法绝对测量太阳能电池外量子效率的方法。

背景技术

能源是人类社会存在和赖以发展的物质基础。随着人类社会的不断发展，尤其是二战之后，世界经济进入了全新的发展时期，对能源的需求也与日俱增，煤炭、石油、天然气等矿物能源被大量的消耗，人类面临日益严峻的能源危机和环境危机。由于能源消费构成的不同，发展中国家面临的问题尤为严重。以中国为例，2006年的统计数据显示：煤炭占一次能源消费构成的69.7％，石油占20.3％，天然气占3％。目前，加快开发与利用风能、太阳能等可再生能源已成为国际社会的共识。其中，太阳能取之不尽，用之不竭，且不受地域限制而备受瞩目。近些年，太阳能光伏发电产业增长迅速，造就了无锡尚德、天威英利、南京中电等著名企业。

光伏发电的基本单元是太阳能电池，所以要提高太阳能的利用效率，就需要太阳能电池具有较高的光电转化效率。国际上，相继发展了单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、碲化镉、铜铟镓锡等无机物太阳能电池，其中砷化镓多结电池的实验室效率已达40.7％。另外，为了更好的利用太阳能，要求太阳能电池具有低廉的制作成本，相继出现了染料敏化太阳能电池、有机小分子太阳能电池和有机聚合物太阳能电池。1991年瑞士洛桑高等理工学院的M.Gratzel教授报道了全新的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池的研究成果，其廉价的生产成本、与工业化生产兼容的工艺技术，得到了国际上广泛的关注和重视。随着技术的发展、工艺的成熟以及对低成本的追求，薄膜型太阳能电池将会受到越来越多的关注。

一块太阳能电池质量的高低，最关键的指标是光电转换效率。科研实验室和工业界采用各种手段来优化其各项性能参数，例如晶体硅电池，对其上表面进行织构化、蒸镀减反射膜以增加对太阳光的吸收，目的是提高光电转换效率。对太阳能电池光电转换性能的表征，目前主要有两种测量手段。一是，在标准太阳光模拟器照射下，对太阳能电池进行I-V曲线测量，得到开路电压、短路电流、填充因子、光电转换效率等各项参数。二是，入射光源经单色仪分光之后得到一定强度的单色光，然后测量太阳能电池在不同波长单色光下的外量子效率和内量子效率。前一种测量手段是宏观的，后一种测量手段是微观的，能提供更为丰富的信息，对于太阳能电池的研究显得尤为重要。例如，可以从外量子效率曲线上得到某种太阳能电池对太阳光的波长响应范围；对比某种太阳能电池优化前后的两条外量子效率曲线，可以明显看到在哪些波段发生了变化，进一步可以确定变化的量值；甚至可以藉此做一部分太阳能电池机理的研究工作。

太阳能电池单波长量子效率的测量分为两种，一种为直流测量法，另一种为交流测量法。据了解直流法测量太阳能电池单波长外量子效率，目前国内的自主研发很少，国际上相关的成套设备也不多见，太阳能电池单波长量子效率的测量目前大都采用的交流测量法，而现有的交流测量法存在一个较大的问题是，测量过程中光学斩波器的斩波频率会和太阳能电池的内部电容产生耦合，尤其是对一些电容特性比较显著的太阳能电池，比如染料敏化太阳能电池，会影响测量结果，另外一个问题是现有的交流测量法采用一块已经标定过的电池进行对比测量，这种方法容易产生二次误差。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有太阳能电池的量子效率测量方法主要为交流测量法，其测量设备成本高，精度不能满足需求，需要提供一种简单易行，低成本，高精度，高效率的太阳能电池量子效率测量方法。

本发明的技术方案为：一种直流法绝对测量太阳能电池外量子效率的方法，包括如下步骤：

1)、准备测量装置，包括氙灯光源、聚焦透镜、单色仪、单色光功率计、数字源表、微计算机和样品架，聚焦透镜采用石英平凸透镜，太阳能电池样品正负极短接数字源表，样品架设置在样品室内，所述样品室为用吸光材料做成暗室，屏蔽杂散光，太阳能电池样品固定于样品架，样品架内置电子温控装置；

2)、利用汞灯光谱的特征谱线校准单色仪，首先校准0级，其次校准1级：任选一条汞的特征谱线校准；