7-SCSpec太阳能电池光谱测试系统

1、7-SCSpec I / II 太阳能电池光谱测试系统北京赛凡光电仪器有限公司2007 年 12 月一、 系统简介太阳能电池的光谱响应和量子效率的测试对提高太阳能电池的生产工艺水平（例如制绒、扩散、背场等工艺）、判断硅片材料质量以及研究电池片的性能有重要的参考价值。 7-SCSpecI / II 系统可以测试太阳能电池的光谱响应（ Spectral Response），反射率（ Reflection ），内、外量子效率 (Quantum Efficiency 或光电转化效率 IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion E

2、fficiency系统特点：1. 大功率连续光源，输出光谱平缓无尖峰，保证测量重复性2. 独特的分光系统，保证良好的波长准确度和重复性，消除多级谱的影响，杂散光小。3. 超强弱信号处理能力，有效提高信噪比，保证测量精度4. 独特的样品室及样品架设计，夹持方便，电极接触好，对弱信号测试干扰小5. 完整的全自动化专用系统软件：? 集成了分光系统、多级谱滤除装置、弱信号处理系统等的参数设置和选择 自动扫描、信号放大、 A/D 、数据采集和数据处理，图表文件自动生成与显示 多种格式的数据和图片备份和打印输出功能多组数据对比功能粗大误差的自动去除，系统误差、线性误差、周期误差、T 误差的自动校验。型号与

3、测试项目对照表：系统型号7-SCSpec I7-SCSpec II 测量项目 绝对光谱响应，外量子效率绝对光谱响应，外量子效率，光谱反射率，内量子效率1二、 系统框图太阳能电池光谱测试系统框图（7-SCSpec I不含虚线部分）三、 系统指标1. 光谱范围： 300-1100nm2. 扫描间隔： 5-50nm 可调3. 温度范围： 20-274. 斩波频率： 20-1000Hz5. 扫描方式：全自动四、 测试原理z 光谱响应测试：光谱响应分为绝对光谱响应和相对光谱响应。太阳能电池的绝对光谱响应R C ( 是指在某一特定波长 处，太阳电池输出的电流 I C ( 与入射到太阳电池上的辐射功率 (

4、的比值：R C ( = IC (（/A/W(）为了确定入射到探测器上的辐射功率( ，通常使用经过光谱标定的光探测器对光源在2某一特定波长 处的辐射功率进行标定。如果光探测器在某一特定波长 处的绝对光谱响应是 R S(，探测器在光源 A 下特定波长 处的输出电流为 IS( ，则光源 A 在特定波长 处输出的辐射功率 A(应该是： A ( = IS ( /R（AS）(如果在相同的条件下测量太阳电池，既A(=(，则太阳电池的绝对光谱响应可以表达为：R C ( = R S ( IC (（/A/WIS( ） 可以使用任一波长 0下太阳电池的绝对光谱响应来归一化太阳电池的绝对光谱响应。如果在波长 0下太阳

5、电池的绝对光谱响应为 R C(，0则太阳电池的相对光谱响应 R*C(可以表达为：R * C ( = R C ( / R C ( 0注意， R*C(是一个无量纲数。为了方便，实际测量的通常是相对光谱响应，然后再标定 R C(的0数值，使用上式既可以得出太阳电池的绝对光谱响应。z 外量子效率测试：利用太阳电池光谱响应的测量，可以得出太阳电池的量子效率 ( ，其表达式为： ( =1.24 ×RC（(A/W ）/ （ m）具体的介绍在此省略。z 光谱反射率测试：（ 7-SCSpec I系统不含此功能）将单色仪输出的单色光输入积分球，分别将已知光谱漫反射率的标准白板和被测太阳能电池放到积分球的

6、一个开口处，测量积分球另一开口处的探测器的输出光谱电流，通过比对得到绝对光谱漫反射率曲线。z 内量子效率测试：（ 7-SCSpec I系统不含此功能）扣除反射率对外量子效率的影响部分就得到了内量子效率。五、 弱信号处理 相关检测法光源在不同波长的辐射能量不同，探测器在不同波长的响应度也不同，因此，所测得的响应电流也会有较大的不同。假设系统噪声 N 不变，响应电流 S 大时，系统信噪比（ S/N）大，不会影响测量精度，如果响应电流很小，甚至小于系统噪声，使 S/N<1，此时测量的精3度就会受到极大影响。为解决这个问题，系统采用了相关检测法，利用信号在时间上的相关性，把深埋于噪声中的周期信号

7、提取出来。具体做法是：将光源经过斩波器调制成具有固定频率（参考频率）的周期信号，则探测器也输出具有相同频率的电信号，经过锁相放大器将含有参考频率的电信号检出，而其它频率的信号（噪声）则被抑制掉，从而提高了系统的信噪比，保证了测量准确度。六、 7-SCSpec专用软件? 集成了单色仪、滤光片轮、锁相放大器的参数设置和选择自动扫描、数据信号的采集 数据计算，图表自动生成与显示多种格式的数据和图片备份和打印输出等功能 系统各项误差的自我计算和验证实现了系统使用的全自动化。七、 系统工作条件仪器的工作环境条件对测量精度有一定的影响，建议采用以下工作条件：4a. 室温 20-27b. 室内相对湿度不大于85%c. 室内无腐蚀性气体d. 室内不应有强烈电磁场干扰e. 仪器不应受到影响使用的震动f. 供应电源：电压 (220 ±22V，频率 (50 ±1Hz八、 实测曲线及说明实测光谱响应曲线实测光谱反射率曲线实测外量子效率曲线实测内量子效率曲线z 短波部分：如果量子效率不能很快的上升到较高值，说明制绒和P-N 节的制作工艺有问题，对紫外光来说一般都在 1、2 个微米左右全部被电池片吸收而转换成电能，如果不能很快达到高值，有可能是紫外光过多被电池表面反射，或扩散后的 P-N 节不能将电能及时传出来。z 中波部分：内量子效率的最高点反映了电池片材料