太阳电池量子效率
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太阳电池量子效率
2020年5月27日星期三
提纲
1. 量子效率的基本概念
2. 量子效率测试仪的基本结构
3. 量子效率的分析与用途
a 太阳光谱 b 单晶硅对光的吸收特性 c 量子效率曲线的定性分析 d 外量子效率和电池短路电流密度 e 偏置光在量子效率中应用 f 偏压在量子效率中应用 d 各种太阳电池的量子效率对比
太阳光谱
单晶硅电池的吸收波段（ 200nm 到1200nm)
单晶硅对光的吸收特性
➢波长小于400nm的光在厚度0.01um 的硅中，就被全部吸收； ➢波长大于1000nm的光在175um的硅中没有被完全吸收；
单晶硅对光的吸收过程
反射光
透射光成为反 射光的一部分
Si
没有透射光谱
量子效率的定性分析
有透射光谱
在175um厚度电池
➢波长小于1000nm的光 基本没有透射，IQE和 EQE 的差别反映的是前 表面减反射膜和硅表面 陷光结构状况
➢波长大于1000nm的光 有透射，IQE和EQE 的 差别反映的是前表面减 反射膜，硅表面陷光结 构状况，电池背表面的 钝化情况
尾巴翘曲程度反映背表 面的钝化和增反射情况
偏置光wenku.baidu.com量子效率中的应用实例
偏置光 过剩载流子
钝化
非晶硅薄膜电池实例
偏压在量子效率中的应用实例
不同种类的太阳电池光谱响
主要不同： ➢光谱响应波段 ➢相同波段利用率
实验室量子效率测试仪功能
IQE EQE 反射率 ➢波长范围：300nm-1400nm ➢最短测量步长：5nm ➢偏置光： 0 到3太阳 ➢偏压： -2.5V 到2.5V
➢内量子效率(Internal Quantum Efficiency, IQE)，太阳能电池的电荷载流 子数目与外部入射到太阳能电池表面的没有被太阳能电池反射回去的，没有 透射过太阳能电池的，一定能量的光子数目之比。
量子效率测试仪的基本结构
斩波器 光源
滤光片
光路
Xe灯光谱与太阳光谱
电路
斩波器的作用其实是为锁相放大器提供一个参比信号，以便于 锁相能够识别出微弱的光电流
4. 物理实验室量子效率测试仪的功能
量子效率的基本概念
广义的量子效率：光敏器件产生的电荷载流子数目与外部入射到光敏性表面 的一定能量的光子数目之比
➢外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)，太阳能电池的电荷载流 子数目与外部入射到太阳能电池表面的一定能量的光子数目之比。
外量子效率和电池短路电流密度
电流与QE的关系公式
短路电流密度
QE 应用实例分析
Figure 5: Internal quantum efficiencies for the longwavelength range of high-efficiency LFC-PERC-type cells applying different rear surface passivation layers.
2020年5月27日星期三
提纲
1. 量子效率的基本概念
2. 量子效率测试仪的基本结构
3. 量子效率的分析与用途
a 太阳光谱 b 单晶硅对光的吸收特性 c 量子效率曲线的定性分析 d 外量子效率和电池短路电流密度 e 偏置光在量子效率中应用 f 偏压在量子效率中应用 d 各种太阳电池的量子效率对比
太阳光谱
单晶硅电池的吸收波段（ 200nm 到1200nm)
单晶硅对光的吸收特性
➢波长小于400nm的光在厚度0.01um 的硅中，就被全部吸收； ➢波长大于1000nm的光在175um的硅中没有被完全吸收；
单晶硅对光的吸收过程
反射光
透射光成为反 射光的一部分
Si
没有透射光谱
量子效率的定性分析
有透射光谱
在175um厚度电池
➢波长小于1000nm的光 基本没有透射，IQE和 EQE 的差别反映的是前 表面减反射膜和硅表面 陷光结构状况
➢波长大于1000nm的光 有透射，IQE和EQE 的 差别反映的是前表面减 反射膜，硅表面陷光结 构状况，电池背表面的 钝化情况
尾巴翘曲程度反映背表 面的钝化和增反射情况
偏置光wenku.baidu.com量子效率中的应用实例
偏置光 过剩载流子
钝化
非晶硅薄膜电池实例
偏压在量子效率中的应用实例
不同种类的太阳电池光谱响
主要不同： ➢光谱响应波段 ➢相同波段利用率
实验室量子效率测试仪功能
IQE EQE 反射率 ➢波长范围：300nm-1400nm ➢最短测量步长：5nm ➢偏置光： 0 到3太阳 ➢偏压： -2.5V 到2.5V
➢内量子效率(Internal Quantum Efficiency, IQE)，太阳能电池的电荷载流 子数目与外部入射到太阳能电池表面的没有被太阳能电池反射回去的，没有 透射过太阳能电池的，一定能量的光子数目之比。
量子效率测试仪的基本结构
斩波器 光源
滤光片
光路
Xe灯光谱与太阳光谱
电路
斩波器的作用其实是为锁相放大器提供一个参比信号，以便于 锁相能够识别出微弱的光电流
4. 物理实验室量子效率测试仪的功能
量子效率的基本概念
广义的量子效率：光敏器件产生的电荷载流子数目与外部入射到光敏性表面 的一定能量的光子数目之比
➢外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)，太阳能电池的电荷载流 子数目与外部入射到太阳能电池表面的一定能量的光子数目之比。
外量子效率和电池短路电流密度
电流与QE的关系公式
短路电流密度
QE 应用实例分析
Figure 5: Internal quantum efficiencies for the longwavelength range of high-efficiency LFC-PERC-type cells applying different rear surface passivation layers.