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太阳能电池光谱响应测试

实验报告

设计题目 太阳能电池光谱响应测试

姓 名 李某某

学 号 ***N0226

指导教师 邱某某

提交日期 2021年 4月22日

太阳能电池光谱响应测试

一 实验目的

理解并实现太阳能电池的光谱响应测试

加深理解太阳能电池的工作原理

二 实验原理

太阳能电池（光电材料）光谱响应测试，或称量子效率QE（Quantum Efficiency）测试，或光电转化效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 测试等，广义来说，就是测量光电材料的光电特性在不同波长光照条件下的数值，包括光生电流、光导等。

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图1 测量原理示意图

如图1所示，在太阳能电池上分别照射恒定偏置辐射和波长为λ单色交变辐射，太阳能电池接收到这两束辐射后，产生的光电流同时包含直流分量/和交流分量/，用数字电压表和锁相放大器分别测量这两个分量。在测量被测太阳电池前，用类似的方法，用同样的光路已经测量了标准太阳能电池的光电流/和/，标准太阳电池的短路电流/和响应度/是已知的，因此可以得到偏置光

/（单位：太阳常数）

和响应度：

/（单位：A/W）

式中的电流都是扣除了暗电流。然后可得相对光谱响应度：

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在被测太阳电池测量光谱响应的同时，用光电二极管测量太阳能电池的表面反射的光电流/。同样，在测量前，已经测得了已知反射率为/的标准反射板的反射光电流/，因此，其光谱反射率/为

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根据已经得到的光谱响应度和表面反射率得到太阳能电池的内量子效率：

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三 实验内容

熟悉ZOLIX Sollar Cell Scan-100 太阳能电池测试系统。

测量太阳能电池的光谱响应。

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图2 ZOLIX Sollar Cell Scan-100 太阳能电池测试系统

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图3 测量逻辑图

四 实验方法

打开系统，将太阳能电池样品放置在测试台上，移动接触探针，并确保探针与样品正面的电极线接触。

打开控制软件，因为用户已经注册，并且通讯端口等系统参数已经设置过并保存，所以可以直接将系统各硬件连接，如图4。

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图4系统硬件连接

系统参数设置。在“设置”菜单下的“仪器控制”选项中，可以进行一些系统常用参数的设置，包括斩波器频率、偏置光光斑大小、偏置光或探测光的快门、样品架的位置和信号类型等，如图5所示。这里，采用了默认系统参数进行实验。

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图5控制参数设定

在测试中需要测量太阳能电池样品在波长300—1100nm范围内的响应及量子效率，因此需要在“运行参数设置”中，将“起始波长（nm）”和“终止波长（nm）”分别设为300和1100，其他参数保持默认，如图6所示。

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图6 运行参数设置

开始测量。在“运行”菜单中选择“QE定标扫描”，系统将自动进行扫描测量。系统用某一波长的单色光照射待测太阳能电池样品，然后通过接触探针将样品产生的电信号传递给数据采集器，今儿输入计算机进行处理，最后得到样品的内量子效率结果。

(5)数据图

1.去年标准数据

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2．今年标准数据

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3．本组数据

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五 实验分析

硅太阳能电池对不同波长的光有不同的灵敏度，能够产生有效光伏效应的太阳辐射波长范围是 350 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 而降低了光子能量的利用率。其次，禁带宽度又直接影响开路电压的大小。开路电压的大小和p-n 结反向饱和电流的大小成反比。禁带宽度越大，反向饱和电流越小，开路电压越高。计算表明，在大气质量为 AM1.5 的条件下测试，目前硅太阳能电池的理论光电转换效率的上限值为 33％左右；目前商品硅太阳能电池的光 / 电转换效率一般为 12％～15％，高效硅太阳能电池的光 / 电转换效率可达 18％～20％.

若用高某某 LED 作为光源，光源便于切换，现象较为明显，易于观察，但受可见光波长范围限制，仅能提供 400 ～ 600 nm 范围内有限的几个可见光波长，难以测定

700 nm 以上范围.

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