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对于太阳能电池性能的测量,通常使用有两种方法进行测量,一种是IV伏安特性曲线,另一种就是是光谱响应或者说量子效率测量。伏安特性曲线可以给出基本的电池参数,如短路电流、开路电压、填充因子、电池效率等。而光谱响应给出了更加详细电池性能,甚至包含了表面复合速率[1]、少数载流子扩散长度等参数。 目前太阳能电池的光谱响应广泛地被用于研究材料参数、制作工艺等对电池器件性能的影响。电池对光的响应通常以内量子效率和波长的函数关系表现出来。当单色光入射到一块电池上时会被电池吸收,光强以指数形式衰减: exp(-α(λ)
χ) 其中α 是材料吸收系数,λ 为波长,χ 为距入射表面的距离。于是内量子效率写成: IQE(α)=
下图为一种双面太阳能电池结构示意图。以这种电池为例,通过推导ηC(x),可以计算出发射区、耗尽层、基区的内量子效率IQE,再与实验测得的IQE进行比较,即可得到扩散长度,结深,表面复合速率的值。 根据半导体的理论公式可以计算出不同表面复合速率下,不同深度处光生载流子被结收集的概率ηC(x)。假设在发射区重掺情况下,平衡载流子浓度p0可以写成: , nie和nio是本征载流子浓度和有效载流子浓度,ND和NDeff是掺杂浓度和有效掺杂浓度,∆Eg是禁带宽度的改变量。然后,将少数载流子浓度归一化, p(x)是x处载流子浓度,p0(x)是x處处平衡载流子浓度。然后定义, x=0和x=We分别对应于发射区的表面和结的表面。在上式的帮助下,发射区的 可以写作: |