太陽能電池特性分析與測試的幾種方法（二）

3.動(dòng)態(tài)伏安測量

在動(dòng)態(tài)I-V測量中，測量各種電壓下的電流響應(yīng)，就像J-V掃描一樣。但是，在這種測量中，在記錄電流密度之前，需要等待測量值穩(wěn)定一段時(shí)間。

這給出了太陽能電池性能的非常精確的表示。事實(shí)上，一項(xiàng)比較不同實(shí)驗(yàn)室對(duì)太陽能電池測量的研究認(rèn)為，這是表征鈣鈦礦太陽能電池好的方法。然而，完整的J-V掃描可能需要很長時(shí)間來測量，尤其是如果太陽能電池表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)行為。例如，使用動(dòng)態(tài)I-V測量來測量鈣鈦礦太陽能電池的一條J-V曲線需要幾個(gè)小時(shí)。

只有在絕對(duì)確定地測量太陽能電池的J-V特性時(shí)，并且只有當(dāng)您測試的太陽能電池在光照下(如鈣鈦礦太陽能電池)表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)特性時(shí)，才需要進(jìn)行這種測量。

4.理想因子和光強(qiáng)研究

研究太陽能電池在不同光強(qiáng)下的性能可以幫助你識(shí)別這些太陽能電池中不同的重組機(jī)制。你可以通過確定太陽能電池的理想系數(shù)來發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。根據(jù)太陽能電池理論，我們知道電流隨器件上施加的電壓而變化，關(guān)系式如下:

在這個(gè)等式中，J是電流，V是電壓，T是溫度，n(或nid)是理想因子。對(duì)于“ideal"二極管，可以假設(shè)n=1。然而，通過找到理想因子nid，可以獲得器件中發(fā)生的重組類型的有價(jià)值信息。

太陽能電池的理想系數(shù)將根據(jù)半導(dǎo)體中的主要復(fù)合機(jī)制而變化。復(fù)合可以發(fā)生在半導(dǎo)體帶隙內(nèi)，或者發(fā)生在吸收材料和電荷傳輸層之間的界面上。此外，你可以將重組分為單分子或雙分子。

雙分子復(fù)合(rbi)與輻射復(fù)合相同。它包括導(dǎo)帶中的一個(gè)電子與價(jià)帶中的一個(gè)空穴結(jié)合，從而產(chǎn)生一個(gè)光子。然而，你也可以有非輻射復(fù)合來捕獲吸收體內(nèi)的態(tài)，否則稱為Shockley-Read-Hall復(fù)合。這發(fā)生在帶隙(rSRH)內(nèi)，由于電子和空穴分開移動(dòng)，也稱為單分子復(fù)合。與rSRH相比，rbi的量不取決于材料的缺陷密度，而是取決于半導(dǎo)體的光學(xué)特性。如果雙分子重組占優(yōu)勢，理想因子將接近1，如果單分子重組占優(yōu)勢，理想因子將接近2。 

你可以從黑暗的J-V曲線測量理想因子。然而，這種測量不能解釋當(dāng)半導(dǎo)體被照射時(shí)，一些淺缺陷陷阱態(tài)被快速填充的事實(shí)。在這里，太陽能電池工作得非常好。

另一種測量太陽能電池理想系數(shù)的可靠方法是進(jìn)行光強(qiáng)度研究。要做到這一點(diǎn)，您可以在1個(gè)太陽的不同分?jǐn)?shù)和/或倍數(shù)下測量太陽能電池的J-V曲線，VOC和光強(qiáng)度之間的線性關(guān)系將為您提供理想系數(shù)。其他器件指標(biāo)也可以讓您深入了解器件中占主導(dǎo)地位的重組機(jī)制。有趣的是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，不同的度量對(duì)光強(qiáng)有不同的依賴性。例如，雖然有機(jī)和鈣鈦礦太陽能電池顯示出JSC對(duì)光強(qiáng)的準(zhǔn)線性依賴性，但是VOC和FF的依賴性在高和低光強(qiáng)下是不同的。

已經(jīng)使用各種模型來模擬這種光強(qiáng)依賴性。通過將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與這些理論模型進(jìn)行比較，光強(qiáng)度研究表明了您的設(shè)備的許多情況，包括:

·如果您的設(shè)備中有明顯的分流或串聯(lián)電阻。

·SC材料的陷阱密度。

·是體復(fù)合還是界面復(fù)合占優(yōu)勢。

為了進(jìn)行這些測量，你的光強(qiáng)度源需要被校準(zhǔn)到多個(gè)太陽值。你需要用一個(gè)參考太陽能電池來做這件事。對(duì)于LED光源太陽能模擬器，您可以通過改變光源的電源來改變?cè)O(shè)備上的入射光強(qiáng)度。或者，您可以通過將光源徑向遠(yuǎn)離設(shè)備來進(jìn)一步降低功率輻照度。尤其重要的是，無論何時(shí)移動(dòng)設(shè)備測試設(shè)備，都要從外部檢查太陽輻照度。