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大面积薄膜太阳能电池量子效率测量系统

  • 产品型号:SolarCellScan 10-Film
  • 产品时间:2017-07-06
  • 简要描述:卓立汉光研发生产的大面积薄膜太阳能电池量子效率测量系统为 新产品,作为一款太阳能电池量子效率检测系统,与以往不同的是其采用薄膜太阳能电池,是一款用于大面积太阳能电池光谱响应和量子效率测定大的实验平台。

  • 产品简介

        在市场硅原材料持续紧张的背景下,薄膜太阳电池已成为光伏市场发展的新趋势和新热点。与传统的单晶、多晶硅电池的制备工艺不同,制备大面积的薄膜太阳能电池成为可能。

SolarCellScan 10-Film是一款用于大面积太阳能电池光谱响应和量子效率测试的实验平台。它采用光纤输出,结合大行程三维位移台。可以实现对 大500mm*500mm面积的各种材料太阳能电池的光谱响应度、外量子效率、内量子效率、反射率、表面均匀度、扩散长度、短路电流密度测量等参数的自动量测功能。
主要特点:
■ 全光谱太阳光模拟(300~2000nm),测试的光伏材料拓展至近红外
■ 单色光源可选择氙灯、钨灯
■ 偏置光路适合多结及多层膜电池测量
■ 一键式全自动多结电池测试功能
■ 快速Mapping扫描功能,<30min(156mmX156mm,1mm step)
■ 一体化设计操作更方便,系统更稳定
■ 提供完善的QE/IPCE分析手段
■ 提供LBIC高分辨率多波长激光模块功能选项
 (分辨率<250um,波长405nm、532nm、650nm、808nm、845nm、980nm)
 
氙灯、钨灯以及自动氙灯钨灯复合光源可选
根据IEC推荐标准,对太阳电池进行光谱响应测试,紫外区推荐使用氙灯(<400nm),而对可见与近红外区则推荐使用钨灯光源。系统有150W氙灯、150W溴钨灯和氙灯钨灯复和光源三种模式可选,满足您的各种测试需求。
 
多功能的偏置光附件
系统提供偏置光源附件。偏置光源是太阳能电池量子效率测量时的有用附件,它提供给样品一个用户可调节的测试环境。在开放式的偏置光路上,系统预留了若干光学元件夹持器,用户可以根据测量需要自行加装衰减片、滤光片等,也可搭配六档自动滤光片轮安装不同的滤光片实现多结太阳电池的自动测量。多结太阳电池的用户强烈建议选配偏置光源附件
在某些情况下,改变偏置光强度可以实现对电池缺陷的分析。例如,如上图所示为一个低效率CIGS的在不同偏置光下的QE曲线。改变偏置光的强度850nm区域的QE发生变化,说明在CdS/CIGS界面有一个导带偏移(“尖峰”)。这种耗尽层会阻止光生电子的产生,除非是在CdS界面吸收足够多的蓝光光子以降低界面耗尽层的影响。而下图的实验偏置光的作用更加明显,说明在CdS/CIGS界面存在另一个较大的耗尽层,插图中的IV曲线也说明了这个耗尽层的存在。
通过对偏置光增加不同的滤光片可实现多结电池的测试,如下图所示分别为双结与三结电池的QE曲线。搭配六档自动滤光片轮,系统可实现对多结电池的全自动测试。
在偏置光使用700nm高通滤光片实现对 结的QE曲线的测试;使用500nm低通滤光片实现对第二结的测试;使用900nm低通滤光片则实现对第三结的测试。InGaP/GaAs/GE
蓝光结测试对偏置光使用800nm高通滤光片,红光结则对偏置光使用500nm低通滤光片。
 
快速Mapping功能
   采用自主研发的高灵敏度数据采集系统,可以分别实现AC与DC两种模式的快速Mapping功能,并可一次扫描同时得到QE(LBIC)、反向率、内量子效率、DL(Diffission Length)的Mapping数据。针对高分辨率应用,更换多波长激光光源和聚焦系统可实现<250um分辨率的Mapping。
LBIC-125mmX125mm-400nm
LBIC-125mmX125mm-650nm
LBIC-125mmX125mm-950nm
 
 
    以上三组Mapping数据分别为用400nm、650nm和950nm对同一电池片进行的QE/LBIC(Light Beam Induced Current)扫描。用650nm和950nm扫描结果显示电池片的均匀性较好,而400nm的数据则在样品的边缘部分呈现明显的不均匀性。这是由于不同波长激发片在样品中的穿透深度不同,蓝光的穿透深度较浅,较容易反映出材料在制备过程中的问题。而长波长的光由于穿透深度较深,适合于对扩散长度的计算。
Reflectivity-125mmX125mm-550nm
上图为单晶硅电池反射率的mapping数据,呈现出明显的不均匀性,反映了电池在酸洗过程中,对酸液清洗不完整,影响了制绒后的反射率的均匀性。
IQE-160mmX160mm-550nm
上图为对6吋单晶硅样品进行的IQE mapping数据,可以明显看到在右上角部分和底部部分区域效率效低,存在缺陷。
 
人性化的样品台设计
积累10年自动平台设计生产制造经验,针对大面积薄膜电池设计两维各500mm扫描范围,光斑大小通过聚焦离焦自动可调,*QE测试使用需求,可任意定位单点测量QE曲线,可自定义扫描兼具完成QE Mapping测量,自动平台扫描控制使用卓立自主研发高速程序与硬件,结合高速数据采集,可以实现0.5mm间距条件下,每秒可扫描20点的高速扫描,对制程品质监控提供 快速的分析手段。
 
 
 
 
 
 
系统规格:

  
指标和说明
光源
150W氙灯光纤输出,光学稳定度0.8%,可工作在斩波模式,
测试光斑尺寸
3mm~10mm
单色仪
三光栅DSP扫描单色仪
波长范围
300nm2000nm
波长准确度
a) ±0.3nm1200g/mm,300nm 
b) ±0.6nm(600g/mm,500nm)
c) ±0.8nm(300g/mm,1250nm)
扫描间隔
小可至0.1nm
输出波长带宽
<5 nm
多级光谱滤除装置
根据波长自动切换,消除多级光谱的影响
光调制频率
4 - 400 Hz
标准探测器
标配标准硅探测器,InGaAs探测器,含校正报告
偏置光源
150W Xenon Lamp 光纤输出
数据采集装置灵敏度
直流模式:100nA;交流模式:2nV
测量重复精度
对太阳光谱曲线积分重复性在±1%以内
测量速度
单次光谱响应扫描<1minIPCE完整测试<5min (步长5nm)
X Y 自动工作台
300x300mm 500x500mm
单波长 QE Mapping
速度:20 Point/Second @ 0.5 mm Step

 
 
选型表

SCS10-X150-F300
150W Xenon arc lamp for probe source, optical stability ≦0.8%, Adjust mechanism: It can easy remove chopper from probe light
a)  ± 0.3nm;1200g/mm, blaze 300nm (1st grating)
b)  ± 0.6nm;600g/mm, blaze 500nm (2nd grating)
c)  ± 0.8nm;300g/mm, blaze 1250nm (3rd grating)
6 Position Filter Wheel(200-2000nm)
DC mode(Data Acquisition System with Pre Amplifier )
AC mode( Lock-In Amplifier )
Chopper
Short current preamplifier
Calibrated Si Detector
Calibrated InGaAs Detector
150W Xenon Bias Light Source with fiber output, White bias light source, optical stability ≦0.8%, with 1 inch Filter Wheel
XY Stage for QE Uniformity Scanning, 300mm x300mm
SCS10-X150-F500
XY Stage for QE Uniformity Scanning, 500mm x500mm
SCS10-T150-F300
150W Tungsten-Halogen Light Source instead of Xenon 150W Light Source. XY Stage for QE Uniformity Scanning, 500mm x500mm
SCS10-T150-F500
150W Tungsten-Halogen Light Source instead of Xenon 150W Light Source. XY Stage for QE Uniformity Scanning, 500mm x500mm

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