[发明专利]一种普适的太阳能电池外量子效率交流测量方法

摘要

一种普适的太阳能电池外量子效率交流测量方法，由氙灯光源、聚焦透镜和单色仪组成光学部分提供单色光；偏置光源提供太阳能电池的工作环境；光学斩波器、锁相放大器利用锁相技术检测取样电阻两端的电压降；单色光功率计探测入射单色光的功率；微计算机进行仪器控制和数据处理；最后得到太阳能电池单波长外量子效率曲线。本发明侧重于交流测量法，具有普适性，能用于多种类型的太阳能电池，本发明为一套光电集成系统，具有快速、精密的优点，减少了太阳能电池参数测量设备的成本，提高信号强度与精度，提供更加全面的电池参数信息，用以指导制备工艺的改进，以及进行部分电池机理的研究。

主权项

一种普适的太阳能电池外量子效率交流测量方法，其特征包括以下步骤：1)、准备测量装置，包括氙灯光源、聚焦透镜、单色仪、光学斩波器、锁相放大器、单色光功率计、微计算机和样品架，聚焦透镜采用石英平凸透镜，样品架用于固定太阳能电池，样品架内置电子温控装置和取样电阻，取样电阻短接在太阳能电池正负极两端；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；3)、调节氙灯光源，氙灯光源出射平行光，经石英平凸透镜二次聚焦在单色仪的入射狭缝处，入射光经单色仪分光，分光装置为3块互成60°夹角的闪耀光栅，得到的单色光汇聚后，由单色仪的出射狭缝射出，垂直入射到待测太阳能电池的光敏面上，同时固定太阳能电池受光面积的大小，使入射单色光覆盖光敏面，这里入射单色光是指单色仪的输出光；4)、以太阳光模拟器作为偏置光源，用标准硅电池对偏置光进行标定，偏置光符合AM 1.5，偏置光覆盖太阳能电池整个表面，通过样品架内置电子控温装置保持测试温度在25±2℃；5)、单色仪的入射狭缝前设置光学斩波器，光学斩波器通过斩波频率对经石英平凸透镜二次聚集的入射光进行强度调制，经单色仪后得到交变的入射单色光，光学斩波器的斩波频率由同轴电缆输入锁相放大器的参考输入端，样品架取样电阻两端的电压降信号由同轴电缆输入锁相放大器的信号输入端，锁相放大器检测频率与光学斩波器提供的参考频率一致的电压降信号；6)、确定单色仪的扫描参数，包括：波长扫描范围、扫描间隔和扫描次数，设定之后，由微计算机控制单色仪进行扫描，锁相放大器检测到的电压降信号随之存入微计算机；7)、将样品架上的太阳能电池调换为单色光功率计，单色光光斑覆盖功率计探头的光敏面，但不超出，单色仪重复步骤6)的扫描，由单色光功率计得到的单色光功率值存入微计算机；8)、根据锁相放大器检测到的电压降信号，再结合所选的取样电阻的阻值，应用欧姆定律，算得单色光下太阳能电池的短路电流，结合步骤7)测得的单色光功率值，在整个波长扫描范围内，得到太阳能电池单波长外量子效率，也即入射单色光光电转换效率： EQE ( IPCE ) = N e N p = 1240 · I SC P in · λ mono 式中，EQE为太阳能电池单波长外量子效率，IPCE为入射单色光光电转换效率，Ne为电子数，Np为入射单色光光子数，ISC，单位μA，为太阳能电池短路光电流，Pin，单位μW，为入射单色光功率，λmono，单位nm，为入射单色光波长。