本發(fā)明屬于電池檢測技術(shù)，一種多結(jié)太陽能電池子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測方法主要是利用太陽能電池外量子效率(EQE)檢測設(shè)備來測試和導(dǎo)出?，F(xiàn)有的利用量子效率檢測不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的技術(shù)測試時間長，儀器成本高，且測試過程復(fù)雜。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種簡便、低成本的多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置及其檢測方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置，包括：

太陽能電池片，其為多結(jié)太陽能電池片，包含至少2層子結(jié)，子結(jié)之間由上至下層疊設(shè)置；

激發(fā)光源，其設(shè)置在所述太陽能電池片的上方；

分光片，其設(shè)置在所述激發(fā)光源和所述太陽能電池片之間，用于透射激發(fā)光到達(dá)所述太陽能電池片，以及反射所述太陽能電池片的光致發(fā)光信號；

光電探測器，其設(shè)置在所述分光片反射的激發(fā)光的光路中，用于讀取所述激發(fā)光的光功率；

光功率計，其與所述光電探測器連接；

濾光片，其設(shè)置在所述分光片反射的光致發(fā)光信號的光路中；

兩枚透鏡，其一設(shè)置在所述太陽能電池片和所述分光片之間，另一設(shè)置在所述分光片和所述濾光片之間；

光譜儀，其設(shè)置在所述濾光片的后方；

計算機(jī)，其與所述光譜儀連接，用于測得太陽能電池光致發(fā)光光譜。

本發(fā)明提出的所述多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置中，所述光電探測器的波長檢測范圍覆蓋所述激發(fā)光源的波長范圍。

本發(fā)明提出的所述多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置中，所述激發(fā)光源的波長使光子能量大于第i層子結(jié)電池的帶隙寬度E_gi但小于其上層第i-1層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g(i-1)，僅能激發(fā)多結(jié)太陽能電池單個子結(jié)電池的光致發(fā)光。

本發(fā)明提出的所述多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置中，所述激發(fā)光源的波長可調(diào)節(jié)。

本發(fā)明提出的所述多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置中，所述光譜儀的波長檢測范圍覆蓋所述太陽能電池片的光致發(fā)光光譜波長范圍。

本發(fā)明還提出了一種利用所述多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率檢測裝置的檢測方法，包括如下步驟：

步驟一：利用所述激發(fā)光源經(jīng)過分光片后再通過透鏡聚焦照射至多結(jié)太陽能電池表面，調(diào)節(jié)激發(fā)光的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池第i層子結(jié)電池的帶隙寬度E_gi，但小于上層子結(jié)即第i-1層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g(i-1)；

步驟二：利用所述光電探測器測量激光光源的入射光強(qiáng)I_exi；

步驟三：利用所述光譜儀測量所述太陽能電池片的光致發(fā)光光譜，測量由i層子結(jié)電池發(fā)光照射下層子結(jié)即i+1層子結(jié)電池的光致發(fā)光光譜；

步驟四：調(diào)節(jié)激發(fā)光的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池i+1層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g(i+1)，但小于i層子結(jié)電池的帶隙寬度E_gi；

步驟五：利用所述光譜儀測量所述太陽能電池片的光致發(fā)光光譜，調(diào)節(jié)激光光強(qiáng)使多結(jié)太陽能電池i+1層子結(jié)的光致發(fā)光光譜強(qiáng)度與步驟三測量到的i+1層子結(jié)電池的光致發(fā)光光譜強(qiáng)度一致，記錄此時入射激光光源的強(qiáng)度I_ex(i+1)；

步驟六：多結(jié)太陽能電池頂層子結(jié)電池與次層子結(jié)電池間的發(fā)光耦合效率為步驟五中測量到的入射激光光源的強(qiáng)度與步驟二中測量到的入射激光光源的強(qiáng)度之比I_ex(i+1)/I_exi。

本發(fā)明的有益效果在于：檢測裝置簡便，測試方法簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述多結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的檢測裝置結(jié)構(gòu)組成示意圖。

圖2為以三結(jié)GaInP/GaAs/InGaAs太陽能電池為例，測量頂層子結(jié)電池與次層子結(jié)電池發(fā)光耦合效率的測量原理圖。

圖3為以光能量大于頂層子結(jié)電池帶隙寬度的激發(fā)光(532nm)照射多結(jié)電池時測量的光致發(fā)光光譜。

圖4為以光能量大于次層子結(jié)電池帶隙寬度但小于頂層子結(jié)電池帶隙寬度的激發(fā)光(760nm)照射多結(jié)電池是測量的光致發(fā)光光譜。

具體實施方式

結(jié)合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施本發(fā)明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。

參見圖1，本發(fā)明的太陽能電池IV特性的檢測裝置包括：太陽能電池片1、光電探測器2、激發(fā)光源3、光功率計4、分光片5、透鏡6、濾光片7、光譜儀8和計算機(jī)9。激發(fā)光源3經(jīng)過分光片后再通過透鏡6聚焦照射至所述多結(jié)太陽能電池1表面，調(diào)節(jié)激發(fā)光源3的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池1頂層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g1；光電探測器2測量激發(fā)光源3的入射光強(qiáng)I_ex1；光譜儀8測量由所述太陽能電池片1頂層子結(jié)電池發(fā)光照射次層子結(jié)電池引起的光致發(fā)光光譜及強(qiáng)度；調(diào)節(jié)所述激發(fā)光源3的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池次層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g2，但小于頂層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g1；光譜儀8測量所述太陽能電池片1的光致發(fā)光光譜，調(diào)節(jié)激發(fā)光光強(qiáng)I_ex2使所述多結(jié)太陽能電池次層子結(jié)的光致發(fā)光譜強(qiáng)度與所述太陽能電池片頂層子結(jié)電池發(fā)光照射次層子結(jié)電池引起的光致發(fā)光光譜強(qiáng)度一致，此時入射激發(fā)光源的強(qiáng)度與測量所述太陽能電池片頂層子結(jié)時的入射激光的強(qiáng)度之比即為頂層子結(jié)電池與次層子結(jié)電池間的發(fā)光耦合效率，即I_ex2/I_ex1。激發(fā)光源3經(jīng)過分光片5后再通過透鏡6聚焦照射至多結(jié)太陽能電池表面，調(diào)節(jié)激發(fā)光的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池第i層子結(jié)電池的帶隙寬度E_gi，但小于上層子結(jié)即第i-1層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g(i-1)；光電探測器2測量激光光源的入射光強(qiáng)I_exi；光譜儀8測量所述太陽能電池片1的光致發(fā)光光譜，測量由i層子結(jié)電池發(fā)光照射下層子結(jié)即i+1層子結(jié)電池的光致發(fā)光光譜；調(diào)節(jié)激發(fā)光源3的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池i+1層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g(i+1)，但小于i層子結(jié)電池的帶隙寬度E_gi；光譜儀8測量所述太陽能電池片1的光致發(fā)光光譜，調(diào)節(jié)激光光強(qiáng)使多結(jié)太陽能電池i+1層子結(jié)的光致發(fā)光光譜強(qiáng)度與太陽能電池片i層子結(jié)電池發(fā)光照射下層子結(jié)即i+1層子結(jié)電池的光致發(fā)光光譜強(qiáng)度一致，記錄此時入射激光光源的強(qiáng)度I_ex(i+1)；此時多結(jié)太陽能電池頂層子結(jié)電池與次層子結(jié)電池間的發(fā)光耦合效率為兩次激發(fā)光源的強(qiáng)度之比,即I_ex(i+1)/I_exi。光電探測器2的波長檢測范圍覆蓋所述激光光源的波長范圍。

其中，激光光源3光強(qiáng)強(qiáng)度適中以便能激發(fā)多結(jié)太陽能電池一個子結(jié)電池的光致發(fā)光。光譜儀8的波長檢測范圍覆蓋所述太陽能電池片1的光致發(fā)光發(fā)射光譜波長范圍。

以下給出GaInP/GaAs/InGaAs三結(jié)太陽能電池不同子結(jié)之間發(fā)光耦合效率的測試及導(dǎo)出。測試裝置如圖1所示，測試原理如圖2所示。將激發(fā)光源3經(jīng)過分光片5后再利用透鏡6聚焦照射至多結(jié)太陽能電池表面，調(diào)節(jié)激發(fā)光的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池頂層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g1；利用所述光電探測器測量激發(fā)光的入射光強(qiáng)I_ex1；利用所述光譜儀8測量所述太陽能電池片1的光致發(fā)光光譜如圖3所示；調(diào)節(jié)激光的波長使光子能量大于多結(jié)太陽能電池次層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g2，但小于頂層子結(jié)電池的帶隙寬度E_g1；利用所述光譜儀8測量所述太陽能電池片1的光致發(fā)光光譜，測量的光致發(fā)光光譜如圖4所示；調(diào)節(jié)入射激光光強(qiáng)使多結(jié)太陽能電池次層子結(jié)的光致發(fā)光譜強(qiáng)度與之前測量到的次層子結(jié)電池的光致發(fā)光光譜強(qiáng)度一致，記錄此時入射激光光源的強(qiáng)度I_ex2；多結(jié)太陽能電池頂層子結(jié)電池與次層子結(jié)電池間的發(fā)光耦合效率為I_ex2/I_ex1，本實例中，隨著不同的激發(fā)功率，發(fā)光耦合效率在0.11至0.3之間。

本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。