太陽能電池的測試設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種太陽能電池的測試設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在上個世紀70年代引發(fā)的能源危機刺激下，也在空間飛行器能源系統(tǒng)的需求牽引下，光伏技術(shù)領(lǐng)域不斷取得突破。晶體硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池、II1- V族化合物半導體太陽能電池、I1-VI族化合物半導體多晶薄膜太陽能電池等越來越多的太陽能電池的技術(shù)日趨成熟。
[0003]光電轉(zhuǎn)換效率的不斷提高及制造成本的持續(xù)降低，使得光伏技術(shù)在空間和地面都得到了廣泛的應(yīng)用。相比于晶體硅太陽能電池，多結(jié)II1-V化合物半導體太陽能電池以多種帶隙寬度不同的半導體材料吸收與其帶隙寬度相匹配的太陽光，從而實現(xiàn)對太陽光的寬光譜吸收，在空間電源上獲得了廣泛應(yīng)用。此外，高倍聚光光伏系統(tǒng)由大面積廉價的光學系統(tǒng)和極小面積的半導體電池構(gòu)成，太陽能電池的用量很少，可以有效節(jié)約成本，從2008年后獲得大力發(fā)展，是現(xiàn)有光伏技術(shù)中轉(zhuǎn)換效率最高的一種。
[0004]在2007年，InGaP/(In)GaAs/Ge三結(jié)級聯(lián)太陽能電池大規(guī)模生產(chǎn)的平均效率已經(jīng)接近30%。在240倍聚光下，這種多結(jié)太陽能電池的實驗室AM1.效率已經(jīng)超過了 40%。通過帶隙能量的調(diào)整，在2008年，利用倒置方法生長的InGaAs/(In)GaAsAnGaP太陽能電池的效率在326倍聚光下AM1.5G下達到40.8%。最近德國夫瑯和費研究所的晶片鍵合四結(jié)GalnP/GaAs/GalnAsP/GalnAs太陽能電池在297倍聚光下AML 5D實現(xiàn)了 44.7%的轉(zhuǎn)換效率。
[0005]盡管如此，進一步提高太陽能電池效率要考慮的影響因素還很多，比如器件結(jié)構(gòu)設(shè)計、電極制作等。然而在聚光下，由于沒有轉(zhuǎn)化為電能的那一部分太陽能會轉(zhuǎn)化為熱，從而引起電池溫度的上升。例如，聚光太陽能電池工作在大于500倍太陽聚光下，其工作電流密度大于5A/cm2,工作溫度大于60°C。此外，隨著電池溫度的升高,聚光電池的開路電壓和填充因子下降，其光電轉(zhuǎn)換效率也會下降。因此對多結(jié)II1-V化合物半導體太陽能電池來說，在聚光中尤其需要重視的是溫度升高引起的參數(shù)變化。表征電池性能最主要的參數(shù)有短路電流密度、開路電壓、填充因子等。而短路電流密度強烈地受太陽能電池的擴散長度的影響，此外，開路電壓與短路電流密度呈對數(shù)關(guān)系，因此擴散長度是太陽能電池中的重要參數(shù)，可以直接預(yù)測電池的轉(zhuǎn)換效率。擴散長度取決于遷移率和載流子壽命。直接測試高溫下的少子擴散長度并結(jié)合時間分辨對少子壽命的測試還可計算出高溫下載流子遷移率。
[0006]目前，可通過EBIC(電子束誘生電流)方法直接測試太陽能電池的擴散長度。但是在EBIC測試中，樣品(即太陽能電池)需要制備電極，并且測試擴散長度時需要測試樣品的橫截面，這使得測試裝置的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。此外，EBIC方法受限于樣品的PN異質(zhì)結(jié)，其對樣品的PN異質(zhì)結(jié)或單層材料的擴散長度無法測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能電池的測試設(shè)備，包括:可控溫承載臺，用于承載待測試的太陽能電池，并將待測試的太陽能電池的溫度保持在一預(yù)定溫度；電子束發(fā)射裝置，位于可加熱承載臺的上方，用于發(fā)射電子束對待測試的太陽能電池的表面進行掃描；光電轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置于可加熱承載臺與電子束發(fā)射裝置之間，用于采集待測試的太陽能電池的表面經(jīng)過所述電子束激發(fā)后產(chǎn)生的光信號，并將采集的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；計算處理裝置，用于接收光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電信號，并對接收到的電信號進行計算處理，獲得待測試的太陽能電池的擴散長度。
[0008]進一步地，所述測試設(shè)備還包括:電磁透鏡，位于電子束發(fā)射裝置的下方，用于對電子束發(fā)射裝置發(fā)射的電子束進行會聚。
[0009]進一步地，所述光電轉(zhuǎn)換裝置包括:平行光轉(zhuǎn)換器件，用于將待測試的太陽能電池的表面經(jīng)過所述電子束激發(fā)后產(chǎn)生的光轉(zhuǎn)換為平行光；光學透鏡，用于對所述平行光進行聚焦；圖像傳感器，設(shè)置在光學透鏡的焦點處，用于接收經(jīng)光學透鏡聚焦后的光，并將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
[0010]進一步地，所述平行光轉(zhuǎn)換器件的頂部設(shè)有通孔，其中，所述電子束通過所述通孔對待測試的太陽能電池的表面進行掃描。
[0011 ] 進一步地，所述光電轉(zhuǎn)換裝置還包括:濾光器，設(shè)置在光學透鏡與圖像傳感器之間。
[0012]進一步地，所述可加熱承載臺、所述待測試的太陽能電池、所述電子束發(fā)射裝置、所述電磁透鏡以及所述平行光轉(zhuǎn)換器件被設(shè)置于真空中。
[0013]進一步地，所述測試設(shè)備被設(shè)置于真空中。
[0014]進一步地，所述可加熱承載臺包括:承載基臺，用于承載待測試的太陽能電池；溫度控制器，設(shè)置在承載基臺之內(nèi)，用于將承載在承載基臺上的待測試的太陽能電池保持在所述預(yù)定溫度。
[0015]本發(fā)明的太陽能電池的測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，并且在測試過程中無需使待測試的太陽能電池材料的外延片制備電極，也無需使待測試的太陽能電池的材料側(cè)面面對電子束發(fā)射裝置，從而使得測試準備工作簡化，方便操作。
【附圖說明】
[0016]通過結(jié)合附圖進行的以下描述，本發(fā)明的實施例的上述和其它方面、特點和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的太陽能電池的測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018]以下，將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的太陽能電池的測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例的太陽能電池的測試設(shè)備包括:可控溫承載臺10、電子束發(fā)射裝置20、光電轉(zhuǎn)換裝置30和計算處理裝置40。
[0021]可控溫承載臺10用于承載待測試的太陽能電池材料結(jié)構(gòu)60，并將待測試的太陽能電池材料結(jié)構(gòu)60的溫度保持在一預(yù)定溫度，其中，所述預(yù)定溫度大于室溫，例如，所述預(yù)定溫度可為40°C、50°C等。為此，可控溫承載臺10包括:承載基臺11，用于承載待測試的太陽能電池材料結(jié)構(gòu)60，這里，作為一種實施方式，待測試的太陽能電池材料結(jié)構(gòu)60的底表面可通過導熱膠等固定承載在承載基臺11上；溫度控制器12，設(shè)置在承載基臺11之內(nèi)，用于將固定承載在承載基臺11上的待測試的太陽能電池材料結(jié)構(gòu)60保持在所述預(yù)定溫度。
[0022]此外，在本實施例中，待測試的太陽能電池材料結(jié)構(gòu)60可例如為II1- V族化合物半導體太陽能電池，但本發(fā)明并不局限于此。例如，作為一種實施方式，待測試的太陽能電池材料結(jié)構(gòu)60可包括襯底(其可采用GaAs材料)、在襯底上形成的緩沖層(其可采用GaAs材料)、在緩沖層上形成的第一勢壘層(其可采用AlGaAs材料)，在第一勢壘層上形成的阱層(其可采用GaAs材料)以及在阱層上形成的第二勢壘層(其可采用GaAs材料)