專利名稱：測量光伏電池用光轉換薄膜外量子效率的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量光轉換薄膜外量子效率的裝置，尤其是用于太陽能電池 的光轉換薄膜的外量子效率的測量。
背景技術：
近幾十年來新能源的研究開發(fā)在世界各國都表現出其越來越重要的戰(zhàn)略意義。在 光伏技術研究領域，各國科研人員在為實現更高光電轉換效率的研究上投入了大量精力。 當今太陽能電池市場仍以單晶硅、多晶硅材料為主，高能光子的很大一部分能量轉化為熱 能而損失了。通過在硅電池表面制備光轉換薄膜，將一個高能光子轉化為多個能量較低的 光子，可以提高太陽能電池的轉換效率。準確地測量光轉換薄膜的量子效率有助于優(yōu)化光 轉換薄膜的性能。然而當前測量光轉換薄膜外量子效率的常用方法對激發(fā)光源有一定要求，常用的 激發(fā)光源有氙燈和各個波長的激光。主要原因是光轉換薄膜外量子效率測量方法有兩個特 征光轉換薄膜外量子效率隨著激發(fā)光強的增加而提高，因此要求激發(fā)光源的強度足夠大； 而且光轉換薄膜外量子效率測量系統中使用的光譜儀對進入積分球內部的光通量有一定 要求，不能超過光譜儀的測量范圍。然而當前的激發(fā)光源主要是通過提高輸入電功率來提 高激發(fā)光強，這樣就很難避免積分球內的光通量超出光譜儀的測量量程。因而只能應用較 低激發(fā)光強，此時測量光轉換薄膜的外量子效率較小，并沒有測量出光轉換薄膜外量子效 率最大值。

實用新型內容技術問題本實用新型的目的是提供一種測量光伏電池用光轉換薄膜外量子效率 的裝置，本實用新型具有測量光轉換薄膜外量子效率穩(wěn)定準確的優(yōu)點，并且適用于整個可 見光范圍，本實用新型在無需提高激發(fā)光源的輸入電功率且不超出光譜儀測量范圍的前提 下，就能提高激發(fā)強度，降低對激發(fā)光源的要求。技術方案測量光伏電池用光轉換薄膜外量子效率的裝置，包括光學積分球、激發(fā)光源及光 譜儀，所述在光學積分球及激發(fā)光源上滑動連接有光學導軌，在光學導軌滑動連接有光學 凸透鏡且光學凸透鏡位于光學積分球與激發(fā)光源之間，在光學積分球上設有用于放置光轉 換薄膜或標準白板的樣品孔，在光學積分球上設有探測孔，所述光譜儀的光纖連接于探測 孔上。有益效果當前的激發(fā)光源主要是通過提高輸入電功率來提高激發(fā)光強，這樣就 很難避免積分球內的光通量超出光譜儀的測量量程。因而只能應用較低激發(fā)光強，此時測 量光轉換薄膜的外量子效率較小，并沒有測量出光轉換薄膜外量子效率最大值。本實用新 型中在激發(fā)光源和樣品之間放置光學凸透鏡，并且將樣品置于凸透鏡的焦點處。在不提高 激發(fā)光源的輸出功率的前提下，通過使用光學凸透鏡，使得照射在光轉換薄膜樣品表面的激發(fā)光強得以成倍提高，因而提高了光轉換薄膜的外量子效率，使得測量效果更加理想，同 時，這些技術措施也使本實用新型的成本得以大大降低。同樣由于使用了光學凸透鏡，并不 需要提高激發(fā)光源的輸出功率，因而入射到光學積分球內部的光通量并沒有顯著增多，不 至于超出光譜儀的測量范圍。因此，使用光學凸透鏡不僅有助于降低對激發(fā)光源的要求，例 如普通的發(fā)光二極管就可以作為激發(fā)光源；而且有助于提高光轉換薄膜外量子效率測量的 準確性。

圖1是測量太陽能電池用光轉換薄膜外量子效率的示意圖。其中有光學積分球 1、光轉換薄膜樣品2、白板3、樣品孔4、積分球入光孔5、光學凸透鏡6、激發(fā)光源7、積分球 支架8、光學凸透鏡支架9、激發(fā)光源支架10、光學導軌11、積分球探測孔12、光纖線13、光 譜儀14、聯接電腦和光譜儀的USB數據線15。
具體實施方式
具體實施方案1在本例中，我們以測量釔鋁石榴石熒光粉薄膜外量子效率為例來說明如何實現本 實用新型。具體步驟如下步驟1將未涂有光轉換薄膜的標準白板3放置于的積分球1樣品孔4處，步驟2調整積分球1、光學凸透鏡6和激發(fā)光源7之間位置，使得光線的焦點位于 樣品表面，步驟3用光譜儀14測量積分球1內的光通量小”步驟4將貼有釔鋁石榴石熒光粉薄膜樣品的白板3替換樣品孔處的標準白板3，重 復步驟2、3，測得積分球內的光通量小2，步驟5用小2除以牝就是光轉換薄膜的外量子效率。具體實施方案2在本例中，我們以測量硅酸鍶熒光粉薄膜外量子效率為例來說明如何實現本實用 新型。具體步驟如下步驟1將未涂有光轉換薄膜的標準白板3放置于的積分球1樣品孔4處，步驟2調整積分球1、光學凸透鏡6和激發(fā)光源7之間位置，使得光線的焦點位于 樣品表面，步驟3用光譜儀14測量積分球1內的光通量小 步驟4將貼有硅酸鍶熒光粉薄膜樣品的白板3替換樣品孔處的標準白板3，重復步 驟2、3，測得積分球內的光通量小2，步驟5用(t2除以牝就是光轉換薄膜的外量子效率。具體實施方案3一種測量光伏電池用光轉換薄膜外量子效率的裝置，包括光學積分球1、激發(fā)光 源7及光譜儀14，所述在光學積分球1及激發(fā)光源7上滑動連接有光學導軌11，在光學導 軌11滑動連接有光學凸透鏡6且光學凸透鏡6位于光學積分球1與激發(fā)光源7之間，在光 學積分球1上設有用于放置光轉換薄膜或標準白板的樣品孔4，在光學積分球1上設有探測孔12，所述光譜儀14的光纖13連接于探測孔12上。所述積分球1直徑小于150毫米，樣 品孔4和入光孔5直徑均小于20毫米。 取光學積分球1、激發(fā)光源7及光譜儀14，在光學積分球1與激發(fā)光源7之間放置 光學凸透鏡6，且使由激發(fā)光源7發(fā)出的經過光學凸透鏡6的激發(fā)光匯聚于光學積分球1 內，在激發(fā)光的匯聚點上放置標準白板3，再利用光譜儀14采集光學積分球1內的光通量， 撤除標準白板3并在激發(fā)光的匯聚點上放置貼有光轉換樣品的白板3，再利用光譜儀14采 集光學積分球1內的光通量，將貼有光轉換樣品的白板3時得到的光通量除以安裝標準白 板3時得到的光通量，其結果為光轉換薄膜外量子效率。
權利要求一種測量光伏電池用光轉換薄膜外量子效率的裝置，包括光學積分球(1)、激發(fā)光源(7)及光譜儀(14)，其特征在于，所述在光學積分球(1)及激發(fā)光源(7)上滑動連接有光學導軌(11)，在光學導軌(11)滑動連接有光學凸透鏡(6)且光學凸透鏡(6)位于光學積分球(1)與激發(fā)光源(7)之間，在光學積分球(1)上設有用于放置光轉換薄膜或標準白板的樣品孔(4)，在光學積分球(1)上設有探測孔(12)，所述光譜儀(14)的光纖(13)連接于探測孔(12)上。
專利摘要一種測量光伏電池用光轉換薄膜外量子效率的裝置，包括光學積分球、激發(fā)光源及光譜儀，所述在光學積分球及激發(fā)光源上滑動連接有光學導軌，在光學導軌滑動連接有光學凸透鏡且光學凸透鏡位于光學積分球與激發(fā)光源之間，在光學積分球上設有用于放置光轉換薄膜或標準白板的樣品孔，在光學積分球上設有探測孔，所述光譜儀的光纖連接于探測孔上。本實用新型具有測量光轉換薄膜外量子效率穩(wěn)定準確的優(yōu)點，并且適用于整個可見光范圍，本實用新型在無需提高激發(fā)光源的輸入電功率且不超出光譜儀測量范圍的前提下，就能提高激發(fā)強度，降低對激發(fā)光源的要求。
文檔編號G01N21/17GK201615878SQ20102014248
公開日2010年10月27日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權日2010年3月26日
發(fā)明者婁朝剛, 張曉兵, 陳衛(wèi), 雷威 申請人:東南大學