太陽能電池特性分析與測試的幾種方法（二）

太陽能電池特性分析與測試的幾種方法（二）

3.動態(tài)伏安測量

在動態(tài)I-V測量中，測量各種電壓下的電流響應(yīng)，就像J-V掃描一樣。但是，在這種測量中，在記錄電流密度之前，需要等待測量值穩(wěn)定一段時間。

這給出了太陽能電池性能的非常精確的表示。事實上，一項比較不同實驗室對太陽能電池測量的研究認(rèn)為，這是表征鈣鈦礦太陽能電池好的方法。然而，完整的J-V掃描可能需要很長時間來測量，尤其是如果太陽能電池表現(xiàn)出動態(tài)行為。例如，使用動態(tài)I-V測量來測量鈣鈦礦太陽能電池的一條J-V曲線需要幾個小時。

只有在絕對確定地測量太陽能電池的J-V特性時，并且只有當(dāng)您測試的太陽能電池在光照下(如鈣鈦礦太陽能電池)表現(xiàn)出動態(tài)特性時，才需要進行這種測量。

4.理想因子和光強研究

研究太陽能電池在不同光強下的性能可以幫助你識別這些太陽能電池中不同的重組機制。你可以通過確定太陽能電池的理想系數(shù)來發(fā)現(xiàn)這一點。根據(jù)太陽能電池理論，我們知道電流隨器件上施加的電壓而變化，關(guān)系式如下:

在這個等式中，J是電流，V是電壓，T是溫度，n(或nid)是理想因子。對于“ideal"二極管，可以假設(shè)n=1。然而，通過找到理想因子nid，可以獲得器件中發(fā)生的重組類型的有價值信息。

太陽能電池的理想系數(shù)將根據(jù)半導(dǎo)體中的主要復(fù)合機制而變化。復(fù)合可以發(fā)生在半導(dǎo)體帶隙內(nèi)，或者發(fā)生在吸收材料和電荷傳輸層之間的界面上。此外，你可以將重組分為單分子或雙分子。

雙分子復(fù)合(rbi)與輻射復(fù)合相同。它包括導(dǎo)帶中的一個電子與價帶中的一個空穴結(jié)合，從而產(chǎn)生一個光子。然而，你也可以有非輻射復(fù)合來捕獲吸收體內(nèi)的態(tài)，否則稱為Shockley-Read-Hall復(fù)合。這發(fā)生在帶隙(rSRH)內(nèi)，由于電子和空穴分開移動，也稱為單分子復(fù)合。與rSRH相比，rbi的量不取決于材料的缺陷密度，而是取決于半導(dǎo)體的光學(xué)特性。如果雙分子重組占優(yōu)勢，理想因子將接近1，如果單分子重組占優(yōu)勢，理想因子將接近2。 

你可以從黑暗的J-V曲線測量理想因子。然而，這種測量不能解釋當(dāng)半導(dǎo)體被照射時，一些淺缺陷陷阱態(tài)被快速填充的事實。在這里，太陽能電池工作得非常好。

另一種測量太陽能電池理想系數(shù)的可靠方法是進行光強度研究。要做到這一點，您可以在1個太陽的不同分?jǐn)?shù)和/或倍數(shù)下測量太陽能電池的J-V曲線，VOC和光強度之間的線性關(guān)系將為您提供理想系數(shù)。其他器件指標(biāo)也可以讓您深入了解器件中占主導(dǎo)地位的重組機制。有趣的是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，不同的度量對光強有不同的依賴性。例如，雖然有機和鈣鈦礦太陽能電池顯示出JSC對光強的準(zhǔn)線性依賴性，但是VOC和FF的依賴性在高和低光強下是不同的。

已經(jīng)使用各種模型來模擬這種光強依賴性。通過將實驗結(jié)果與這些理論模型進行比較，光強度研究表明了您的設(shè)備的許多情況，包括:

·如果您的設(shè)備中有明顯的分流或串聯(lián)電阻。

·SC材料的陷阱密度。

·是體復(fù)合還是界面復(fù)合占優(yōu)勢。

為了進行這些測量，你的光強度源需要被校準(zhǔn)到多個太陽值。你需要用一個參考太陽能電池來做這件事。對于LED光源太陽能模擬器，您可以通過改變光源的電源來改變設(shè)備上的入射光強度?；蛘?，您可以通過將光源徑向遠(yuǎn)離設(shè)備來進一步降低功率輻照度。尤其重要的是，無論何時移動設(shè)備測試設(shè)備，都要從外部檢查太陽輻照度。