隨著地球能源的不斷枯竭，太陽能越來越受到人類的重視，太陽能光伏電池的研究也得到了空前的發(fā)展，目前的太陽能光伏電池主要以晶體硅電池為主，但隨著科學(xué)的進步，研究的不斷深入，越來越多的高效節(jié)能電池被開發(fā)使用，其中以薄膜電池為翹楚。薄膜電池以其高效、低耗、大面積電池等特點廣泛受到人們的關(guān)注。薄膜太陽能電池的形態(tài)各異，結(jié)構(gòu)也是多種多樣，這對研究薄膜電池帶來了不小的麻煩。在制造過程中我們不僅要了解電池的轉(zhuǎn)化效率等直觀因素，為了更好的提高工藝制造出更高效的太陽能光伏電池，我們更要深入了解電池的內(nèi)部光電轉(zhuǎn)化過程及其影響因素。在眾多因素當中IV特性曲線和量子效率曲線圖無疑是重中之重。
圖一：IV曲線圖
圖二：量子效率
量子效率：是指太陽能電池的電荷載流子數(shù)目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數(shù)目的比率。研究量子效率對了解電池內(nèi)部光電轉(zhuǎn)化有著重要意義。
早在2009年期間我公司在中科院張建民老師的帶領(lǐng)下就研發(fā)試制了國內(nèi)首臺一體化自動測試量子效率系統(tǒng)，：SCS100測試系統(tǒng)。產(chǎn)品一經(jīng)推出就受到了國內(nèi)外太陽能研究人士的青睞。隨著在太陽能電池測試領(lǐng)域經(jīng)驗不斷地積累，公司今年上半年又推出了全新一代產(chǎn)品，SCS10-FILM薄膜電池專用測試系統(tǒng)。
系統(tǒng)針對薄膜電池的特點，加入了單光源雙路可調(diào)偏置光，最大輸出能夠達到一個太陽強度。為了適應(yīng)薄膜電池的寬光譜，光譜測試范圍覆蓋了0.3～1.70μm光譜帶，并編寫了功能強大的測試軟件，不僅實現(xiàn)了自動計算量子效率曲線，而且能夠計算出電池的短路電流密度，更加方便了評估電池的整體效率。同時系統(tǒng)還實現(xiàn)了漫反射測試和量子效率測試同步測試的功能，更加準確的計算電池的內(nèi)量子效率。
圖三：系統(tǒng)整體圖
先進的光源配置：
系統(tǒng)的測試光源由鹵素?zé)艉碗療艄庠磧煞N燈源構(gòu)成，這樣，補償鹵素?zé)粼谧贤鈪^(qū)能量不足的問題，又能解決氙燈光源在近紅外有很多尖銳波峰的問題，實現(xiàn)了整個測試范圍內(nèi)的光源光譜平滑，有效增加了洗系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖四：普通鹵素?zé)舻墓庾V圖
圖五：普通氙燈的光譜圖
獨特的測試光路設(shè)計：
大部分的量子效率測試系統(tǒng)都受困于量子效率測試點和反射率測試點不能夠?qū)崿F(xiàn)位置的重復(fù)定位，導(dǎo)致兩參數(shù)測試在不同位置，這對于均與性不是很高的樣品或高精度測試的試驗中影響很大，本系統(tǒng)通過獨特的光纖輸出反射聚焦結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了反射率和量子效率同時同地測量的方式，有效地解決了上述問題帶來的煩惱。
通過聚焦反射光路，系統(tǒng)更能夠大大降低色差對測試過程中帶來的影響。由于太陽能電池的光譜測試范圍寬，如果采用傳統(tǒng)的投射聚焦方式進行測試，當測試到紅外區(qū)時，因不同波長折射率不同的緣故聚焦光斑開始擴散，而紅外區(qū)有是不可見的，因為會對測試帶來極大的不確定因素。
強大的偏置光配置：
為了提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，我們可以擴展電池的光譜響應(yīng)范圍以接受更多的太陽能，從而提高轉(zhuǎn)化率，因此多節(jié)電池孕育而生。然而測試多結(jié)電池要比普通電池復(fù)雜得多，我們不僅要考慮多結(jié)電池的最小限流問題，還要考慮電池的偏壓測試問題，因此測試多結(jié)電池我們要配有功能強大的偏置光附件，既能夠滿足光譜范圍的需求，又能夠?qū)鈴姷囊?。我們設(shè)計的單光源雙路可調(diào)偏置光正可滿足多結(jié)電池的測試需求，偏置光不僅實現(xiàn)了兩路光能夠各自調(diào)節(jié)光強，同時根據(jù)測試電池的不同，可選配不同的濾光片。
功能全面高效的軟件：
軟件集量子效率測試、反射率測試、內(nèi)量子效率測試三測試功能于一體，自動計算畫圖，強大的圖表處理能力，方便用戶修改、標記測試曲線。多種格式輸出保證了用戶處理數(shù)據(jù)的方便使用。一鍵式參數(shù)文件保存功能不僅方便存貯測試數(shù)據(jù)還能保留測試參數(shù)，方便分析實驗。
圖六：功能強大的圖標管理功能
特點總結(jié)：
1、實現(xiàn)內(nèi)外量子效率同步測試
2、雙光源測試，契合IEC標準，提高測試準確性
3、雙路可調(diào)偏置光，輕松實現(xiàn)三節(jié)電池測試
4、功能強大的測試軟件
