太阳能电池的测试.PPT课件
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光电池测试(太阳能电池)
11
（3）直流测量法和交流测量法
直流法：对光源不加调制时进行的测量。 直流法：对光源不加调制时进行的测量。 特点：测量过程简单，但测量信号偏小时测试结果不精确。 特点：测量过程简单，但测量信号偏小时测试结果不精确。 适用于光谱响应较高的晶硅太阳能电池和化合物半导体电池。 适用于光谱响应较高的晶硅太阳能电池和化合物半导体电池。 交流法：对光源施加调制（斩波器和锁定放大器）时进行的测量。 交流法：对光源施加调制（斩波器和锁定放大器）时进行的测量。 特点：测量过程不需屏蔽，抑噪能力强，但光路和电路相对复杂。 特点：测量过程不需屏蔽，抑噪能力强，但光路和电路相对复杂。 适用于光谱响应较低的太阳能电池，如非晶硅薄膜电池。有时， 适用于光谱响应较低的太阳能电池，如非晶硅薄膜电池。有时， 为避免光伏电池的非线性效应，还加入了一定强度的偏置光源。 为避免光伏电池的非线性效应，还加入了一定强度的偏置光源。 交流法不适于染料电池，因为其光电转化过程机理与传统的PN 交流法不适于染料电池，因为其光电转化过程机理与传统的 结电池不同，响应较慢， 结电池不同，响应较慢，因此斩波频率的大小以及信号频率耦合 都会引起其测量结果偏移。 都会引起其测量结果偏移。
第二步，是对待测探测器进行实际测量。此时，参考探测器的位置不变， 第二步，是对待测探测器进行实际测量。此时，参考探测器的位置不变，待测探测器放 标准探测器的位置 所得到的测量结果分别为： 的位置， 在标准探测器的位置，所得到的测量结果分别为：
I T 2 ( λ ) = S T ( λ ) ∗ φ 2 (λ ) ∗ R (λ )
I R1 (λ ) = S R (λ ) ∗ φ1 (λ ) ∗ R(λ )
I T 2 (λ ) = S T (λ ) ∗ φ 2 (λ ) ∗ T (λ )
（3）直流测量法和交流测量法
直流法：对光源不加调制时进行的测量。 直流法：对光源不加调制时进行的测量。 特点：测量过程简单，但测量信号偏小时测试结果不精确。 特点：测量过程简单，但测量信号偏小时测试结果不精确。 适用于光谱响应较高的晶硅太阳能电池和化合物半导体电池。 适用于光谱响应较高的晶硅太阳能电池和化合物半导体电池。 交流法：对光源施加调制（斩波器和锁定放大器）时进行的测量。 交流法：对光源施加调制（斩波器和锁定放大器）时进行的测量。 特点：测量过程不需屏蔽，抑噪能力强，但光路和电路相对复杂。 特点：测量过程不需屏蔽，抑噪能力强，但光路和电路相对复杂。 适用于光谱响应较低的太阳能电池，如非晶硅薄膜电池。有时， 适用于光谱响应较低的太阳能电池，如非晶硅薄膜电池。有时， 为避免光伏电池的非线性效应，还加入了一定强度的偏置光源。 为避免光伏电池的非线性效应，还加入了一定强度的偏置光源。 交流法不适于染料电池，因为其光电转化过程机理与传统的PN 交流法不适于染料电池，因为其光电转化过程机理与传统的 结电池不同，响应较慢， 结电池不同，响应较慢，因此斩波频率的大小以及信号频率耦合 都会引起其测量结果偏移。 都会引起其测量结果偏移。
第二步，是对待测探测器进行实际测量。此时，参考探测器的位置不变， 第二步，是对待测探测器进行实际测量。此时，参考探测器的位置不变，待测探测器放 标准探测器的位置 所得到的测量结果分别为： 的位置， 在标准探测器的位置，所得到的测量结果分别为：
I T 2 ( λ ) = S T ( λ ) ∗ φ 2 (λ ) ∗ R (λ )
I R1 (λ ) = S R (λ ) ∗ φ1 (λ ) ∗ R(λ )
I T 2 (λ ) = S T (λ ) ∗ φ 2 (λ ) ∗ T (λ )
钙钛矿太阳能电池课件PPT
Efficient planar heterojunction perovskite solar cells by vapour deposition
Nature 501, 395 (202X) 英国牛津大学Henry Snaith小 组，15.4%
Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells
染料敏化电池的研发方向和内容
光阳极膜性能的提高。制备电子传导率高、抑制电荷 复合的高性能多孔半导体膜，并优化膜的性能；改进 制膜的方法，使其工艺更简单、成本更低；寻找其它 可代替TiO2 的氧化物半导体。
染料敏化效果的提高。设计、合成高性能的染料分子， 并改善分子结构，提高电荷分离效率，使染料具有更 优异的吸收性能和光谱吸收范围；充分利用多种染料 的特征吸收光谱的不同，研究染料的协同敏化，拓宽 染料对太阳光的吸收光谱。
光敏层，即钙钛矿光吸收层，接受光照激发产生光电 子，注入到多孔半导体层。后来的研究发现，该光敏 层同时具有电子传输功能。
空穴传输材料，捕获空穴，代替传统染料敏化电池中 的电解液，对于制造全固态敏化电池是一个大的突破。
金属电极，即背电极，在染料敏化电池结构中相当于 对电极。
Michael Gratzel小组的最新成果
钙钛矿太阳能电池
《科学》杂志评选202X年度十大科学突 破，第3项。钙钛矿型太阳能电池: 一种 新时代的太阳能电池材料在过去的这一 年中获得了大量的关注，它们比那些传 统的硅电池要更便宜且更容易生产。钙 钛矿电池还没有像商用太阳能电池那样 有效，但它们正在快速不断地得到改善。
美国宾州大学的Andrew Rappe研究组，将钙 钛矿结构的铁电晶体用于光伏转换，提高光吸 收效率，号称转换效率可达50%以上。目前只 是材料和结构的设想，尚未制作出实际器件。
Nature 501, 395 (202X) 英国牛津大学Henry Snaith小 组，15.4%
Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells
染料敏化电池的研发方向和内容
光阳极膜性能的提高。制备电子传导率高、抑制电荷 复合的高性能多孔半导体膜，并优化膜的性能；改进 制膜的方法，使其工艺更简单、成本更低；寻找其它 可代替TiO2 的氧化物半导体。
染料敏化效果的提高。设计、合成高性能的染料分子， 并改善分子结构，提高电荷分离效率，使染料具有更 优异的吸收性能和光谱吸收范围；充分利用多种染料 的特征吸收光谱的不同，研究染料的协同敏化，拓宽 染料对太阳光的吸收光谱。
光敏层，即钙钛矿光吸收层，接受光照激发产生光电 子，注入到多孔半导体层。后来的研究发现，该光敏 层同时具有电子传输功能。
空穴传输材料，捕获空穴，代替传统染料敏化电池中 的电解液，对于制造全固态敏化电池是一个大的突破。
金属电极，即背电极，在染料敏化电池结构中相当于 对电极。
Michael Gratzel小组的最新成果
钙钛矿太阳能电池
《科学》杂志评选202X年度十大科学突 破，第3项。钙钛矿型太阳能电池: 一种 新时代的太阳能电池材料在过去的这一 年中获得了大量的关注，它们比那些传 统的硅电池要更便宜且更容易生产。钙 钛矿电池还没有像商用太阳能电池那样 有效，但它们正在快速不断地得到改善。
美国宾州大学的Andrew Rappe研究组，将钙 钛矿结构的铁电晶体用于光伏转换，提高光吸 收效率，号称转换效率可达50%以上。目前只 是材料和结构的设想，尚未制作出实际器件。
有机太阳能电池课件
透明导电氧化物
如氧化铟锡（ITO），具有 高透光率、低电阻率，常 用作电池的阳极。
金属电极
如铝、银等，具有良好的 导电性和稳定性，常用作 电池的阴极。
碳电极
如石墨烯、碳纤维等，具 有高导电性、低成本和环 境友好性，是电极材料的 新兴选择。
电池结构
• 单异质结结构：由单一活性层夹在两个不同电极之间构成，简单且易于制备。 • 双异质结结构：由两种不同活性层材料组成，能够拓宽光谱吸收范围，提高光电转换效率。 • 叠层结构：将多个单电池按一定方式叠加起来，能够充分利用太阳光，并提高开路电压和填充因子。 • 这些材料与结构是有机太阳能电池的核心组成部分，深刻影响着电池的性能和效率。通过不断优化材料选择与结构设计，
VS
寿命
太阳能电池的寿命是指其在正常使用条件 下性能衰减到一定程度所需的时间。提高 有机太阳能电池的寿命需要优化材料和器 件结构，降低载流子复合、界面缺陷等不 利因素。同时，合适的封装技术和存储条 件也可以延长有机太阳能电池的寿命。
05
有机太阳能电池的未来发展与挑 战
提高光电转换效率的途径
活性层材料设计与优化
影响因素
光电转换效率受到多种因素影响，包括吸收光谱匹配、载流子迁移率、激子解离效率、电荷收集效率 等。提高这些方面的性能可以有效提升有机太阳能电池的光电转换效率。
稳定性与寿命
稳定性
有机太阳能电池在长期使用过程中应保 持良好的性能稳定性。这要求材料具有 良好的光、热、氧稳定性，以及器件结 构的有效封装。
涂膜工艺
旋涂法
将配制好的溶液通过旋涂法涂布在基 底上，形成一层均匀、平整的薄膜。 旋涂速度、溶液浓度和基底温度等因 素都会影响膜厚和膜形貌。
刮刀法
太阳能电池伏安特性wppt课件
+ ++
-- - - -
+++
-- - - -
+ + +++ - --
+ + +++ - --
+ + +++ - --
+ + +++ - --
+ + +++
p型
耗尽区 n型
反偏
实验原理 E内 E外
-- - - -
+++ +
-- - - - +- +- +- +-
+ ++ +
-- - - -
+ ++ +
计算填充因子。
由 为
s
Pmax Pin
100%
计算转换效率。 Pin
入射到电池板上的光功率 Pin =I×S1
本卷须知
在预热光源的时候，需用遮光罩罩住太阳 能电池 。
光源任务及封锁约1 小时期间，温度很高， 请勿触摸。
思索题
太阳能电池的任务原理是什么？
激发出的电子-空穴对在内电场作 用下分别漂移到Ｐ型区和N型区
P
E
I
n
GG
n 型硅基片层
硅光电池构造表示图
PN结两端加负载时就有光生电流流过负载
实验仪器
实验内容
1．太阳能电池的暗伏安特性丈量。 2．开路电压、短路电流与光强关系的丈量。 3．太阳能电池的输出特性丈量。
太阳能电池的暗伏安特性丈量
-- - - -
+++
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+ + +++ - --
+ + +++ - --
+ + +++ - --
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+ + +++
p型
耗尽区 n型
反偏
实验原理 E内 E外
-- - - -
+++ +
-- - - - +- +- +- +-
+ ++ +
-- - - -
+ ++ +
计算填充因子。
由 为
s
Pmax Pin
100%
计算转换效率。 Pin
入射到电池板上的光功率 Pin =I×S1
本卷须知
在预热光源的时候，需用遮光罩罩住太阳 能电池 。
光源任务及封锁约1 小时期间，温度很高， 请勿触摸。
思索题
太阳能电池的任务原理是什么？
激发出的电子-空穴对在内电场作 用下分别漂移到Ｐ型区和N型区
P
E
I
n
GG
n 型硅基片层
硅光电池构造表示图
PN结两端加负载时就有光生电流流过负载
实验仪器
实验内容
1．太阳能电池的暗伏安特性丈量。 2．开路电压、短路电流与光强关系的丈量。 3．太阳能电池的输出特性丈量。
太阳能电池的暗伏安特性丈量
《有机太阳能电池》课件
当前研究
重点在于提高光电转换效率和稳定 性，以及探索新型有机材料和结构 。
未来展望
随着技术的不断进步，有机太阳能 电池有望在可穿戴设备、便携式电 源等领域得到广泛应用。
02
有机太阳能电池的材料
电子给体材料
电子给体材料是用于吸收太阳光并将电子转移到受体材料的有机材料。常见的电子 给体材料包括聚合物和低分子量有机化合物。
工作原理
光吸收
有机太阳能电池中的有机材料能够吸收 太阳光。
激子产生
吸收的光能转化为激子，即电子-空穴 对。
激子分离与传输
激子在有机材料中分离并向电极传输。
电极收集
传输的电子和空穴分别被阴极和阳极收 集，形成电流。
历史与发展
起源
有机太阳能电池的研究始于20世纪 70年代。
早期研究
主要集中在染料敏化太阳能电池和 导电聚合物太阳能电池。Βιβλιοθήκη 未来发展与挑战01
02
03
04
技术创新
随着材料科学和制造技术的进 步，有机太阳能电池的效率和 稳定性将得到进一步提升。
降低成本
通过规模化生产和优化工艺， 降低有机太阳能电池的生产成 本，使其更具市场竞争力。
环境影响
关注有机太阳能电池的废弃处 理和循环再利用，减少对环境
的负面影响。
并网与储能
解决有机太阳能电池的并网控 制和储能技术问题，提高其在 可再生能源系统中的稳定性。
水。
活性层制备
03
共混法
交替堆叠法
热聚合法
将给体和受体材料混合在一起形成活性层 ，是最常用的方法之一。
将给体和受体材料交替堆叠形成多层结构 ，可以提高光电转换效率。
在高能辐射或加热条件下使聚合物材料形 成微晶或高分子链聚集态，具有较高的光 电转换效率和稳定性。
有机柔性太阳能电池课件
特点
具有轻便、可弯曲、可穿戴、可 印刷等优点，同时有机材料来源 广泛，成本低廉，适合大规模生 产。
工作原理
工作原理
有机柔性太阳能电池利用光电效应将太阳光转化为电能。当太阳光照射到有机材 料上时，光子能量被吸收并传递给电子，电子从束缚态跃迁至自由态，形成电流 。
光电效应
光电效应是指光子照射在物质上时，物质吸收光子能量并释放电子的现象。在有 机柔性太阳能电池中，有机半导体材料作为光敏剂吸收太阳光，产生电子-空穴 对，电子和空穴在电场的作用下分离，形成光电流。
光电性能
光电转换效率
有机柔性太阳能电池的光电转换 效率是其重要的性能指标，主要 受到材料、结构、工艺等因素的
影响。
光谱响应范围
有机柔性太阳能电池的光谱响应范 围越宽，其光电转换效率越高，能 够吸收更多的太阳光。
光照稳定性
有机柔性太阳能电池在光照下的稳 定性也是其重要的性能指标，能够 保证其在长时间使用过程中性能的 稳定。
02
有机柔性太阳能电池的材料
有机半导体材料
有机半导体材料是柔性太阳能电池的重要组成部分，它们具有轻便、可弯曲和可折 叠的特性，能够适应不同形状和结构的电池设计。
有机半导体材料的种类繁多，包括共轭高分子、聚合物、小分子等，它们可以通过 不同的合成方法获得。
有机半导体材料的性能与太阳能电池的光电转换效率和稳定性密切相关，因此选择 合适的有机半导体材料是制造高性能柔性太阳能电池的关键。
金属电极材料
金属电极材料在有机柔性太阳能 电池中起到导电的作用，它们需 要具有良好的导电性能和可弯曲
性。
常用的金属电极材料包括铜、银 、铝等，这些金属材料具有较高 的导电性能和稳定性，能够满足
柔性太阳能电池的需求。
具有轻便、可弯曲、可穿戴、可 印刷等优点，同时有机材料来源 广泛，成本低廉，适合大规模生 产。
工作原理
工作原理
有机柔性太阳能电池利用光电效应将太阳光转化为电能。当太阳光照射到有机材 料上时，光子能量被吸收并传递给电子，电子从束缚态跃迁至自由态，形成电流 。
光电效应
光电效应是指光子照射在物质上时，物质吸收光子能量并释放电子的现象。在有 机柔性太阳能电池中，有机半导体材料作为光敏剂吸收太阳光，产生电子-空穴 对，电子和空穴在电场的作用下分离，形成光电流。
光电性能
光电转换效率
有机柔性太阳能电池的光电转换 效率是其重要的性能指标，主要 受到材料、结构、工艺等因素的
影响。
光谱响应范围
有机柔性太阳能电池的光谱响应范 围越宽，其光电转换效率越高，能 够吸收更多的太阳光。
光照稳定性
有机柔性太阳能电池在光照下的稳 定性也是其重要的性能指标，能够 保证其在长时间使用过程中性能的 稳定。
02
有机柔性太阳能电池的材料
有机半导体材料
有机半导体材料是柔性太阳能电池的重要组成部分，它们具有轻便、可弯曲和可折 叠的特性，能够适应不同形状和结构的电池设计。
有机半导体材料的种类繁多，包括共轭高分子、聚合物、小分子等，它们可以通过 不同的合成方法获得。
有机半导体材料的性能与太阳能电池的光电转换效率和稳定性密切相关，因此选择 合适的有机半导体材料是制造高性能柔性太阳能电池的关键。
金属电极材料
金属电极材料在有机柔性太阳能 电池中起到导电的作用，它们需 要具有良好的导电性能和可弯曲
性。
常用的金属电极材料包括铜、银 、铝等，这些金属材料具有较高 的导电性能和稳定性，能够满足
柔性太阳能电池的需求。
《有机太阳能电池》PPT课件
2.有机太阳能电池机理介绍
2.1有机太阳能电池中的基本物理过程：
光的吸收和激子的产生： 光被有机材料吸收后激发有机分 子从而产生激子。
激子的扩散和解离： 通常激子可以被电场、杂质和适 当的界面所解离。
载流子的收集：由于有机太阳能电 池器件的厚度很薄，两个电极的功 函数差值建立起来的电场较强， 可以较为有效地分离自由载流子
聚合物材料：太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并 且聚合物的微观结构和宏观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。 导电性聚合物的分子结构特征是含有大的π电子共扼体系，而聚合物材 料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状态(非晶和结晶)、结 晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。主要的聚 合物材料有聚对苯乙烯(PPv)、聚苯胺(队Nl)和聚唆吩(PTh)以及它们的 衍生物等。
3.3体异质结型有机太阳能电池
物 MEH一PPv和富勒烯(C00)的衍 生物PCBM按一定的比例掺杂制 成体异质结结构，由于两种材料 互相掺杂，掺杂尺寸在几个至几 十纳米之间，这样，在掺杂层内 任何一处形成的激子都可以在其 扩散长度之内到达界面处分离 形成电荷，因而可以获得极高的 激子分离效率。
2005年，A.J.Heeger等人采用在制备电极后再对器件进行热退火处理的方法有 效地提高了电池的能量转换效率，使其光电转换效率达到了5%。
之后，太阳能电池的光电转换效率提高到5.4%左右。
今年7月，由德国的Heliatek公司，巴斯夫公司和德累斯顿大学应用研究所光物理 联合研发的叠层有机太阳能电池转换效率打破了此前5.4%的世界记录，将记录提 高为5.9%。并且该研究项目研究工作将持续到2011年6月。
有机材料合成成本低、功能易于调制、柔韧 性及成膜性都较好;.
太阳能电池优秀课件
2 、光电导效应
电子能量
在光线作用下，电子吸收光
子能量从束缚状态过渡到自由
hv
状态，而引起材料电导率的变
导带 Eg
价带
化，这种现象被称为光电导效
应。
当光照射到半导体光电导材料上时，若光辐
射能量足够强，材料价带上的电子将被激发到导
带,从而使材料中的自由载流子增加，致使材料
的电导变大。
光电导产生的条件
6、温度效应
太阳能电池用半导体的禁带 宽度的温度系数为负，随温度 上升带隙变窄，会使短路电流 略有上升，但同时会使I0增加， Voc下降。
综合所有参数，转换效率随 温度上升而下降。
7、辐照效应 作为卫星和飞船的电源，太阳电池必然暴露
在外层空间的高能粒子的辐照下。高能粒子 辐照时通过与晶格原子的碰撞，将能量传给 晶格，当传递的能量大于某一阈值时，便使 晶格原子发生位移，产生晶格缺陷。这些缺 陷将起复合中心的作用，从而降低少子寿命。 大量研究工作表明，寿命参数对辐照缺陷最 为灵敏，也正因为辐照影响了寿命值，从而 使太阳电池性能下降。
理想情况下的效率
舍弃太阳光中波长大于长波限的光 谱，在理想情况下，能量大于禁带宽 度的光子全部被材料吸收形成光电流， 显然，最大短路电流Isc仅与材料的带隙 有关。
理想情况下Voc为：
Voc
kT q
ln
I ph I0
1
式中Iph为光生电流，I0为二 极管饱和电流：
I0
A
qDn
n2 i
LN nA
图一
将表面制成金字塔型的组织结构，以减少光的反射 量。
将金属电极埋入基板中，以减少串联电阻。(图二)
图二
减少背电极与硅的接触面积，以减少因金属与硅的 接合处引入的缺陷， (图三)
有机太阳能电池PPT课件
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
2000年，5.R.Forrest研究小组通过在有机小分子制备的双层结构太阳能电池器件 的有机层和金属阴极之间插入BCP(Bathocuproine)薄膜层，使得器件的光电转换 效率提高到了2.4%，并且改善了器件的伏安特性曲线，提高了器件的稳定性。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
1.有机太阳能电池的简介：
定义：有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分，基于有机 半导体的光生伏特效应，通过有机材料吸收光子从而实现光电转换 的太阳能电池。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
➢聚合物材料：太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并 且聚合物的微观结构和宏观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。 导电性聚合物的分子结构特征是含有大的π电子共扼体系，而聚合物材 料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状态(非晶和结晶)、结 晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。主要的聚 合物材料有聚对苯乙烯(PPv)、聚苯胺(队Nl)和聚唆吩(PTh)以及它们的 衍生物等。
与前述“肖特基型”电池相比，此种结 构的特点在于引入了电荷分离的机制， 使得在有机材料中产生的激子，可以较 容易地在两种材料的界面处解离以实现 电荷分离，极大的提高了激子解离的效 率，从而获得电池器件效率的增大。
太阳能电池的测试ppt课件
知识回顾
光伏效应
太阳电池发电原理示意图
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
太阳电池的表征参数
光结电正流 向I电ph流ID
n
p
IIphIDIphI0exn q pB k D T V1
测量电池IV特性的原理
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
3.4 电性测试条件
1. 测试项目
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
3.1太阳模拟器
太阳电池是将太阳能转变成电能的半导体器件，从应
用和研究的角度来考虑，其光电转换效率、输出伏安特性 曲线及参数是必须测量的，而这种测量必须在规定的标准 太阳光下进行才有参考意义。如果测试光源的特性和太阳 光相差很远，则测得的数据不能代表它在太阳光下使用时 的真实情况，甚至也无法换算到真实的情况，考虑到太阳 光本身随时间、地点而变化，因此必须规定一种标准阳光 条件，才能使测量结果既能彼此进行相对比较，又能根据 标准阳光下的测试数据估算出实际应用时太阳电池的性能 参数。
标准测试条件：标准太阳光（标准光谱和标准辐照度）、 标准测试温度
使用模拟阳光时，光谱取决于电光源的种类和滤光、反光系统 辐照度可以用标准太阳电池短路电流的标定值来校准。
为了减少光谱失配误差，模拟阳光的光谱应尽量接近标准阳 光光谱，或选用和被测量电池光谱响应基本相同的标准太阳 电池。
光伏效应
太阳电池发电原理示意图
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
太阳电池的表征参数
光结电正流 向I电ph流ID
n
p
IIphIDIphI0exn q pB k D T V1
测量电池IV特性的原理
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
3.4 电性测试条件
1. 测试项目
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
3.1太阳模拟器
太阳电池是将太阳能转变成电能的半导体器件，从应
用和研究的角度来考虑，其光电转换效率、输出伏安特性 曲线及参数是必须测量的，而这种测量必须在规定的标准 太阳光下进行才有参考意义。如果测试光源的特性和太阳 光相差很远，则测得的数据不能代表它在太阳光下使用时 的真实情况，甚至也无法换算到真实的情况，考虑到太阳 光本身随时间、地点而变化，因此必须规定一种标准阳光 条件，才能使测量结果既能彼此进行相对比较，又能根据 标准阳光下的测试数据估算出实际应用时太阳电池的性能 参数。
标准测试条件：标准太阳光（标准光谱和标准辐照度）、 标准测试温度
使用模拟阳光时，光谱取决于电光源的种类和滤光、反光系统 辐照度可以用标准太阳电池短路电流的标定值来校准。
为了减少光谱失配误差，模拟阳光的光谱应尽量接近标准阳 光光谱，或选用和被测量电池光谱响应基本相同的标准太阳 电池。
有机柔性太阳能电池课件
03
电荷收集
自由电子和自由空穴被电极收集，从而形成电路中的电 压，最终实现光能到电能的转换。
应用领域与前景
应用领域
有机柔性太阳能电池可以广泛应用于可穿戴设备、移动电源、智能家居、物联网等领域，满足各种曲面和不规则 表面的供电需求。
前景
随着人们对于移动设备和可穿戴设备的需求不断增长，以及环保意识的加强，有机柔性太阳能电池作为一种轻便、 环保的新型能源转换技术，将会在未来得到更加广泛的应用和推广。同时，随着技术的不断进步和成本的不断降 低，有机柔性太阳能电池的应用领域也将进一步拓展。
讨论与改进方向
探讨实验中遇到的问题及 可能的原因，提出改进方 案和未来研究方向。
实验报告与总结评估
实验报告内容
包括实验目的、原理、设备、步骤、结果、分析讨论等部分。
总结评估
总结实验过程中的经验教训，评估实验成果的创新性、实用性和科学性，为后续研究和应用提供参考。
1.谢谢聆 听
溶液加工技术是有机柔性太阳能电池常用的制造技术之一。它通过将光伏材料和 电极材料溶解在适当的溶剂中，形成溶液，然后采用旋涂、喷涂等方法将溶液涂 布在基底上，再通过干燥、退火等步骤得到太阳能电池器件。
卷对卷制造技术
卷对卷制造技术是一种高速、大规模的制造技术，适用于有机柔性太阳能电池的 批量生产。它采用连续的卷材作为基底，通过连续涂布、干燥、切割等工艺步骤， 实现太阳能电池的高效制造。
有机柔性太阳能电池实验与实 践
05
实验设备与方法
设备介绍
有机柔性太阳能电池实验需要使用光谱响应测量系统、电化 学工作站、太阳能模拟器等专业设备。
方法概述
实验采用溶液法、真空蒸镀法等方法制备有机柔性太阳能电 池，并对其性能进行测试和分析。
《太阳能电池》课件
交通工具用电
太阳能汽车
利用太阳能电池板为电动汽车提供动力，减少对传统能源的依赖。
太阳能飞机
在飞机上安装太阳能电池板，为飞机提供辅助动力，减少燃油消耗。
04
太阳能电池的优缺点
优点
环保性
太阳能电池利用太阳能 进行发电，不产生任何 污染物，对环境友好。
可持续性
太阳能资源丰富，且可 再生，使用太阳能电池 有助于实现能源的可持
多元化应用
除了家庭和工业应用外，太阳 能电池在交通、航空航天等领
域的应用也将得到拓展。
05
太阳能电池的制造与维护
制造过程
制造流程
制造设备
从原材料的选取、加工、组装到成品 测试，太阳能电池的制造过程需要经 过多个环节。
制造太阳能电池需要一系列专业设备 ，包括晶体生长炉、表面处理设备、 电极制备设备等。
更换损坏组件
对于损坏或老化严重的组件，需要及时更换，以保证整个系统的 稳定性和效率。
使用注意事项
安装角度与方向
安装太阳能电池板时，应考虑当地的气候和太阳高度角，使电池 板与太阳光垂直，以获得最大的能量转换效率。
避免遮挡
确保太阳能电池板周围没有遮挡物，以免影响光线的照射和能量的 转换。
定期检查系统
定期检查整个太阳能发电系统，包括电池板、控制器和储能设备等 ，确保系统正常运行并延长使用寿命。
商业用电
商业屋顶光伏电站
大型商业建筑如商场、办公楼等可安 装太阳能电池板，满足部分电力需求 ，降低运营成本。
光伏照明系统
太阳能路灯、景观灯等为商业区提供 照明，节能环保且维护成本低。
公共设施用电
01
公共建筑如图书馆、博物馆等可 利用太阳能电池板提供部分电力 ，降低建筑运营成本。
《太阳能电池》PPT课件
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6
太阳能电池的原理
• 最基本的原理——光伏效应(Photovoltaic Effect缩写PV)
• 太阳能电池(光伏)材料主要包括：产生光 伏 效应的半导体材料、薄膜衬底材料、减反 射膜材料、电极与导线材料、组件封装材 料等。
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7
• 电池的分类 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 薄膜光伏电池
目前对于某一种光电池材料，只是与其对应的光 谱段。所以，对单晶硅能量转化的效率的理论极限为 27.8%。太阳光中有大量的低能长波光子，降低了太阳 能电池的效率。
提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考 虑的两个因素，对于目前的硅系太能电池，要想再进 一步提高转换效率是比较困难的。
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新型太阳能电池 ——铁电太阳能电池
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单晶硅太阳能电池
• P型晶体硅经过掺杂磷可 得N型硅，形成P－N结。
• 当光线照射太阳电池 表面 时，一部分光子被硅材料 吸收；光子的能量传递给 了硅原子，使电子发生了 越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位 差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会 有电流流过外部电路产生 一定的输出功率。
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在军事上的应用
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在航空领域的应用
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卫星上的太阳能电池
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在生活中的应用
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汽车上的太阳能电池
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18
电动玩具上的太阳能电池
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19
在公共设施上的应用
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在工农业上的应用
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5
3.填充因子（FF）：
最大输出功率与开路电 压和短路电 流乘积之比
FF Pm VmIm VocIsc VocIsc
4.转换效率（η）：
太阳电池的最大输出功率与照射到太阳电池的总辐射能Pin之比
I mVm Pin
.
6
太阳电池测试
通过模拟太阳灯 光照射到电池片 表面 测试太阳电池的 电性能参数
.
8
二、太阳辐射的基本特性
1.辐照度
通常称为“光强”，即入射到单位面积上的光功率，单位 是W/m2或mW/cm2。
对空间应用，规定的标准辐照度为1367W/m2，对地面应 用，规定的标准辐照度为1000 W/m2。实际上地面阳光和很 多复杂因素有关，这一数值仅在特定的时间及理想的气候和 地理条件下才能获得。地面上比较常见的辐射照度是在 600~900 W/m2范围内，除了辐照度数值范围以外，太阳辐射 的特点之一是其均匀性，这种均匀性保证了同一太阳电池方 阵上各点的辐照度相同。
地面所经过的路程为大气层厚度的1.5倍时，其光谱为标准地面
太阳光谱，简称AM1.5标准太阳光谱。此时太阳的天顶角为
48.19，原因是这种情况在地面上比较有代表性。
.
10
3.发光强度
发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写 cd。1cd是指单色光源（频率540X1012HZ，波长0.550微米） 的光，在给定方向上的单位立体角内发出的光强度，光源辐 射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度 （sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4 。
D
Rsh
qV I IphI0expnkBT1
.
4
1.短路电流:当太阳电池的输出端短路时，V = 0 （VD≈0），得:
Isc Iph
影响因素：面积、光强、温度
2.开路电压:当太阳电池的输出端开路时，I = 0，得:
VocnkqBTlnIIs0c 1
影响因素：光强、温度、材料特性
负载伏–安特性曲线如图所示
光伏发电技术基础
山东理工职业学院
.
1
第三章 太阳能电池的测试
.
2
知识回顾
光伏效应
太阳电池发电原理示意图
.
3
太阳电池的表征参数
光结电正流 向I电ph流ID
n
p
IIphIDIphI0exn q pB k D T V1
负载 Rs
I 如果忽略太阳电池的串联电阻Rs,VD 即为太阳电池的端电压V，即
Iph
2.辐照不稳定度的检测
测试平面上同一点的辐照度随时间改变时：
辐照不稳定度＝±（最大辐照度－最小辐照度）/（最大辐
照度＋最小辐照度）
.
15
3.光谱失配误差计算
光谱失配误差= 0 F T ,A 1 . 5 M () F S ,A 1 . 5 M ()B () 1 d
式 中：FT,AM1.5() FS,AM1.5( )
iS,AM1.5( ) IS,AM1.5
.
16
B(λ)-1定义为光谱，表示太阳模拟器光谱辐照度 esim(λ)和AM1.5的光谱辐照度eAM1.5(λ)的相对偏差.
esim ()eAM 1.5()B()1
eAM 1.5
即:
B() esim() eAM1.5()
两种特殊情况下光谱失配误差消失：一种是太阳模拟 器光谱和标准太阳光谱完全一致；另一种是被测太阳电池 的光谱响应和标准太阳电池的光谱响应完全一致。这两种 情况都难以严格实现，后一种更难实现，因为待测电池是 多种多样的。
光透过大气层后被吸收掉一部分，这种吸收和大气层的厚度及
组成有关，因此是选择性吸收，结果导致非常复杂的光谱分布。
而且随着太阳天顶角的变化，阳光透射的途径不同吸收情况也
不同。所以地面阳光的光谱随时都在变化。因此从测试的角度
来考虑，需要规定一个标准的地面太阳光谱分布。目前国内外
的标准都规定，在晴朗的气候条件下，当太阳透过大气层到达
.
9
2.光谱分布
太阳电池对不同波长的光具有不同的响应，就是说辐照度
相同而光谱成分不同的光照射到同一太阳电池上，其效果是不
同的，太阳光是各种波长的复合光，它所含的光谱成分组成光
谱分布曲线，而且其光谱分布也随地点、时间及其它条件的差
异而不同，在大气层外情况很单纯，太阳光谱几乎相当于
6000K的黑体辐射光谱，称为AM0光谱。在地面上，由于太阳
光强：1000W/m2 光谱分布：AM1.5 电池温度：25℃
.
7
一、概述
3.1太阳模拟器
太阳电池是将太阳能转变成电能的半导体器件，从应用 和研究的角度来考虑，其光电转换效率、输出伏安特性曲 线及参数是必须测量的，而这种测量必须在规定的标准太 阳光下进行才有参考意义。如果测试光源的特性和太阳光 相差很远，则测得的数据不能代表它在太阳光下使用时的 真实情况，甚至也无法换算到真实的情况，考虑到太阳光 本身随时间、地点而变化，因此必须规定一种标准阳光条 件，才能使测量结果既能彼此进行相对比较，又能根据标 准阳光下的测试数据估算出实际应用时太阳电池的性能参 数。
分别是被测电池（T）和标准电池（S）在AM1.5状态下的相 对光谱电流，即光谱电流i(λ)与短路电流I之比：
FT,AM1.5( )
iT,AM1.5( ) iT,AM1.5( )d
iT,AM1.5( ) IT,AM1.5
FS,AM1.5( )
iS,AM1.5( ) iS,AM1.5( )d
地面标准阳光条件是具有1000 W/m2的辐照度，AM1.5的 太阳光谱以及足够好的均匀性和稳定性，这样的标准阳光在 室外能找到的机会很少，而太阳电池又必须在这种条件下测 量，因此，唯一的办法是用人造光源来模拟太阳光，即所谓 太阳模拟器。
.
11
三、太阳模拟器分类
1.稳态太阳模拟器 2.脉冲式太阳模拟器
.
12
稳态太阳模拟器 脉冲式太阳模拟器
.
13
模拟器光源
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14
3.2 太阳模拟器光学特性检测
1.辐照不均匀度的检测
辐照不均匀度是对测试平面上不同点的辐照度而言的，当辐 照度不随时间改变时：
辐照不均匀度＝±（最大辐照度－最小辐照度）/（最大辐照度 ＋最小辐照度）×100％
在测量单体电池时，辐照不均匀度应使用不超过待测电池面 积1/4的检测电池来检测。在测量组件时，应使用不超过待测组 件面积1/10的检测电池来检测。
为了改善光谱匹配，最好的方法是设计光谱分布和标准 太阳光谱非常接近的精密型太阳模拟器。