太阳电池量子效率测量是获得太阳电池基本参数的重要手段。根据表面反射率的影响,量子效率(QE)分为外量子效率(EQE)和内量子效率(IQE)。「美能光伏」本期继续给您分享太阳电池外量子效率测试方法。

内外量子效率

通过测量太阳电池的内/外量子效率(IQE/EOE),可了解太阳电池光生载流子在基区的扩散长度、表面复合速度、p-n结收集几率等参数。对指导太阳电池研究及工业化生产,提高太阳电池转换效率具有非常重要的意义。

太阳电池的外量子效率谱是可以直接测量得到的，通过外量子效率谱，我们可以得到太阳电池的短路电流。而太阳电池的内量子效率谱的确定，首先得测量太阳电池的外量子效率，然后需要考虑电池的反射、光学厚度、栅线结构等因素，测量太阳电池的透射和反射光谱，并综合这些测试数据，来得出内量子效率。太阳电池外量子效率测试方法

短路电流法：单色光能量较强或高倍聚光系统，待测样品面积与光斑面积大小相近。

开路电压法：制作完pn结未制作电极的太阳能电池，单色光能量较低，待测样品面积远大于光斑面积。如果我们需要利用开路电压法测量太阳电池EQE时，电池材料中存在的陷阱会使得太阳电池EQE的测量存在误差。陷阱效应是指太阳电池处于非平衡状态情况下，禁带中的杂质能级只对光生电子或者光生空穴具有收容作用，掺杂半导体中的陷阱能级通常为少子陷阱。为了消除陷阱效应的影响，需加偏置光源，其激发产生的光生载流子使陷阱始终处于饱和状态。(1)在利用开路电压法测量太阳电池EQE时，如果未加入偏置光源测量值比真实值偏小;(2)当偏置光源强度较弱时，产生的光生载流子不足以填满陷阱,测量值偏小;(3)当偏置光源强度较强时，产生的光生载流子积累造成p区电子扩散系数增大，p-n结饱和电流密度增加，EQE值比真实值偏小。因此在测量太阳电池量子效率时，需要加入偏置白光来消除陷阱的影响，但所加入偏置白光的强度需要进行选择，从而才能减小测量误差。测量技巧

一般我们可以先通过IV测试对太阳电池性能进行一下大致判断，但对于三结或多结太阳电池的IV测试须要将光能汇聚，聚光后的光斑均匀性和光谱均发生很大改变,其测试标准很难建立，因此我们可以使用量子效率测试仪对于该型电池的性能进行评估，MNPVQE-量子效率测试仪可以对多种类型太阳电池的性能进行评估，尤其对多节太阳电池和薄膜太阳电池着重要的意义。

以GalnP/GalnAs/Ge三结太阳电池为例，其光谱响应范围覆盖波长较宽，为~nm，且各个子电池无法单独测试,必须通过导通两结进行整体测试,从而得出第三结的准确结果。但由于GaInP和GaInAs在光照下会有一个光生电压，这个电压对Ge结的电流起阻碍作用，因此，须要在电池两端加偏置电压。理论上，这个偏置电压应该是除了被测子电池以外的两个子电池的电压和，但是不同电池的并联电阻不同，会影响偏置电压，需要根据实际情况多加调整。由于Ge结的“导通”问题以及中间波段的“额外响应”问题，因此我们在进行该电池QE测试时，首先应对偏置光光谱进行准确测定排除光源干扰，然后利用黑房法和单偏置法对电池进行测试和分析，了解电池的本身性能，找出问题，加以大小合适的偏置电压和偏置光进行QE测试。

由于薄膜太阳能电池载流子收集效率随着外加偏压变化明显，利用偏压量子效率可以研究窗口层区域杂质补偿情况、主结势垒高低、背势垒高度，拟合得到耗尽区宽度以及少子扩散长度等重要参数，逐渐成为研究薄膜太阳能电池很重要的一个手段。

太阳能电池外量子效率测试的方法就到这里，如果对于这种工艺和器械有什么问题，可以联系「美能光伏」，我们会给大家继续解疑和答惑。

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