一种直流法绝对测量太阳能电池外量子效率的方法

摘要

一种直流法绝对测量太阳能电池外量子效率的方法，由氙灯光源、聚焦透镜、单色仪组成的光学部分提供单色光；光路封闭仓和暗室屏蔽杂散光，提供太阳能电池的工作环境；数字源表检测样品电池的短路光电流；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。本发明侧重于直流法测量，且是绝对测量，适于多种类型的太阳能电池。本发明具有高集成度、精密的优点，减少了太阳能电池参数测量设备的成本，克服传统量子效率测量方法中的技术不足，提高信号强度与精度，能够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

一种直流法绝对测量太阳能电池外量子效率的方法，其特征包括如下步骤：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；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，在氙灯光源到单色仪入射狭缝之间使用吸光材料构建光路封闭仓，对聚焦透镜到单色仪入射狭缝之间的光路进行封闭；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，垂直入射到太阳能电池样品的光敏面上，同时固定太阳能电池样品受光面积的大小，使入射单色光覆盖光敏面，单色仪的出射狭缝直接连接样品室，这里入射单色光是指单色仪的输出光；4)、样品架内置的电子控温装置保持测试温度满足25±2℃；5)、设定数字源表工作于“电流测量”模式下，测量太阳能电池样品的短路光电流；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，数字源表检测到的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)、根据步骤6)数字源表检测到的短路光电流信号，及步骤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。