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如何進(jìn)行太陽(yáng)能電池載流子測(cè)試？

來源：巨力光電（北京）科技有限公司 2024年12月26日 09:50

　　太陽(yáng)能電池載流子測(cè)試是評(píng)估太陽(yáng)能電池性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。以下是一些常用的太陽(yáng)能電池載流子測(cè)試方法：

　　一、量子效率（QE）測(cè)試

　　1.外量子效率（EQE）測(cè)試：

　　原理：EQE是指太陽(yáng)能電池收集的載流子數(shù)目與入射到電池表面的光子數(shù)目之比。通過單色光照射電池，測(cè)量在不同波長(zhǎng)下產(chǎn)生的光電流，從而得到EQE譜。

　　應(yīng)用：有助于確定電池在不同波長(zhǎng)下的光電轉(zhuǎn)換效率，了解電池對(duì)不同光譜成分的響應(yīng)情況。

　　2.內(nèi)量子效率（IQE）測(cè)試：

　　原理：IQE是指被吸收的光子產(chǎn)生的載流子數(shù)目與被吸收光子數(shù)目之比，主要考慮了電池內(nèi)部的損耗，如載流子復(fù)合等因素。通過結(jié)合EQE和吸收光譜的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出IQE。

　　應(yīng)用：能夠更深入地了解電池內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換過程，發(fā)現(xiàn)載流子復(fù)合嚴(yán)重的區(qū)域?qū)?yīng)的波長(zhǎng)，從而針對(duì)性地改進(jìn)電池結(jié)構(gòu)或材料。

　　二、載流子壽命測(cè)試

　　1.微波反射光電導(dǎo)衰減法：

　　原理：利用微波技術(shù)探測(cè)太陽(yáng)能電池中載流子衰減信號(hào)變化的一種方法。通過激光激發(fā)太陽(yáng)能電池內(nèi)部產(chǎn)生額外的電子-空穴對(duì)，然后測(cè)量微波反射信號(hào)的衰減來推算載流子壽命。

　　應(yīng)用：適用于硅片、硅塊等樣品的載流子壽命測(cè)試，能夠反映太陽(yáng)能電池內(nèi)部載流子的復(fù)合情況。

　　2.非接觸渦流傳感法：

　　原理：通過受時(shí)間調(diào)制的光源照射硅樣品，然后測(cè)量渦流傳感器的輸出電壓隨時(shí)間衰減來推算載流子壽命。該方法無(wú)需對(duì)樣品表面進(jìn)行鈍化處理，且探測(cè)深度更深，壽命測(cè)試范圍更廣。

　　應(yīng)用：適用于硅錠、硅塊、硅片等多種樣品的載流子壽命測(cè)試，特別適用于具有高表面復(fù)合率的樣品。

　　三、時(shí)間分辨光譜測(cè)試

　　1.時(shí)間分辨光致發(fā)光（TRPL）測(cè)試：

　　原理：用短脈沖激光激發(fā)太陽(yáng)能電池，測(cè)量其光致發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間的衰減曲線。通過分析TRPL曲線，可以了解載流子的復(fù)合壽命和電池內(nèi)部的電荷傳輸性能。

　　應(yīng)用：有助于評(píng)估鈣鈦礦材料的質(zhì)量和電池內(nèi)部的電荷傳輸性能，優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)或材料以提高光電轉(zhuǎn)換效率。

　　2.瞬態(tài)吸收光譜（TAS）測(cè)試：

　　原理：測(cè)量在光激發(fā)后太陽(yáng)能電池材料吸收系數(shù)隨時(shí)間的變化，提供關(guān)于載流子動(dòng)力學(xué)的信息，如載流子的產(chǎn)生、擴(kuò)散和復(fù)合過程。

　　應(yīng)用：有助于了解太陽(yáng)能電池在光激發(fā)后的瞬態(tài)吸收變化，優(yōu)化電池性能。

　　四、其他測(cè)試方法

　　1.熱穩(wěn)定性測(cè)試：將太陽(yáng)能電池放置在不同溫度的環(huán)境箱中，觀察電池性能的變化。通過監(jiān)測(cè)電池在熱循環(huán)過程中的開路電壓、短路電流等參數(shù)的變化，評(píng)估電池的熱穩(wěn)定性。

　　2.光照穩(wěn)定性測(cè)試：利用高功率的模擬太陽(yáng)光或自然太陽(yáng)光對(duì)電池進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間照射，連續(xù)監(jiān)測(cè)電池的性能參數(shù)。有助于找到提高電池光照穩(wěn)定性的方法。

　　3.濕度穩(wěn)定性測(cè)試：將電池放置在不同濕度的環(huán)境中，觀察電池性能的變化。通過控制環(huán)境濕度并記錄電池性能參數(shù)的變化，評(píng)估電池的濕度穩(wěn)定性。

　　太陽(yáng)能電池載流子測(cè)試方法多種多樣，每種方法都有其特別的原理和適用范圍。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體需求和實(shí)驗(yàn)條件選擇合適的測(cè)試方法以全面評(píng)估太陽(yáng)能電池的性能。

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