鈣鈦礦太陽能電池的光譜響應(yīng)始于300nm,止于800nm,在300nm 至400nm的紫外光范圍,就有很高的光譜吸收能力,在可見光400nm 至700nm的光譜范圍,其光譜吸收能力達(dá)到最高。
這就對測量設(shè)備提出一些特別的要求:光譜響應(yīng)測量系統(tǒng)必須從300nm開始就有非常良好的測量精度和很高的信噪比。由于 石英燈所含的300nm-400nm紫外光能量很小,進(jìn)入單色儀,經(jīng)過光柵(Grating)之后從狹縫(slit)出來的紫外光幾乎沒有或者容易被環(huán)境光所淹沒。對于采用單一光源--石英燈的光譜響應(yīng)測量系統(tǒng)幾乎就很難測量出鈣鈦礦太陽能電池在300nm至350nm的光譜響應(yīng)。即使采用氙燈作為光源,它有非常豐富的紫外光能量,但在:300nm-400nm紫外光能 量相對于500nm-700nm的可見光譜能量,其比例非常低。所以當(dāng)它們同時或者濾光之后進(jìn)入單色儀,經(jīng)過光柵(Grating)之后從狹縫(slit)出來的紫外光也幾乎被光源本身的雜散光所淹沒。因此光譜響應(yīng)測量系統(tǒng)采用的單色儀必須要有非常高的雜散光抑制能力(Straylight Suppression)。通常,聚焦長度(focus length)較長(F > 300mm)的單色儀,會有比較好的雜散光抑制能力。
2. 鈣鈦礦太陽能電池的I-V特性測量:
2.1 精確測量太陽能模擬器的光譜:
太陽能模擬器是I-V測量系統(tǒng)的核心部件,參考IEC標(biāo)準(zhǔn),A級模擬器必須具備的光譜范圍是400nm 至1100nm,它覆蓋了硅電池組件的實際應(yīng)用的光譜范圍。經(jīng)了解,鈣鈦礦太陽能電池在光譜300nm至400nm的紫外光已經(jīng)有了非常高的光譜吸收能力。顯然即使是如圖示Fig.3 所示的常規(guī)A級太陽能模擬器,也不一定能滿足精確測量鈣鈦礦太陽能電池的要求。在實際選購的時候,我們更希望了解模擬器在300nm 至800nm的實際光譜能量分布情況,如附圖Fig.4所示。
目前市場上用來測量模擬器光譜的手提式光譜功率計(Spectroradiometer),都采用柔性光纖將光導(dǎo)入由CCD作為感光傳感器的分光儀。如圖Fig.5所示,許多柔性光纖的傳導(dǎo)光譜范圍也只是從400nm開始。所以精確測量模擬器在300nm至400nm的光譜能量,需要采用特別的光纜,它的傳導(dǎo)光譜范圍覆蓋UV-VIS。同時分光儀采用的CCD感光傳感器件最好是UV增強(qiáng)型的。
2.2精確定標(biāo)太陽能模擬器的光強(qiáng):1000W/m2 @AM1.5G 光譜
通常,我們都會用一種稱之為“參考電池片,Reference solar cell” 的標(biāo)準(zhǔn)電池片去定標(biāo)模擬器的光強(qiáng)。需要注意的是,參考電池片也有不同的光譜響應(yīng)范圍。如果采用的是具有單晶硅太陽能電池光譜特性的參考電池片,它所標(biāo)定的是光譜范圍300nm至1200nm的光譜的平均功率。和我們希望精確定標(biāo)的光譜范圍:300nm 至800nm 有時會有相當(dāng)大的差別。解決的方法之一是選擇一種參考電池片具有和鈣鈦礦太陽能電池類似的光譜響應(yīng)范圍,如圖Fig.6所示, KG3的參考電池片,它的光譜響應(yīng)范圍在300nm 至 900nm。
如果選用的太陽能模擬器具有如圖Fig.4所示的光譜匹配度(±10%),采用上述的KG3 參考電池定標(biāo)出的模擬器光強(qiáng),已經(jīng)能夠滿足日常的測試要求。如果需要更準(zhǔn)確的測量鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率,那就需要采用額外的兩種方法。
方法一:光譜失配因子修正:M系數(shù)