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量子效率测量在晶硅电池封装功率损失研究中的应用

2013-7-15 17:00| 发布者: Eva| 查看: 16748| 评论: 0|原作者: 杨伟强

摘要: 摘要:本文简单介绍了量子效率测量的原理以及在太阳能电池、组件研究中的应用。通过对不同类型晶体硅太阳电池以及不同玻璃封装前后量子效率的测量,分析了不同电池和玻璃匹配对于封装前后量子效率的影响,为优化电池 ...
摘要:本文简单介绍了量子效率测量的原理以及在太阳能电池、组件研究中的应用。通过对不同类型晶体硅太阳电池以及不同玻璃封装前后量子效率的测量,分析了不同电池和玻璃匹配对于封装前后量子效率的影响,为优化电池封装工艺,提高组件性能提供了改善方向。

  关键词:量子效率;封装功率损失

  中图分类号:TK514文献标识码:A

  0引言

  太阳能电池的检测有很多方面,不过在实际中用到最多的这伏安特性检测和量子效率检测。伏安特性检测是通过分析亮场和暗场的I-V特性可以得到,量子效率,quantum efficiency:或称光谱响应,或光电转化效率IPCE(Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency)等,广义来说,就是太阳能电池的光电特性在不同波长光照条件下的数值,所谓光电特性包括:光生电流、光导等。

  通过量子效率检测结果不仅可以清楚地得到太阳电池的光谱响应分布,而且还可以从QE计算出真实的光生电流值,即真实的短路电流值Isc,如下式(1)所示,式中PAMN(λ)为给定标准条件下大气质量为N(单位W/m2·μm)的太阳光谱辐照度,Sa(λ)为太阳能电池绝对光谱响应。所以量子效率测量太阳能研发、生产过程中各项工作都有重要指导意义。

 

 (1)

  晶硅太阳能电池一般不作为直接的发电元件使用,要进行一系列的组装工艺将电池密封在超白玻璃、EVA粘合剂、背板等材料中,以起到阻隔空气、水汽、污染物侵蚀和机械损伤而保证长期可用的目的。虽然超白玻璃和EVA都是透明材料,但在电池封装之后还是存在组件的实际输出功率小于电池的标称功率值之和,我们称之为封装功率损失(Cell-to-module power lose)。如果封装损失值过高,则组件输出功率较低,一方面可能不能满足客户的需求,另一方面也将使电池实际应用的功率发生折扣势必增加组件的生产成本。

  本文就是结合电池在经过不同玻璃封装之后,考察其封装前后的不同波段的量子效率变化情况,以此来验证不同玻璃对于封装功率损失的影响。

  1测量原理与实验设计

  1.1QE的测量原理


  广义上说,量子效率QE(Quantum Efficiency)是指太阳能电池产生的电子-空穴对数目与入射到太阳能电池表面的光子数目之比。太阳能电池的量子效率与太阳能电池对各个波长的光谱响应有着密切的关系。

  在有效的光谱范围内,理想情况下量子效率要么是1(E>Eg),要么是0(EEg光子也未必能被电池所吸收,假如被吸收,吸收后产生的电子-空穴对未必能有效分离,即使有效分离了也未必能被电极所收集。所以量子效率又分为外部量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)和内部量子效率(Internal Quantum Efficiency,IQE)以分别衡量电池对光的吸收和转换的能力。
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