辅助文件说明-钙钛矿太阳电池十点准稳态测量法测试实验报告

十点准稳态测试法测试报告

1.被测样品

所有样品均为小面积钙钛矿单结太阳电池，详细信息如表1.1所示。

表1.1被测样品的详细信息

样品样品样品尺寸电池区域尺寸器件背面电极

编号形式(mm)(mm)结构材料

1电池3.2*3.2mm23*3mm2正式金

样品1为电池，未封装，样品整体面积为1.6*2.5cm2，覆盖遮光板后的子

电池面积为0.09cm2。正面基底材料为玻璃；背面暗区为钙钛矿电池薄膜，亮

区为金属电极。其中，金属电极外框为与正面透明电极导通的公共电极，中间X

条电极与X个通道子电池背面分别导通，如图1.1所示。

图1.1样品电池正面（左）、正面带遮光板（中）和背面（右）

2.测试设备和方法

测试光源为AAA级稳态太阳模拟器，型号为NewportOriel94043A,使用PVM

900;2×2SiBK7windowSi标准电池矫正光谱，其中，Mfactor=0.9398)，电

性能测试设备为Keithley2400型多功能源表，数据采集使用USB转RS232采集

数据，其中，NPLC设置0.1(兼顾测试速度和精度)，正反扫数据delay间隔10ms

测试电池样品过程中，光源辐照度设置为1000W/m2。被测电池置于测试夹

具中悬空置于光场中，光源由下至上照射电池正表面，使用源表分别进行电流-

电压(I-V)特性快速测试法(方法1)与十点准稳态拟合法(方法2)，两种测试方法的

执行步骤均参照“钙钛矿太阳电池及组件的电流-电压(I-V)特性测量方法”标准

草案执行。

3.数据分析

1

3.1样品1（电池/正式/金电极）的电流-电压(I-V)特性快速测试法

该测试执行在通道1上，进行电流-电压(I-V)特性快速测试法测试。其结果

如图3.1所示

图3.1电流-电压(I-V)特性快速测试法结果：(a)为正向扫描的测试曲线；(b)为反向扫描

的测试曲线

受测器件的光电参数如表3.1总结：

表3.1被测样品的光电参数

开路电短路电流密填充因子光电转换

扫描方向

压(V)度(mA/cm2)(%)效率(%)

正向1.0623.6978.0019.76

反向1.0523.6574.7818.57

可以看出，受测器件的开路电压与短路电流密度均相差不大，导致器件光电

转换效率的偏差来源主要是由于扫描过程中填充因子的变化。最终器件的迟滞效

应因子为：

PCEFPCER19.7618.57

HI=×100%=×100%=3.1%

PCEF+PCER19.76+18.57

其中，PCEF与PCER分别为正向与反向扫描时测得受测器件的光电转换效率，

HI为迟滞因子。

可以看出，正向与反向执行电流-电压(I-V)特性快速测试法的结果偏差不大，

结果可靠。

3.2样品1（电池/正式/金电极）的十点准稳态拟合法

该测试执行在通道1上，进行十点准稳态拟合法测试。其结果如图3.2所示

2

图3.2十点准稳态拟合法测试结果

受测器件的光电参数如表3.2总结：

表3.2被测样品的光电参数

开路电短路电流密填充因子光电转换

扫描点数

压(V)度(mA/cm2)(%)效率(%)

10点1.0623.5678.1019.58

与表3.1对比可以看出，受测器件的各项参数均相差不大，证明本方法的测

试结果与电流-电压(I-V)特性快速测试法相近。

在执行测试过程中，十点准稳态拟合法的每点电流波动如下所示，测试结果

能够说明说测样品在特定的偏压下维持稳定，保证测量结果的可靠性。

图3.3逐点测试的电流波动情况

3

注：

22

（1）J-V快扫,当V0=0V时，J0=23.68mA/cm（非稳态短路电流）；当J9=0mA/cm

时，V9=1.060V（非稳态开路电压）；当达到非稳态最大输出功率时，VTBD,m=0.88V

（即Vmax=0.88V）。

（2）根据快速测试的得到的被测太阳电池非稳态开路电压值，通过持续检测电

流信号（每隔1s取一次测试值）直至开路电压的电压值的相对变化在5.0%以内，

确定待测太阳电池的准稳态开路电压值（Vs,oc=1.053V）；

（3）选取零电压（短路）点至开路电压点中的8处(共10处测量点)偏置电压点

在零电压点与最大功率点之间取3处电压点分别为：

V1=0.50×VTBD,m、

V2=0.80×VTBD,m、

V3=0.90×VTBD,m，

准稳态开路电压点与最大功率点之间取5处电压点分别为：

V4=VTBD,m、

V5=0.15×Vs,oc+0.85×VTBD,m、

V6=0.45×Vs,oc+0.55×VTBD,m、

V7=0.6×Vs,oc+0.4×VTBD,m、

V8=0.8×Vs,oc+0.2×VTBD,m，

所有偏置电压点的有效位数均保留到测试仪器最小有效位数。

4.结论

十点准稳态测试法的测试结果与电流-电压(I-V)特性快速测试法相近，受测

器件的各项参数均相差不大。

另外，待器件受光稳定后，十点准稳态拟合法的每点电流波动较小，说明受

测样品在特定的偏压下电流输出维持稳定，保证测量结果的可靠性。

常州大学

江南大学

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十点准稳态测试法测试报告

1.被测样品

所有样品均为小面积钙钛矿单结太阳电池，详细信息如表1.1所示。

表1.1被测样品的详细信息

样品样品样品尺寸电池区域尺寸器件背面电极

编号形式(mm)(mm)结构材料

1电池3.2*3.2mm23*3mm2正式金

样品1为电池，未封装，样品整体面积为1.6*2.5cm2，覆盖遮光板后的子

电池面积为0.09cm2。正面基底材料为玻璃；背面暗区为钙钛矿电池薄膜，亮

区为金属电极。其中，金属电极外框为与正面透明电极导通的公共电极，中间X

条电极与X个通道子电池背面分别导通，如图1.1所示。

图1.1样品电池正面（左）、正面带遮光板（中）和背面（右）

2.测试设备和方法

测试光源为AAA级稳态太阳模拟器，型号为NewportOriel94043A,使用PVM

900;2×2SiBK7windowSi标准电池矫正光谱，其中，Mfactor=0.9398)，电

性能测试设备为Keithley2400型多功能源表，数据采集使用USB转RS232采集

数据，其中，NPLC设置0.1(兼顾测试速度和精度)，正反扫数据delay间隔10ms

测试电池样品过程中，光源辐照度设置为1000W/m2。被测电池置于测试夹

具中悬空置于光场中，光源由下至上照射电池正表面，使用源表分别进行电流-

电压(I-V)特性快速测试法(方法1)与十点准稳态拟合法(方法2)，两种测试方法的

执行步骤均参照“钙钛矿太阳电池及组件的电流-电压(I-V)特性测量方法”标准

草案执行。

3.数据分析

1

3.1样品1（电池/正式/金电极）的电流-电压(I-V)特性快速测试法

该测试执行在通道1上，进行电流-电压(I-V)特性快速测试法测试。其结果

如图3.1所示

图3.1电流-电压(I-V)特性快速测试法结果：(a)为正向扫描的测试曲线；(b)为反向扫描

的测试曲线

受测器件的光电参数如表3.1总结：

表3.1被测样品的光电参数

开路电短路电流密填充因子光电转换

扫描方向

压(V)度(mA/cm2)(%)效率(%)

正向1.0623.6978.0019.76

反向1.0523.6574.7818.57

可以看出，受测器件的开路电压与短路电流密度均相差不大，导致器件光电

转换效率的偏差来源主要是由于扫描过程中填充因子的变化。最终器件的迟滞效

应因子为：

PCEFPCER19.7618.57

HI=×100%=×100%=3