鈣鈦礦太陽能電池測(cè)試方案
一、案例項(xiàng)目簡(jiǎn)介
1.項(xiàng)目背景
鈣鈦礦型太陽能電池(perovskite solar cells),是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池,屬于第三代太陽能電池,也稱作新概念太陽能電池。
2.項(xiàng)目挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)電子負(fù)載加萬用表測(cè)量的效率低下;
進(jìn)口源表的軟件配套開發(fā)不完善。
二、鈣鈦礦材料簡(jiǎn)介
1.鈣鈦礦材料種類
鈣鈦礦晶體為ABX3 結(jié)構(gòu),一般為立方體或八面體結(jié)構(gòu)。
在鈣鈦礦晶體中,B離子位于立方晶胞的中心,被6個(gè)X離子包圍成配位立方八面體,配位數(shù)為6;
A離子位于立方晶胞的角頂,被12個(gè)X離子包圍成配位八面體,配位數(shù)為12,如圖 所示,其中,A離子和X離子半徑相近,共同構(gòu)成立方密堆積。
2.鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)與原理
在接受太陽光照射時(shí),鈣鈦礦層首先吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。因?yàn)檫@些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復(fù)合幾率和較高的載流子遷移率,所以載流子的擴(kuò)散距離和壽命較長(zhǎng)。這些未復(fù)合的電子和空穴分別被電子傳輸層和空穴傳輸層收集,即電子從鈣鈦礦層傳輸?shù)降入娮觽鬏攲樱詈蟊籌TO(導(dǎo)電玻璃電極Indium-tin oxide)收集;空穴從鈣鈦礦層傳輸?shù)娇昭▊鬏攲樱詈蟊唤饘匐姌O收集,通過連接FTO(導(dǎo)電玻璃、Fluorine-doped tin oxide)和金屬電極的電路而產(chǎn)生光電流。
(2)鈣鈦礦電池制作過程
(3)典型成品鈣鈦礦電池片
三、方案說明
1.測(cè)試要求
測(cè)量以下主要參數(shù):
開路電壓Uoc(Open Circuit Voltage);
短路電流Isc(Short-circuit Current);
峰值電壓Um;
峰值電流Im;
峰值功率Pm=UmXIm;
填充因子FF;
轉(zhuǎn)換效率?=Pm(電池片峰值功率)XPin(單位面積入射的光功率)/S(電池片的面積)
……
測(cè)量以下主要參數(shù):
光譜響應(yīng)度;
外量子效率;
內(nèi)量子效率;
反射率;
透射率;
積分短路電流密度;
光束誘導(dǎo)電流
……
2.測(cè)試所需儀表
AA*太陽光模擬器;
標(biāo)準(zhǔn)單晶硅太陽電池(中國(guó)計(jì)量研究院標(biāo)定);
普賽斯S300源表;
樣品探針臺(tái)或者定制夾具;
IV測(cè)試分析軟件;
3.典型測(cè)試指標(biāo)
4.選型依據(jù)
電壓量程及精度;電流量程及精度;
采樣速率高;IV測(cè)試分析軟件功能;
5.測(cè)試鏈接
四、常見技術(shù)問題匯總FQA
1. 與傳統(tǒng)電子負(fù)載和萬用表測(cè)量方案的區(qū)別?
源表集成源與表于一體,集成度高,從硬件上來說接口標(biāo)準(zhǔn),有RS232、GPIB和LAN口,更適 合實(shí)驗(yàn)室和自動(dòng)化測(cè)試線的應(yīng)用。從軟件上來說,指令集的標(biāo)準(zhǔn)化程度高,上位機(jī)軟件開發(fā)容易。
2.與進(jìn)口源表相比有哪些優(yōu)勢(shì)?
普賽斯的S系列源表*對(duì)標(biāo)吉時(shí)利2400,可測(cè)量電壓和電流范圍更寬。軟件上不僅提供指令 集,還支持C++和Labview的SDK包,更便于測(cè)試系統(tǒng)的集成。
3.普賽斯源表可以應(yīng)用于鈣鈦礦哪些測(cè)試領(lǐng)域?
普賽斯的S系列源表可以應(yīng)用于科研、教學(xué)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),也可以應(yīng)用于產(chǎn)線自動(dòng)化測(cè)試。