[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有效

专利信息
申请号: 202011538447.6 申请日: 2020-12-23
公开(公告)号: CN112737504B 公开(公告)日: 2021-11-02
发明(设计)人: 张彤;苏丹;吕磊 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: H02S50/15 分类号: H02S50/15;G01N21/84;G01N21/01
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 沈廉
地址: 211189 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 太阳能电池 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。

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