太阳电池量子效率

太阳能电池（光电材料）光谱响应测试系统SOLARCELLSIPCETESTSYSTEM设备名称：太阳电池（光电材料）光谱响应测试系统型号：QTESTSTATION2000AD制造厂家：CROWNTECH,INC.QTESTSTATION2000AD型太阳能电池光谱响应测试系统由光源，单色仪，光学斩波器及锁相放大系统等组成，系统动作由计算机控制完成，测试过程自动化，最终完成数据采集、显示、分析等工作。光源通过单色仪产生单色光，照射到样品上，然后由锁相放大系统等数据采集模块完成数据采集并输入计算机中，再由计算机完成后续数据分析、计算、显示并保存。主要功能及应用：QTESTSTATION2000AD型光谱响应测试系统可以测试量子效率（光谱响应）和光电转换效率，适用于各种太阳能电池、探测器和光电材料等光谱响应测试。基本工作原理：该系统通过对光源产生的光经斩波器和单色仪进行滤波，以产生不同波长的单色光源，经被检测太阳电池材料或器件后，产生电子信号，然后通过锁相放大器放大，获得材料或者器件的不同波长的光－电转换效率(光谱响应)。量子效率的基本概念太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的量子效率与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的量子效率与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的量子效率为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的量子效率为0。理想中的太阳能电池的量子效率是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池量子效率是一个常数。太阳能电池量子效率，有时也被叫做IPCE，也就是太阳能电池光电转换效率(Incident-Photon-to-electronConversionEfficiency)。外量子效率(ExternalQuantumEfficiency,EQE)，太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表面的一定能量的光子数目之比。内量子效率(InternalQuantumEfficiency,IQE)，太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表面的没有被太阳能电池反射回去的，没有透射过太阳能电池的，一定能量的光子数目之比。单晶硅电池的吸收波段（200nm到1200nm)太阳光谱0.20.40.60.81.01.21.41.650100150200250300Wavelength1umSiliconThickness175umPenetrationDepth(m)m波长小于400nm的光在厚度0.01um的硅中，就被全部吸收；波长大于1000nm的光在175um的硅中没有被完全吸收；单晶硅对光的吸收特性Si单晶硅对光的吸收过程透射光成为反射光的一部分反射光在175um厚度电池波长小于1000nm的光基本没有透射，IQE和EQE的差别反映的是前表面减反射膜和硅表面陷光结构状况波长大于1000nm的光有透射，IQE和EQE的差别反映的是前表面减反射膜，硅表面陷光结构状况，电池背表面的钝化情况没有透射光谱有透射光谱尾巴翘曲程度反映背表面的钝化和增反射情况量子效率的定性分析外量子效率和电池短路电流密度短路电流密度dEQEeVjph)(),()(电流与QE的关系公式QE应用实例分析Figure5:Internalquantumefficienciesforthelong-wavelengthrangeofhigh-efficiencyLFC-PERC-typecellsapplyingdifferentrearsurfacepassivationlayers.不同种类的太阳电池光谱响主要不同：光谱响应波段相同波段利用率