[发明专利]一种利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的装置及方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种提取太阳电池理想因子的测试技术领域，尤其涉及一种利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的装置及方法。

背景技术

太阳电池理想因子是衡量太阳电池性能的重要参数。通常的方法是依据太阳电池光照下伏安特性曲线拟合提取理想因子[查琚 等，太阳能学报，2007.28（9）：992]。但由于描述光照下太阳电池的理论方程包括反向饱和电流、光电流和理想因子等多个参数，易导致拟合结果误差较大。

由此，人们提出了通过测量太阳电池电荧光强度与直流偏置电流的特性曲线，根据理论公式拟合提取理想因子参数[Takashi Fuyuki et al.. Journal of Applied Physics，2007.101: 023711.]。但是该方法存在测量装置制作复杂问题，例如需要红外滤波片以及低温探测器等问题；且对于理论拟合公式适用条件描述不清楚等问题，例如对直流偏置的大小以及测试条件。所以，在此，我们提出一种利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的装置及方法，为目前太阳电池理想因子提供了一条有效的途径。

本发明是这样实现的，一种利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的装置，它包括：

一直流电流信号源（101），为样品提供直流偏置电流；

一样品座（102），用来安装固定太阳电池样品；

一红外强度探测器（103），测量太阳电池样品直流偏置下的红外光强；

其特征是直流电流信号源连接样品座上的太阳电池样品，太阳电池样品直流偏置下的红外光强输入到红外强度探测器。

一种利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）直流电流信号源（101）连接样品座（102）上样品两端电极；（2）样品在直流电流信号源的作用下，发射红外光线，红外光线强度被红外强度探测器（103）测量；（3）采用理论公式拟合太阳电池的红外光强与直流电流特性，得到太阳电池理想因子。

步骤（3）中，所采用的理论拟合公式是指根据单二极管模型推导得出的太阳电池电荧光强度与直流偏置电流的关系。

测试环境为暗室，测试温度为室温。

实现利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的装置及方法中，太阳电池电致荧光强度                                               与直流偏置电流的理论关系为：

-分别是太阳电池的理想因子，反向饱和电流以及与掺杂浓度有关的常数。注意理想因子的理论范围应该在1到2之间。

该物理关系适用范围：（1）以上关系是基于太阳电池单二极管模型推导出来的；（2）以上关系要求太阳电池直流偏置电压（也即由直流偏置电流产生的电压）远大于热噪声电压；（3）以上关系要求测试环境为暗室，测试温度为室温。

因此，可依据太阳电池电致荧光强度与直流偏置电流特征在对数坐标下数据，就可以利用上面理论公式线性拟合出太阳电池理想因子，即拟合曲线的斜率。

本发明的装置及方法与传统的测量方式比较有以下特点:

1、比通常的电流电压特性曲线拟合提取参数方法有更高的精度。

2、该方法具有明确的适用范围。 

3、该测量装置简单，容易实现。

附图说明

图 1 为本发明测量装置连接示意图；

图2 为太阳电池电致荧光强度与直流偏置电流特征对数坐标下数据，以及线性拟合曲线图。

具体实施方式

本发明是一种利用电致荧光强度测量太阳电池理想因子的装置及方法。该装置包括：直流电流信号源（101），样品座（102），红外强度探测器（103）。如图1所示，该方法包括如下步骤：1）直流电流信号源（101）连接样品座（102）上样品两端电极；2）样品在直流电流信号源的作用下，发射红外光线，红外光线强度被红外强度探测器（103）测量；3）采用理论公式拟合太阳电池的红外光强与直流电流特性，得到太阳电池理想因子。

作为一个实例，我们利用该系统测量了光电池（2CU006）样品正向电压下的电学荧光性质。测试结果如图2；图2是对数坐标下直流偏置电流从0.15A变到0.25A时，电致荧光强度数据。利用以上理论公式拟合实验数据，结果如图2；得到理想因子为1.26158，处于理论范围内。