[发明专利]一种用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪

权利要求书

1.一种用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪，其特征在于，该光电测试仪包括可调谐激光模块（1）、激光处理模块（2）、光学斩波器（3）、偏置白光模块（4）、滤波片组（5）、双光路光学显微镜（6）、扫描模块（7）、显微电学夹具（8）、电源及电学测试单元（9）和标准电池（10）；其中，可调谐激光模块（1）和激光处理模块（2）为多结太阳能电池微区测试提供信号激光，该信号激光通过光学斩波器（3）进行调制；偏置白光模块（4）和滤波片组（5）提供偏置光，通过双光路光学显微镜（6）将信号激光和偏置光同时聚焦到待测电池或标准电池（10）上，同时实现光信号的激励，并通过相机（63）同步实时成像的方式监测太阳能电池的微区测试过程，通过扫描模块（7）实现激光或电池的移动，多结太阳能电池或标准电池（10）由显微电学夹具（8）固定，并使得其正负极与显微电学夹具（8）形成良好电学接触，显微电学夹具（8）与电源及电学测试单元（9）相连提供偏置电压和电信号的测试；

所述激光处理模块（2）为光束准直镜、偏振片、光阑、滤光片或其组合，使得经处理后的信号激光的发散角、单色性、单偏振等指标更好；

所述光学斩波器（3）斩波频率范围为100 赫兹至30000 赫兹之间，用于信号激光的调制；

所述偏置白光模块（4）为：卤钨灯、氙灯或宽谱白光LED，功率范围为 5瓦至1000瓦。

2.根据权利要求1所述的用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪，其特征在于，该光电测试仪测试流程为：

第一步：信号激光和偏置光调节：首先将多结电池或标准电池（10）固定在显微电学夹具（8）上形成良好电学接触，并通过双光路光学显微镜（6）的反射镜组（61）和显微物镜（62）将信号激光和偏置光同时聚焦在多结太阳能电池表面，该多结太阳能电池为两个或多个子电池串联而成，为“多结”，是由多个PN结串联而成的一种太阳能电池，将需要测试的某一子电池称为待测子电池；为了准确测量待测子电池的光电流，调节偏置光的光强及波长范围使得其他子电池均有电流响应；调节信号激光的强度使得待测子电池达到限流条件；

第二步：偏置电压调节：通过电源及电学测试单元（9）测试偏置光照射下多结太阳能电池的光电压；通过电源及电学测试单元（9）提供偏置电压，使得待测子电池或标准电池（10）达到零偏；

第三步：当进行待测子电池微区量子效率测试时，进一步通过可调谐激光模块（1）进行信号激光的波长扫描，首先测试标准电池（10）其不同扫描波长下的电流，再利用扫描模块（7）将信号激光移动至多结太阳能电池的待测微米尺度区域，通过电源及电学测试单元（9）提取波长扫描时的待测子电池的光电流，通过计算得到待测子电池的量子效率谱；

当进行子电池微区光电流成像测试时，进一步通过扫描模块（7）实现信号激光在样品上进行空间扫描，通过电源及电学测试单元（9）提取扫描时的光电流数据，并将不同空间位置的光电流数据作成光电流图像。

3.根据权利要求1所述的用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪，其特征在于，所述滤波片组（5）为高通、低通、带通、带阻滤色片或其组合，滤波片组的透射波段针对多结太阳能电池的各结子电池波段设计，当测试待测子电池时，使得待测子电池的吸收波段为滤色片组的吸收或反射波段，其他子电池的吸收波段为透射波段。

4.根据权利要求1所述的用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪，其特征在于，所述双光路光学显微镜（6）为带空间光引入功能或激光光纤引入功能的无限远光学显微系统，且可同时实现显微白光照明和激光激励，其反射镜组（61）的为部分透部分反的反射镜构成，显微物镜（62）放大倍数范围为10倍至100倍之间，相机（63）为CCD或CMOS成像器件。

5.根据权利要求1所述的用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪，其特征在于，所述扫描模块（7）为电动位移台、振镜或数字微镜器件，实现激光在多结太阳能电池上扫描的功能。

6.根据权利要求1所述的用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪，其特征在于，所述显微电学夹具（8）为四线法的电学夹具或四线法的电学探针，所述四线分别为电流、电压正负极，其电极结构与多结太阳能电池可形成良好电学接触。

7.根据权利要求1所述的用于多结太阳能电池的微区多光谱响应光电测试仪，其特征在于，所述的电学测试模块（9）为电流前置放大器、锁相放大器和数字源表，实现微弱电流放大，调制光信号激励下被调制的电信号提取、提供偏压和数据读出的功能。