太陽(yáng)模擬器測(cè)試非晶硅薄膜的注意事項(xiàng)

　　太陽(yáng)電池，也稱(chēng)為光伏電池，是將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的器件，而測(cè)量太陽(yáng)能電池的效率是通過(guò)用輻射強(qiáng)度計(jì)測(cè)定入射太陽(yáng)光的功率和測(cè)量電池在最大功率點(diǎn)產(chǎn)生的電功率的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用這種方法存在的困難是被測(cè)電池的性能在很大程度上取決于太陽(yáng)光光譜成分，但是光譜成分的精確程度受到季節(jié)變化、地區(qū)差異和氣候條件等各種因素的影響，加上輻射強(qiáng)度計(jì)刻度誤差，使測(cè)量結(jié)果難以精確和穩(wěn)定。在大多生產(chǎn)廠家，使用模擬太陽(yáng)光的室內(nèi)模擬器進(jìn)行太陽(yáng)能電池效率的測(cè)試，室內(nèi)模擬器的光強(qiáng)和光譜分布是用經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光定標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)片來(lái)校準(zhǔn)的。

　　目前一些實(shí)驗(yàn)室或者測(cè)試機(jī)構(gòu)，經(jīng)常用晶硅太陽(yáng)電池作為標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)測(cè)試非晶硅薄膜" title="非晶硅薄膜">非晶硅薄膜" title="非晶硅薄膜">非晶硅薄膜" title="非晶硅薄膜">非晶硅薄膜" title="非晶硅薄膜">非晶硅薄膜太陽(yáng)電池，導(dǎo)致嚴(yán)重的測(cè)量誤差，從而使得很多人對(duì)非晶硅薄膜的性能產(chǎn)生質(zhì)疑。

　　那么，如何正確比較不同材料，工藝的太陽(yáng)電池的好壞或者適用性呢？在此，大致描述一下太陽(yáng)模擬器測(cè)試非晶硅薄膜的注意點(diǎn)。

　　為了比較和評(píng)價(jià)太陽(yáng)電池，人們制定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件。實(shí)用地面應(yīng)用的太陽(yáng)電池的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件為：光譜為AM1.5，輻照度為1000瓦/平方米,測(cè)試溫度為25攝氏度。（AM：Air Mass 大氣質(zhì)量；太陽(yáng)光在大氣層外垂直輻照時(shí)為AM0光譜；太陽(yáng)光在地球表面垂直輻照時(shí)為AM1光譜；當(dāng)太陽(yáng)天頂角48.2度時(shí)，為AM1.5光譜）。

　　采用標(biāo)定過(guò)的參考電池為基準(zhǔn)，為了使這個(gè)測(cè)量方法能夠得到準(zhǔn)確的結(jié)果，必須滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：

　　一、在特定的范圍內(nèi)，參考電池和被測(cè)電池對(duì)不同波長(zhǎng)的光譜響應(yīng)必須一致。這個(gè)條件通常要求參考電池和被測(cè)電池是由同種半導(dǎo)體材料并用相似的生產(chǎn)工藝制成。

　　二、在特定范圍內(nèi)，用來(lái)做比較測(cè)試的光源的光譜成分必須接近標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜成分。目前比較常見(jiàn)的脈沖氙燈光源模擬器，光譜接近太陽(yáng)光，但是紅外部分（800納米至1100納米）較標(biāo)準(zhǔn)AM1.5光譜而言非常豐富，失配嚴(yán)重。

　　非晶硅太陽(yáng)電池電性能測(cè)試方法從原則到具體程序都和單晶硅、多晶硅太陽(yáng)電池電性能測(cè)試相同，但必須注意以下幾點(diǎn)區(qū)別，否則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的測(cè)量誤差。

　　第一、校準(zhǔn)輻照度：應(yīng)選用恰當(dāng)?shù)?、?zhuān)用于非晶硅太陽(yáng)電池測(cè)試的非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池來(lái)校準(zhǔn)輻照度。如果采用單晶硅或者多晶硅太陽(yáng)電池作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)輻照度，將會(huì)得到毫無(wú)意義的測(cè)試結(jié)果。當(dāng)然，按照光譜失配的理論，如果所選的用的測(cè)試光源十分理想，那么，即使用單晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池校準(zhǔn)輻照度也能獲得正確的結(jié)果，當(dāng)然，這個(gè)在一般生產(chǎn)或者實(shí)驗(yàn)室是很難做到的。

　　第二、光源：用于非晶硅太陽(yáng)電池電性能測(cè)試的太陽(yáng)模擬器的光源應(yīng)盡可能選用在300納米到800納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)，光譜特性非常接近AM1.5太陽(yáng)光譜。

　　第三、光譜響應(yīng)：太陽(yáng)電池的光譜響應(yīng)就是當(dāng)某一波長(zhǎng)的光照射在電池表面上時(shí)，每一光子平均所能收集到的載流子數(shù)。由于用不同材料和工藝制造的太陽(yáng)電池的光譜響應(yīng)差異很大，同時(shí)考慮電池的光譜響應(yīng)和光源的光譜分布這兩個(gè)因素就能夠得到更好的測(cè)量結(jié)果；更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，多結(jié)薄膜電池中各結(jié)的電流匹配也需要對(duì)每結(jié)的光譜響應(yīng)做出精確的測(cè)量。非晶硅太陽(yáng)電池的光譜響應(yīng)特性與所加偏置光及偏置電壓有關(guān)，在非標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行測(cè)試和換算時(shí)應(yīng)注意相關(guān)條件。

　　非晶硅的光譜響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為400納米到800納米，而單晶硅光譜響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為400納米到1100納米。由于模擬器用氙燈光源的光譜在800nm到1100nm的紅外區(qū)段的光譜比標(biāo)準(zhǔn)的AM1.5的光譜更為豐富。采用單晶硅標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)定太陽(yáng)模擬器來(lái)測(cè)非晶硅太陽(yáng)電池，在 800納米到1100納米波段對(duì)非晶硅太陽(yáng)電池電流沒(méi)有任何貢獻(xiàn)，但對(duì)單晶硅太陽(yáng)電池的電流有著非常大的貢獻(xiàn)，這就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的失配，導(dǎo)致非晶硅太陽(yáng)電池的電流大幅度被壓低，引起嚴(yán)重的測(cè)量誤差。