台湾光焱太阳能电池QE量子测试系统

台湾光焱太阳能电池QE量子测试系统

系统采用符合IEC60904标准的双光源配置，采用氙灯和溴钨灯来覆盖太阳光谱的整个范围。无论是氙灯还是溴钨灯，都可以提供超高的光强稳定性，从而保证系统测试结果的高重复性。

SCS100全功能型太阳能电池量子效率测试系统功能

适用电池：全系列太阳能电池

光谱范围：300－1100nm，可扩展至1700nm

可测量参数：光谱响应度、外量子效率、光子电子转换效率、内量子效率、反射率、透射率、积分短路电流密度、光束诱导电流、量子效率制图、反射率制图、光束诱导电流制图

可测样品尺寸：156mmX156mm

可测样品模式：交、直流测试法、交、直流偏置光测试法

SCS100全功能型太阳能电池量子效率测试系统特点

1．全光谱太阳光模拟，双光源切换可选，高光强稳定性

系统采用符合IEC60904标准的双光源配置，采用氙灯和溴钨灯来覆盖太阳光谱的整个范围。无论是氙灯还是溴钨灯，都可以提供超高的光强稳定性，从而保证系统测试结果的高重复性。当不同的波段光谱测量时，选择合适的光源波长与相匹配的标准探测器，可以限度的优化太阳能电池量子效率的测试结果。

2．高重复性测试结果

系统从光源的稳定性、单色仪的波长准确性与重复性、特有的光路设计、样品的加持、数据的采集方式上确保测试结果的高重复性。

5次每次间隔1小时的测试结果与全波段重复性测试

3．窗口化软件设计

在系统软件设计中，将实用的仪器控制部分汇总到一个界面，将实用的仪器参数设置部分汇总到另一个界面，从而大限度的将控制操作简化，实现一键运行。

仪器参数设置可以按照不同样品的测试需求保存为独立的配置文件并导出，从而实现快速还原与测试的功能，随时调出原有保留的参数设置。同样配置的不同系统之间也可以统一相互调用。

系统软件可以准确得到理论积分电流密度值，并按照需求保存原始数据，支持ASCII、Excel、XML等多种格式数据导出。以便使用主流数据处理软件调用，方便后续数据处理与分析。

4．快速Mapping功能

快速Mapping功能包括：

1）量子效率Mapping功能

2）反射率Mapping功能

3）光束诱导电流（LBIC）功能

该功能针对100mmX100mm以上的较大面积的成品太阳能电池片，用户可以从Mapping功能获得的数据中得到关于电池片的少子扩散情况、电池片缺陷分布等信息。

上图显示6寸单晶硅电池IQE mapping，样品右上角IQE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。

上图显示单晶硅电池的反射率mapping，均匀度明显不好，这显示出酸洗过程中酸液有残留，影响了整个电池的反射率均匀性。

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。

太阳电池量子效率测试系统可测量全系列太阳能电池，主要包含如下：晶体硅太阳电池测试、非晶硅薄膜太阳电池测试、染料敏化太阳电池测试、铜铟镓硒太阳电池测试、III－V族多元化合物太阳电池测试、有机太阳电池测试。现列举太阳能量子效率测试案例如下：

1．晶体硅太阳电池测试

晶体硅太阳电池目前主要包括单晶硅、多晶硅电池，其特点是性能稳定、市场化工艺成熟，常规样品尺寸为125mm或156mm的方形电池片。目前QE系统用于工业化产品检测的主要是针对此类应用，可通过内外量子效率、反射率等参数分析电池片性能和均匀性，有助于成品效率提升。针对此类应用，选择快速Mapping扫描功能，可以提供和分析快速mapping测试可以提供缺陷相关LBIC影像图。晶体硅太阳电池通常测试外量子效率、反射率、内量子效率以及表面均匀性（mapping扫描）。

样品概述：

晶体硅电池

156mm＊156mm

测试条件：

光谱范围：300～1100nm

测试光斑：Φ10mm

调制频率：170Hz

时间常数：100ms

环境温度：25±1℃

Mapping测试条件

室温扫描步长1mm 扫描时间5min

测试波长550nm。

测量项目：

光谱响应度、外量子效率、反射率、内量子效率、短路电流密度。

2．非晶硅薄膜太阳电池测试

非晶硅薄膜太阳电池是目前市场上少数具有能力挑战晶体硅电池主流地位的电池种类。它的主要特点是成本低廉，非常有利于太阳能的普及。

非晶硅薄膜太阳电池可以分为单结、双结和三结等，每一个PN结都可以看做一个子电池。因此在测量时应注意采用偏置光进行配合才能得到正确的结果。

非晶硅薄膜太阳电池通常测量外量子效率，多结电池需要测每个PN结的量子效率和短路电流密度。

三结非晶硅薄膜太阳电池结构

​

非晶硅薄膜太阳电池样品实物图

样品概述多结薄膜电池（非晶／微晶／微晶锗硅）

100mm＊100mm

测试条件：光谱范围：300～1100nm

测试光斑：Φ2．5mm

调制频率：180Hz

时间常数：300ms

蓝光、红光偏置

环境温度：25±1℃

测量项目：子电池的外量子效率、短路电流密度

​