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太阳电池量子效率测试系统应用介绍
更新时间:2014-01-07浏览:5203次

太阳常数和大气质量
      太阳常数和大气质量是描述太阳辐射与大气吸收情况的物理量。在地球大气层上界,距太阳一个天文单位处,与阳光垂直的单位面积上,单位时间所得到的太阳总辐 射能量叫一个太阳常数。上太阳常数标准值为1367W/m2,这里把太阳看成不变的光源,并且不考虑大气吸收的影响。在地面上任何地方都不能排除大气 吸收对太阳辐射的影响,因此引入大气质量(air mass,AM)的概念。



       可以看出,太阳当顶时海平面处为AM1 ;外层空间不通过大气的情况为AM0 ;通常接近人类生活现实的太阳高度角41.8°的情况为AM1.5。太阳常数为AM0 条件下的太阳辐射通量,AM0 光谱主要用于评估太空用的光伏电池和组件性能。为了使用方便,标准组织将AM1.5 的辐照度定义为1000W/m2(或100mW/cm2)

标准测试条件和标准太阳能电池
为了使太阳能电池或组件的光伏性能测试具有可比性,太阳光伏能源系统标准化技术委员会规定了标准测试条件。如果不是在标准条件下进行测试,必须将所测数据修正到标准测试条件。

地面用太阳能电池的标准测试条件为:测试温度25±2℃,光源的光谱辐照度1000W/m2,并具有标准的AM1.5 太阳光谱辐照度分布。

航天用太阳能电池的标准测试条件为:测试温度25±1℃,光源的光谱辐照度1367W/m2,并具有标准的AM0 太阳光谱辐照度分布。


由 于太阳能电池的响应与入射光的波长有关,入射光的光谱分布将严重地影响所测的电池性能。为了减小测量误差,需选用具有与被测电池基本相同光谱响应的标准太 阳能电池来测量光源的辐照度。因此,标准太阳能电池用于I-V 测试系统光源辐照度的测试。它只需要标定在标准测试条件下的短路电流
值。如果标准太阳能电池标定出相对或光谱响应曲线,那么它也可以用于太阳能电池光谱响应测试。标准太阳能电池的标定值,必须每年由机构标定一次,以确保其准确性。


光谱响应及量子效率测试(QE)
太阳能电池电性能测量中,光谱响应特性包含着太阳能电池的许多重要信息。它不但能反映电池各层材料质量,也反映减反膜质量、辐照损伤和各个界面层的质量。
外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)
当光子入射到光敏器件的表面时,部分光子会激发光敏材料产生电子空穴对,形成电流,此时产生的电子与所有入射的光子数之比,称为外量子效率


内量子效率(Internal quantum efficiency, IQE)
当光子入射到光敏器件的表面时,被吸收的那部分光子会激发光敏材料会产生电子空穴对,形成电流,此时产生的电子与被吸收的光子之比,称为内量子效率



光电转化效率(Monochromatic incident photon-toelectronconversion efficiency, IPCE)
光电转化效率,即入射单色光子- 电子转化效率,定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne 与单位时间内的入射单色光子数Np 之比。IPCE 常用于光电化学的应用,如染料敏化太阳能电池等。在概念上IPCE 与EQE 是类似的。

光伏电流-电压特性测试(I-V特性测试)
太阳能电池是直接把光能转换成电能的光伏器件,对电池的评估主要是以其光电性能为准。IV 特性测试是 直接的给出太阳能电池光电性能参数的测试。

短路电流Isc
当将太阳能电池的正负短路时,电池片输出的电流就是短路电流。短路电流随着光强的变化而变化。

开路电压Voc
当将太阳能电池的正负不接负载是,电池片正负间的电压就是开路电压。开路电压不随电池片面积的增减而变化,一般与电池片材料有关。

短路电流密度Jsc
太阳能电池单位面积输出的短路电流,就是短路电流密度。

在AM1.5G 太阳光谱辐射下, Jsc 也可以用EQE 做理论计算


理论计算得出的Jsc 与实测的Jsc 可能存在差异,产生差异的主要原因是实测时所用的太阳光模拟器光谱辐射曲线与AM1.5G 标准太阳光谱辐射曲线存在差异。

峰值功率 Pm
太阳能电池片在正常工作或测试条件下的 大输出功率,就是峰值功率。峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度等条件。IEC 标准测量条件为辐照度100mW/cm2、光谱分布AM1.5G、温度25℃。

大工作电流 Im
太阳能电池片工作在峰值功率状态时的电流,就是 大工作电流

大工作电压Vm
太阳能电池片工作在峰值功率状态时两端的电压,就是 大工作电压

填充因子 (Filling Factor,FF)
填充因子是太阳能电池品质的量度,定义为实际 大输出功率与理想目标输出功率的比值


FF 是太阳能电池I-V 特性曲线内所含 大功率面积与开路短路相应的矩形面积(理想形状)比较的量度。FF 应尽可能接近100%,但p-n 结特性会阻止它达到1。FF 越大,电池的质量越高,典型值出于60%~85%,并由太阳能电池的材料和器件结构决定。



光电转化效率η
光电转化效率是太阳能电池 重要的和综合性的特性参数,经常简称为效率。光电转化效率是太阳能电池 大输出电功率与入射光功率之比。


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