SolarCellScan 100太阳能电池量子效率测试系统-rev3

SolarCellScan100系列系列太阳能电池量子效率测量系统北京卓立汉光仪器有限公司北京卓立汉光仪器有限公司2011.01.11一．系统功能简介二．系统性能三系统特点说明三．系统特点说明四其他专用机型简介四．其他专用机型简介一.系统功能简介统功能简介SolarCellScan100是一款用于太阳能电池测试的实验平台。可以实现测试太阳能电池的：光谱响应度外量子效率内可以实现测试太阳能电池的：光谱响应度、外量子效率、内量子效率、反射率、表面均匀度、短路电流密度等适用于各种太阳能电池适用于各种太阳能电池包括：单晶硅Si、多晶硅mc-Si、非晶硅α-Si、砷化镓GaAs、镓铟磷GaInP磷化铟InP锗Ge碲化镉CdTe铜铟硒CIS铜铟镓硒磷GaInP、磷化铟InP、锗Ge、碲化镉CdTe、铜铟硒CIS、铜铟镓硒CIGS、染料敏化DSSC、有机太阳电池OrganicSolarCell、聚合物太阳电池PolymerSolarCell等y适用于多种结构的太阳电池包括：单结Singlejunction、多结multijunction、薄膜thinfilm等包括：单结Singlejunction、多结multijunction、薄膜thinfilm等单晶硅染料敏化三结GaAs基本概念介绍量子效率(QE)：定义为光子入射到光敏面产生的载流子的百分比分QuantumEfficiency(QE)isaquantitydefinedasthepercentageofphotonshittingthephotoreactivesurfacethatwillproduceanelectron–holepair外量子效率(EQE)：定义为入射的光子使器件产生载流子的百外量子效率(EQE)：定义为入射的光子使器件产生载流子的百分比内量子效率(IQE)：定义为吸收的光子使器件产生载流子的百内子效率(Q)定义吸收光子使件产载子分比内量子效率和外量子效率的差别在于是否考虑器件对入射光内量子效率和外量子效率的差别在于是否考虑器件对入射光子的吸收基本名词介绍本词介多结太阳电池(Multi-junctionSolarCell)：多结太阳电池是太阳电池的一个子类别，它们由多个薄膜层组成。每个薄膜层对于太阳光的部分波段有较高的吸收层组成。每个薄膜层对于太阳光的部分波段有较高的吸收效率。通过仔细选择合适的薄膜层，可以使整个多结太阳电池捕捉到更宽光谱范围的太阳光，从而得到更多光电子，达到提升效率的的达到提升效率的目的。多结太阳电池有时候也可称为叠层太阳电池（TandemCell）多结太阳电池有时候也可称为叠层太阳电池（TandemCell）二.系统性能系统灵敏度：QE测量能力最小可达0.1%系统重复性：300~400nm0.6%400100003%400~1000nm0.3%1000nm以上0.6%5次测量结果每次间隔1小时5次测量结果，每次间隔1小时三系统特点说明三.系统特点说明1.全光谱太阳光模拟，双光源任选光谱太阳光模拟光源任2.光强监视选项，测试结果稳定性更稳定3.垂直全反射光路，光斑大小可调开放式偏置光路特别适合多结及多层膜电池测量4.开放式偏置光路特别适合多结及多层膜电池测量一键式全自动多结电池测试可选5交/直流测量模式任选5.交/直流测量模式任选6.漫反射率/透射率测试功能可选7.QE/IPCE&Jsc计算功能可选Q8.专业化的样品夹持器可选9.XY电动调整台和Mapping功能可选全光谱太阳光模拟，双光源任选系统不仅适用于常规的可见光范围电池材料，也可用于近红外光谱范围的新型太阳能电池材料研究。系统一次性覆盖太阳光谱范围，扩展系统测量范围时无需另外升级光源和单色仪子系统系统具备双光源选项可配置氙灯和溴钨灯两种灯源匹配系统具备双光源选项，可配置氙灯和溴钨灯两种灯源，匹配IEC-60904的标准要求光强监视选项，测试结果更稳定系统光源的波动会带来测试结果的噪声光源波动带来的噪声无法通过锁相放大的方式去除光源波动带来的噪声无法通过锁相放大的方式去除光强监视附件监控光源波动，并对测试结果做校正光强监视附件可提高测试结果的稳定性30%以上普通测试光路光强监视光路光源样品样品光源监视探测器信号反馈信号噪声水平：信号噪声水平垂直全反射光路，光斑大小可调反射光路光大样品水平放置，操作方便，样品水平放置，操作方便，定位准确，测试重复性好全反射光路，无色差测试光斑2~10mm可调节适用于各种类型的太阳能电池测试，特别适合染料电池测试，特别适合染料敏化太阳电池偏置光源和开放式平行光路叠层/多结太阳能电池测试专用叠层/多结太阳能电池测试专用独立偏置光源配合滤光片架可以方便的调节偏置光条件，是测试多结电池QE特性的有用工具平行光路根据实验需要可以在光路中方便的加根据实验需要，可以在光路中方便的加入滤光片或衰减片对偏置光进行调整双路独立偏置光源可选第二路为50W溴钨灯电动偏置光滤光片轮附件可选，实现一键式多结太阳电池全自动测量多结太阳电池全自动测量双结非晶硅样品第一结:偏置光配800nm高通滤光片；第二结偏置光配500第二结:偏置光配500nm低通滤光片。三结GA化合物IGP/GA/GE三结GaAs化合物InGaP/GaAs/GE第一结：偏置光配700nm高通滤光片；第二结：偏置光配700~900nm带通滤光片；第三结偏置光配低通滤光片第三结：偏置光配900nm低通滤光片。三结非晶硅样品第结测试采用双路偏置光源第二结测试采用双路偏置光源，一路配500nm低通滤光片，一路配850nm高通滤光片交/直流测量模式交流测量模式适用于响应速度较快的太阳电池如:单晶硅、多晶硅、非晶硅，如:单晶硅、多晶硅、非晶硅，CdTe，CIGS，GaAs等直流测量模式配合光学暗室适用于响应速度较慢的太阳电池于响应速度较慢的太阳电池如染料敏化、有机太阳电池等直流测量模式的灵敏度足够高如右图，样品有机电池已老化，转换效率低于0.1%，用系统的直流模式依然可以测到准确的QE曲线*关于染料敏化太阳电池QE测试关于染料敏化太阳电池QE测试右图显示DSSC在AC/DC模式下测试的结果模式下测试结果与斩波频AC模式下测试结果与斩波频率有关，频率越高测量结果越比真实值偏小DC模式下提供500pA的测试灵敏度，足够保证测试需要漫反射率/透射率测量功能漫反射率/透射率测量功能内量子效率测量需要漫反射率和透内量子效率测量需要漫反射率和透射率漫反射率标准板，反射率17%左右，接太电减差接近太阳电池，减小测量误差标准硅探测器和InGaAs探测器覆盖300~1700nm光谱范围3001700nm光谱范围QE/IPCE&Jsc计算功能QE/IPCE&Jsc计算功能Jsc：短路电流密度，是指单位面积下的器件产生的短路电流面积下的器件产生的短路电流SolarCellScan100提供Jsc计算功能，给光伏器件的性能评估提供参考指标供参考指标典型硅基太阳电池的Jsc大约为35mA/cm2专业化样品夹持器标准探针样品架30mm*30mm真空吸附样品台，156mm*156mm背电极薄膜样品架100mm*100mm有机气密样品架，可充氮气放置样品老化光电化学电池(PEC)专用附件光电化学电池(PEC)专用附件XY电动调整台和Mapping功能电动调整台和ppg功能XY电动调整台适用于156mm*156mm样品的扫描测试样品的扫描测试QE均匀度扫描反射率均匀度扫描反射率均匀度扫描通过偏置光强改变扫描缺陷分布反射率-125mm*125mm-550nm量子效率-150mm*150mm-550nm有缺陷量子效率150*150550•上图显示6寸单晶硅电池IQEmapping，样品右上角IQE数量子效率-150mm*150mm-550nm上图显示6寸单晶硅电池Qappg，样品右上角Q数值明显低于其他区域，因为那里有肉眼无法直接观察到的缺陷有酸液残留有酸液残留反射率-125mm*125mm-550nm•上图显示单晶硅电池的反射率mapping，均匀度明显不好这显示出酸洗制程中酸液有残留影响了整个电不好，这显示出酸洗制程中酸液有残留，影响了整个电池的反射率均匀性Mapping功能的说明Mapping功能的说明自主研发高灵敏度数据采集系统AC/DC两种模式的快速Mapping功能可以得到量子效率、反射率、内量子效率以及扩散长度等参数的Mapping数据扩散长度等参数的Mapping数据可以任意改变Mapping波长可以搭载多种波长的激光器实现250μm的高分辨率。上述Mapping数据是在同一个电池片上用400nm、650nm和950nm三个波长做QE(LBIC)扫描得到的。650nm和950nm的扫描数据显示电池具有良好的均匀性，但400nm扫描数据上，我们发现电池边缘有不均匀区域。不同的测试波长对样品的穿透深度不同。蓝光波长短，穿透深度浅，因此很容易将样品制备过程中产生的表面裂痕等问题反映出来；近红外光波长相对较长，穿透深度更深，更加适用于扩散长度的计算，从而能反映样品材料内部的缺陷等问题料内部的缺陷等问题。四.其他专用机型简介大面积薄膜太阳电池QE测试系统SCS10-FilmSCS10-Film是一款专用于大面积薄膜太阳电池的系统它将单色光通过光纤导入到维电动可调的系统，它将单色光通过光纤导入到三维电动可调样品台，实现大面积样品自动扫描测量，可以提供光谱响应度外量子效率反射率内量子效率光谱响应度、外量子效率、反射率、内量子效率、表面均匀性、扩散长度、短路电流密度等光电化学电池专用测试系统SCS10-PECSCS10-PEC特别适合光电化学类太阳电池测试，包括染料敏化太阳电池，是一款经济型的测试系统。有机电池专用测试系统SCS10-FiberSCS10-Fiber用光纤将测试光和偏置光导出并对准到样品。系统可以方便的与手套箱集成，或者在空间受限制的实验环境中使用在空间受限制的实验环境中使用。PL/QE太阳能电池测试工作站PMEye-3000PMEye-3000系统集成了PL和QE两种测试的单点和mapping功能于一体，特别适合做半导体材料研究的mapping功能于体，特别适合做半导体材料研究的用户。PL测试对于半导体本征结构的表征很有意义，而mapping功能对于半导体工业厂商也有相当的价值。ThankYou！ThankYou！