1、中华人民共和回国凉标准太阳电池光谱响应测试方法Measuring methods of spectral response for solar cells 1 踊内容与遁用抱回本栋准规定了测试太阳电地光谱响应的基本要求、测试及数据处珊方法。本标准油用于太阳电池相对光谱响应和绝对光谱响应的测试。2 原理GB 11009-89 用各种被长不间的单色光分别照射太阳电池时，由予光子能嫌不同以及太阳电油对光的反射、吸收、光1:载流子的收集效率等因素，在辅照度相阔的条件下会产生不同的组路电流。以所测得的短路电流密度与辅照皮之比即单位辅照度所产生的短路电流嘴皮与被长的函数关系来测绝对光谱响应，以光谱响应的最
2、大假进行归一化的光谱响应来测相对光谱响应。光谱响应特性钮含了太阳电她的许多熏要借息，同时又与测试条件有密切关系。本标准规定，当用t再也光测嫌太阳电池的光谱响应时一般都摆在模拟阳光的偏置光照射下进行测巅，利用给定的阳光光谱辅照度和按照规定正确测得的绝对光谱响应数据，能够计算出标准条件下太阳电池的细路电流嘴皮zJ,(AMN) = JPAMN () S.叫.(1 ) 式中:PAMN(.)一给定标准条件下大气质量为N的太阳光谱辐照度，W1m2ml S. (.)太阳电他绝对光谱响应，A/W。偏置光对光谱响应的影响程度随太阳电池的类型不同而不间。绕过实验证明偏置光对光谱响峨投有明显影响的太阳电池，测量时可
3、以不加偏置光。3 相对光谱响应的测试3.1 基本费求3. 1. 1 一般来用调制光测最太阳电池的光谱响应(见图1)。中华人民共和国机械咆亭工业部1989唰03翩02批准1990-0个01实施GB 11009-89 l(;iI辅JflI城监测揣戎附池，且镰酌情/|东用惘光源L牛l 单t!.1lI广?一.-1r一一一一;J 图l太阳电池光谱响应测量装置方框图待测电油和取样电阻之间用粗媲导线连接，割量仪器要严格接地，测最过程中应谶免电火花或其他杂散信号干扰。从单也器到斩械器之间的光路部分需用减反射的光密封箱密封。标准测试温度规烧为25C。3. 1. 2 允许采用恒定光或脉冲光测量太阳电他的光谱响应，
4、但应注意把单色光光路、测试电油和辐照度探测器等用减反射的光带封箱严格楷封井防止其他热辐射干扰。杂散辅射强皮应小于总辅射强度的0.1%。只有铅过实验证明偏置光对光谱响应没有明撒影响的太阳电池才可以使用假定光或脉冲光。3. ,. 3 当用不同的方法测量太阳电池的光谐响应所得结果不一致时，应以调制光测量方法为仲裁方法。3.2 测最装置及设计3.2.1 光摞3. 2.1.1 光源可采用有足够辐照度的卤钝灯、稳态佩灯、脉冲灯或其他光源。3. 2.1.2 稳态光糠的供电电顿一般使用直流稳流摞，要求输出电流不稳定度应每小时小于0.1%，直流电流纹搅脏不大于2%。3.2.2 单色器3. 2. 2. 1 光栅单
5、色器、棱镜单色器或滤光片组等都能够用作产生单色光的单色器，可根据实际情况选择。3. 2. 2. 2 光栅单也器各被长的带宽是均匀的，但应淀意消除二级光谐的影响。3. 2. 2. 3 一般用饷灯或其他灯校准单色器的波长读数，波长刻度示值必须调节到与灯的标准披快谱线相一致。3. 2. 2.4 使用窄带植光片组能够获得大面积均匀的光照平面。对于中心被长小于1OOOnm的滤光片，要求通带半宽度小于18nm.背景小于1%，应定期检测滤光片的进光事脚线，撒光片翻中捕光片中心波长的问距应不大于50nm，短披和长披滤光片的中心波长应满足测试太阳电池光谱响应的要要求。GB 11009-89 3.2.2.5 使用
6、光栅或棱镜单色器时股力求光照均匀，光照丽的大小应按照待测电池的需要调节，光照面应穰蘸待测电拙。3.2.3 偏置光偏最光是一种非调制的恒定光，可用AMO或AM1.5太阳模拟器作为光瘾。测最时偏置光与交变的单色光相叠加照射太阳电袖。为了便于控制待测电池的温度，在偏置光与样品之间应加上活动越光板。3.2.4 斩披器单色光束通过斩波器厨成为交变的低频信号，斩波频率般为32Hz。3.2.5 辐照度探测器一般使用光谱响应已知的太阳电池作为比对太阳电池。用比对太阳电池代替一般的辅照度探测器。也可以使用真空热电偶、热释电辅射计等作为幅照度探测畴。3.2.6 取样电阻一般采用0.01级标准电阻器作为取样电阻，接
7、在待测电油的两端，用测量取样电阻上电压降的方法测最短路电流，取样电阻应取最小值，以便尽可能保证姐路条件，一般可在0.1，.，0.80抱回内选择。3.2.7 锁相放大器锁相放大器是光谱响应测量中的关键设备，要要求工作稳定、无漂移、线性好。3. 2. 8 样品架样品架的设计应保证在测量过程中使待测电池和辅照度探视i器处于相同位置，使用经过校准的植度计测量样品架温度，测量误援应小子士lC。3.2.9 光摞辐照度监测糟硅太阳电地或光电二极管都可用作光源辅照度监测器，一般设置在斩波器反光镜一侧，用来监视光源辅照度的稳定性。3.2.10 信号检测待测电池的短路电流和幅照度探测器的倍号经放大器放大后可直接用
8、数字电压表检测。数字电压表的准确度应不低于土0.1%读数士1个字，也可以用微计算机自动记录。3.2.11 测最装景设计按照因1将各部分装配成完整的测量装置。金套装置的设计允许采用两种形式za. 与F工操作，于工记录数据和计算;b. 在橄计算机控制下自动测量，自动进行数据处理并输出结果。由于光谱响应测最的实验操作和数据处耀工作最大，为惯于拉制精度，本标准推荐将测最装置设计成为微计算机控制形式。3. 3 测试步骤及相对光谱响应的计算3.3.1 测试步骤无论手动或自动测髓，均采用比对测最法:a. 用栋椎太阳电池测量井调节偏置光辅射到需要的辅照度pb. 调节待测电池的温度到规定温度;C. 用幅照应探测
9、器测量单色光的相对能量pd. 在辅照度不变的条件下测量待测电池的短路电流翻度。3.3.2 相对光谱响应的计算使用光谱响应已知的比对太阳电池作为光束辐照度探测器时，待测电池的相对光谱响应为:J , ().) S , ().)皿s，().)叫(2 ) Jc() 式中:S , ().)比对太阳电她的相对光谱响应;Jc ().)一一比对太阳电池在给定辅照度下的短路电流嘴皮，A/m2;GB 11009-89 J阳0)一一待测电池在给烧辅照度下的短路电流精度，A/m2。若使用真空热电偶作为牺照皮探测器，则待测电池的相对光谱响应SrO)按下式计算:J町(.)Sr (;l) =. . ( 3 ) U().)
10、式中:UO)真空热电偶的开路电压，V。3.4 测最误撞使用问一模测撞装置，其测最误接应符合以下要求:a. 在峰值响应的半值以上区间，其相对误盏应小于土2%，b. 在峰值响应的半值以下区间，其相对误葱应小子土5%。4 绝对光谱响应的测试及定标4. 1 基本要求首先按照以上规定测量太阳电袍的相对光谱响应，之后通过适瀚的步骤对纵嫌标进行绝对商标，即可得到绝对光谱响应。常用的定标方法是激光定标，从出射激光光柬到测试电拙和绝对辅射计必须用减反射的光膺封箱严格密封井防止其他热辐射干扰，待测电袖的温度应该句测量相对光谱响应时相一敖。为了保证精度，用绝对辐射计相待测电池重复测量三次以上，取三次以上的算术平均值
11、作为光谱标烧值，测量精度应不低于土2%。4.2 绝对定标测量仪器4.2.1 激光器一般选择10-30mW稳态激光器作为定标光嘛，撒光被快应在电池光谱响庶灵敏度较高的披长拖围之内，辐射不稳定度应每小时小于士1%。4.2.2 绝对辅射计绝对辅射计用以测量激光光束的绝对能量，使用前先检查炭黑是否完整井校准功率灵敏度，要求精度不低于士2%。4.2.3 取梓电阻间3.2.6。4.2.4 数字电压表数字电压褒是绝对辐射计和太阳电油输出倍号的显示仪器，数字电压表的准确股股不低于士0.1%(读数)士1个字。4.2.5 可以用功感和单色性符合要求的真他单色光糠代替激光器，定标步糠和数据处理方法按4.3条规定进行
12、。4.3 定标步骤和绝对光谱响应的计算4.3. 1 定栋步骤首先用绝对辅射计测量被长为儿的撒光辐照度W(心，在激光辅照度不变的条件下把绝对辐射计换为待测电拙，测量电地的短路电流密度J酣人)。4.3.2 绝对光谱响腥的计算测得W(人和J川人)之脂，太阳电地在被长人处的绝对光谱响应S.(人)为:因相对光谱响应SrCO是已知的，令:改写(5)式得:J酣(-)S.(-)叩m.( 4 ) W(人S.(-) K=一一一. . ( 5 ) Sr(人)GB 11009的Sa() = Kr(人).(6 ) 根据。)式在波长人处求得的比例系数K适用于各个波长，所以有:. 8.(A) = KSr(A) .,.,.(
13、 7 ) 式中:Sa(A)一所求太阳电池的绝对光滑响应，A/Wo当测量待测电池的相对光带响应时，如果使用已知绝对光潜响应Sa 0)的光诺标准太阳电池作为比对太阳电池，则按照(2)式，应把S(A)换为S(A)，待测电池的绝对光滑响应S.(A)可直接计算出来:5 测试报告见附录AoJac (A) S. (A) = Sa (A) 一一川川.川.(8 ) ./ - . aV . J:c (A) GB 11 009 89 M皿宁hm 掘mm挫皿町捆剧A应)曲响椎门SE甲描帽北仔战叩牟品到附对对(相制抽帽抽翩翩咱阳阳牛A电池名称偏置光辅照度样晶编号测试单位电油田积测试时间交仲日期测试人交件人光谱响应数据我榄快，nm光谱响应，A/W(任意单位)附加说明:本标准由中国科学院长春应用化学研究所、机械电子工业部第十八研究所负责起草。本标准主要起草人李亦兵、周耀宗等。
