#什么是太阳能电池量子效率,如何测试
什么是太阳能电池量子效率,如何测试
请教大家,什么是太阳能电池量子效率啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE
太阳能电池量子效率和太阳能电池光谱响应,太阳能电池IPCE有什么区别啊?spectral response, IPCE, Incident Photon to Charge Carrier Efficiency
太阳能电池这些特性如何测试啊?
什么是太阳能电池量子效率?如何测试啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE
太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目和照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的量子效率和太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的量子效率和光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的量子效率为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的量子效率为0。理想中的太阳能电池的量子效率是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池量子效率是一个常数。但是，绝大多数太阳能电池的量子效率会由于再结合效应而降低，这里的电荷载流子不能流到外部电路中。影响吸收能力的同样的太阳能电池结构，也会影响太阳能电池的量子效率。比如，太阳能电池前表面的变化会影响表面附近产生的载流子。并且，由于短波长的光是在非常接近太阳能电池表面的地方被吸收的，在前表面的相当多的再结合将会影响太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。类似的，长波长的光是被太阳能电池的主体吸收的，并且低扩散深度会影响太阳能电池主体对长波长光的吸收能力，从而降低太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。用稍微专业点的术语来说的话，综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说，太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。
太阳能电池量子效率，有时也被叫做IPCE，也就是太阳能电池光电转换效率(Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency)。
太阳能电池（光伏材料）光谱响应测试、量子效率QE（Quantum Efficiency）测试、光电转换效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 测试等。广义来说，就是测量光伏材料在不同波长光照条件下的光生电流、光导等。
测试原理
用强度可调的偏置光照射太阳能电池，模拟其不同的工作状态，同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的绝对光谱响应和量子效率。
Solar Cell Scan100系统组成
■ 系统包括两个150Ｗ氙灯，分别做为探测光源和偏置光源(选配件)。
■ 采用300mm焦距的三光栅光谱仪做为分光系统,保证良好的波长准确度和重复性，消除多级光谱的影响。
■ 独特的测试光路，可同时实现响应度和镜面反射率的测试．对于漫反射样品的反射率测试，则采用积分球方式来实现，确保了测试的准确性．探测光光斑大小从3mm至10mm可调，以适合不同尺寸的样品测试。
■ 样品台采用高精度二维平移机构，配有恒温(或变温）及真空吸附装置，变温范围可达到5～40度。■ 系统可工作于斩波模式和连续模式，斩波模式采用锁相放大器来实现数据采集，连续模式采用高精度直流放大器来实现数据采集。
■ 采用二维高精度电控位移台可对电池样品进行Mapping扫描，
■ 专业软件，可实现一键自动完成响应度、反射率、QE及IPCE的测试。并可针对不同使用，自行设计测试流程。
Solar Cell Scan100特点
◆ 扫描光源波长输出范围:300-2000nm
Solar Cell Scan100不仅适合常规太阳能电池的性能研究，而且适合各类新型近红外太阳能电池材料性能的研究，真正实现了全光谱太阳能电池性能一体化测试。
◆ 独有的垂直光路设计
独有的垂直光路设计，被测样品平面放置,不仅确保样品的稳定摆放，以保证测试的稳定性，而且更适合染料敏化电池的测试。
◆ JSC模拟计算功能
◆ 时间稳定度测试
◆ 具有真空吸附及恒温保持功能的样品台(选配件)
◆ 测试光斑大小可调，适用不同尺寸样品的测试
◆ 基于Windows的软件：
a) 自动控制扫描、样品切换、光栅切换和数据采集
b) 测量光谱响应度、反射率、内量子效率、外量子效率、均匀度扫描等
c) 数据导出及报表打印功能，数据导出格式支持Office、Origin、matlab等分析软件
◆ 多结以及多层膜电池的测试
通过改变偏置光光强,来饱和各结太阳能电池，分析待测结太阳能电池量子效率。◆ 反射率测量
系统提供镜面反射和漫反射测试选件，提供您完整的反射率测试分析手段。
偏置光平行光路
积分球漫反射测量
◆ 开放式偏置光路
偏置光路上预留光学元件的安装位置，您可自由改变偏置光的条件，可用于对太阳能电池缺陷做先期的分析。
◆ 标准样品台
适用于样品尺寸相对固定的太阳能电池片的量测。可升级为变温或恒温样品台。
◆ 变温样品台
在不同的温度下测量太阳能电池电流的输出，对太阳能电池在实际工作环境下是否存在缺陷做先期的分析。
◆ 大面积太阳能电池片(最大156x156mm)的扫描检测,二维自动平移系统可实现对电池样品的各个位置做测量分析(选配件）
1.量子效率均匀性分析
2.反射率均匀性分析
标准和变温样品台
电控扫描样品台
◆ 斩波和连续两种测试模式，可实现常规光电池以及慢响应光电池的光谱响应测试
Solar Cell Scan 100 提供斩波模式QE/IPCE测量，可实现对多种太阳电池的测试（DSSC, Organic, Amorphous silicon, Monocrystalline Silicon, Microcrystalline Silicon, Polycrystalline Silicon, CdTe, CIGS, GaAs），也提供连续模式配合暗室测量光电转换较慢的太阳能电池材料QE测量，如染料敏化和光化学太阳能电池材料量子效率测量。
Solar Cell Scan100 主要技术指标
项目
指标和说明
150W氙灯
光学稳定度≦0.8%，可工作在斩波模式（适合常规单晶/多晶/非晶硅、CdTe CIGS GaAs 等太阳能电池）和连续模式（适合慢响应染料敏化电池，有机太阳能电池）
测试光斑尺寸
3mm~10mm
三光栅DSP扫描单色仪
波长范围
300nm～2000nm
波长准确度
a) ±0.3nm（1200g/mm,300nm）b) ±0.6nm(600g/mm,500nm)
c) ±0.8nm(300g/mm,1250nm)
扫描间隔
最小可至0.1nm
输出波长带宽
<5 nm
多级光谱滤除装置
根据波长自动切换，消除多级光谱的影响
光调制频率
4 - 400 Hz
标准样品台尺寸
164mmx164mm
标准硅探测器
含校正报告
偏置光源
光强可调，最高可大于1个太阳常数（需选配)
样品最大尺寸
156mm×156mm
数据采集装置灵敏度
a) 斩波模式：2nV；b) 连续模式：100nA
测量重复精度
对太阳光谱曲线积分重复性在±1%以内
测试周期
单次扫描<1min，完整测试<5min (步长5nm)
反射率测量
镜面反射 300-1100nm(需选配）；漫反射 300-1600nm(需选配）
温度控制
恒温控制：25±1℃(需选配）；变温控制：5~40℃(需选配）
3D Mapping
156mm×156mm，100um分辨率
仪器尺寸
主机：842mm×770mm×575mm；控制柜：800mm×600mm×1300mm Solar Cell Scan 100选购件列表
型号
说明
QE-A1 偏置光源附件
150W 高稳定氙灯，平行光路含滤光片支架，光稳定度≦0.8%
QE-C1 镜面反射率测试附件
含Si探测器，波长范围300-1100nm
QE-C2 漫反射率测试附件
含漫反射测量积分球，Si & InGaAs探测器，波长范围300-1600nm
QE-D1 二维电动样品台
XY 二维电移台及控制驱动
QE-F1 真空吸附样品台
156mm x156mm
QE-F2 恒温样品台
25 ℃±1℃，156mm x156mm
QE-F3 变温样品台
5-40 ℃，台面尺寸30 mm x30mm
太阳电池光谱响应度自动控制测量系统简介
太阳能电池量子效率QE/ IPCE介绍
太阳能电池量子效率QE (Quantum efficiency)和太阳能电池IPCE(Incident Photon to Charge Carrier Efficiency)表示入射到太阳能电池表面的光子数目和太阳能电池产生的电荷载流子数目比率。太阳能电池量子效率QE (Quantum efficiency)测试是对太阳能电池外部效率的测量，而太阳能电池IPCE(Incident Photon to Charge Carrier Efficiency)测试是对太阳能电池内部效率的测试，也就是说太阳能电池表面反射的光子是不被考虑的。
太阳能电池量子效率QE/ IPCE测试在太阳能电池材料研究和太阳能电池设计中非常关键特殊，因为，对于太阳能电池，在太阳光谱组成分布较强的光谱位置上具有最好的光谱响应是极其重要的。该太阳能电池量子效率QE/ IPCE测试设备是以光源和光谱学前沿技术为基础的，所以，您可以信任它的专业测试准确性。
准确测试太阳能电池量子效率QE/ IPCE的关键是确定照射到待测太阳能电池上的单色光的强度大小和太阳能电池产生的电流大小。我们所提供的都是最重要的太阳能电池量子效率QE/ IPCE测试部件，在这些太阳能电池量子效率QE/ IPCE测试部件的基础上，用户可以很快的完成太阳能电池量子效率QE/ IPCE测试实验。
系统简介
本系统用于测量太阳电池光谱响应度（A/W），其测量原理是通过光源从单色仪出射的单色光，分别照射在被测硅探测器（如太阳电池，染料敏化太阳能电池、光电二极管等）和标准硅探测器上，然后测量它们的短路电流，再比较电流值的方法得出光谱响应度。其中标准硅探测器光谱响应度数据由中国计量院传递而来。
该套装置搭建以后，可实现对单色仪狭缝，波长调整，对锁相放大器(或弱电流计)档位调整，时间常数调整，数据测量，数据曲线实时显示，数据结果处理，详细功能可根据用户特殊需要定制，3年内软件免费升级维护）。
本套系统可用于测量(300~1100)nm波长范围，测量不确定度<5%（k＝2）（400-1100）nm
系统主要原理图
1．交流测量法（可测量fA级微弱电流信号）
2．直流测量法（可测量pA级微弱电流信号）
系统的组成
1、光源
（1）型号：CHF-XM500（氙灯）电功率500W，多级聚焦，发射波长范围：200-2500nm，总光功率：10W（2）卤素灯及直流电源，用于（800－1600）nm，波长平坦，功率250W。
2、单色仪
型号：omni3005，参数：焦距300mm、分辨率0.1nm、机械扫描范围：0-1200nm、波长精度：0.2nm （添加近红外光栅(700-2000)nm）。
3、光学系统
由2块凸透镜和滤光片轮组成。
4、标准紫外探测器
硅探测器3只（日本滨松，其中1只用于， 2只用于备用）
型号：S1337。
5、自动控制系统及软件
包括单色仪控制，测量仪表读数，数据比对，处理等，VB程序。
6、测量仪表(交流和直流测量法)
锁相放大器型号：SR830
双相数字式，
1mHz—102kHz频率范围
100dB动态储备（不加前置滤波器）
自动增益，自动相位，自动动态储备
10s—30ks时间常数
6，12，18，24dB/倍频程衰减速率
谐波检测（2F，3F…nF）
GPIB，RS—232接口
调制器型号：SR540
具有电压控制输入，四位数字频率显示，十段频率控制，和两种可选工作模式的参考输出。
4Hz—3.7kHz斩波频率
单光束和双光束调制
低相位抖动
和频和差频参考信号输出
测量仪表(直流测量法)
Keithley 6517A
主要特点及优点:
电阻测量可达1016Ω
电流测量范围1fA-20mA
最小电流量程输入压降<20μＶ
200TΩ输入阻抗
<3fA偏置电流
高达125rdgs/s
噪声0.75fA p-p
内置±1kV电源
独特的高电阻测量电压反接方法
可选的插件式扫描卡
7、光学平台（可选）
国产，1.2M*1.8M，钢制。由光学暗室、旋转转台、控制器和一维调节座（3只）组成。
北京畅拓用的是500W氙灯，光均匀度好。而且能提供标准太阳能电池。国家纳米中心证书！参数都告诉你们啦，想搭建的可以参考下哦，这个系统稳定性极好。
太阳能电池探究亮特性光照强度关系
扬州大学物理科学与技术学院 大学物理综合实验训练论文实验名称：太阳能电池探究亮特性光照强度关系 班级：物教1201班 姓名：郑清华 学号：120801117 指导老师：李俊来
太阳能电池探究亮特性光照强度关系 物教1201 郑清华指导老师：李俊来 摘要：本文介绍了太阳能电池研究背景、实验原理等。在不同光强条件对单晶硅太阳电尺进行了测试.研究发现,当光强为3433.56—10617.33W/2 m时,开路电压随着光强的增加呈对数关系增加,短路电流几乎呈线性变化。效率随着光强的增加先增加后减小,最大效率值1、21%。填充因子随着光强的增加减小。 关键词：太阳能电池;输出特性；光强特性。 一、研究背景 随着经济社会的不断发展，能量与能源问题的重要性日益凸显。人类对能源的需求，随着社会经济而急剧膨胀，专家估计目前每年能源总消耗量为200亿吨标准煤，并且其中90%左右为不可再生的化石能源来维持。就目前情况，全球化石能源储备只能维持100年左右。太阳能以其清洁、长久、无害等优点自然而然成为人类可持续发展不得不考虑的能源方式。太阳每年通过大气向地球输送的能量高达3×1024焦耳，而地球上人类一年的能源总需求达到约4.363×1020焦耳，也就是说，如果我们可以收集其中的万分之一到万分之二就足够我们的需求。太阳能是最为清洁的能源，并且不受任何地域限制，随处可取。此外，将太阳能转换为电能后，电能又是应用范围最广，输送最方便的一种能源。 太阳能一般指太阳光的辐射能量。我们知道在太阳内部无时无刻不在进行着氢转变为氦的热核反应，反应过程中伴随着巨大的能量释放到宇宙空间。太阳释放到宇宙空间的所有能量都属于太阳能的范畴。太阳能电池是目前太阳能利用的关键环节，核心概念是pn结和光生伏特效应 晶体硅太阳电池在如今的光伏市场中占据了绝对主导的地位,而且这一地位在今后很长一段时间内不会改变,因此提高晶体硅太阳电池效率,降低生产成本, 使晶体硅太阳电池能与常规能源进行竞争成为现今光伏时代的主题.太阳能是最具发展潜力的新能源。光伏发电是解决能源危机，实现能源可持续发展的重要途径之一。硅太阳能电池是当今市场的主流产品，其最高效率是24.7%，由新南威尔士大学马丁·格林教授研制的PERL单晶硅电池取得单并保持至今。继续提高转换效率十分困难，但电池的效率会随温度和光强变化而变化。因此，研究温度和光强对太阳能电池的影响是必要的。 二、太阳能光伏电池实验 （一）实验目的 1.了解pn结的基本结构与工作原理。 2.了解太阳能电池组件的基本结构，理解其工作原理。
聚合物太阳能电池中高量子效率能量耗低于0
聚合物太阳能电池中高量子效率 能量耗低于0.6Ev 摘要：基于二酮吡咯并吡咯共轭聚合物连接噻唑单元以及连接不同的给体来设计聚合物太阳能电池。已经获得50%以上的量子效率、在光学带隙和开路电压能量损失低于0.6eV。 聚合物太阳能电池中共轭聚合物作为电子给体与富勒烯衍生物作为受体相结合已被集中研究。单结太阳能电池能量转换效率已经获得了10%以上。主要原因是由于聚合物太阳能电池效率与无机薄膜太阳能电池相比任然比较低。例如，钙钛矿太阳能电池开路电压能量损失与光学能级有关，这是由线性吸收推断的。太阳能电池中最低光子能量损失被定义为E loss =E g–qV oc，先前提出的是0.6eV，实际上有效的聚合物太阳能电池是E loss =0.7—0.8eV。交换是指能量损失降低到0.6eV，电荷产生的量子效率将急剧下降。钙钛矿太阳能电池能量损失不到0.5eV。 开路电压和电荷迁移导致聚合物太阳能电池光子能量损失，聚合物的单峰态和电荷迁移态能量损失是不同的。而后者的最小价值可以是0.1eV，甚至是更小，好的电池能量损失从S1到CT态是0.2到0.3eV。它常常被认为光能损失可能是参与电荷分离和提高光子转换为自由电子的能量。图1显示了好的聚合物一定范围外量子效率与E loss之间的关系。
将来要提高聚合物太阳能电池能量转换效率，E loss值将一定会减小，从而保持一个高的量子效率来产生电荷。因此，聚合物要求尽可能接近降低到0.6Ev,但是这是极少的。这里我们呈现了共轭聚合物的合成和应用，设计一个低的光电能量损失和证明在聚合物太阳能电池中电荷产生能E loss小于等于0.6eV。 万能的设计意图是通过富电子和缺电子来改变聚合物的最优带隙和氧化还原能。好的富电子和缺电子单元有低的带隙，降低电离电位和增加电子亲和力。给体的电离电位和受体的电子亲和力之间能量的不同决定了开路电压。 在我们的设计中我们选择了DPP作为缺电子单元，DPP衍生物已经成功的应用到太阳能电池近红外吸收，此时DOO3、6位置被噻吩取代。我们感兴趣的材料提供了高的开路电压，它对电离电位很重要。这种材料是将富电子的噻吩替换为噻唑。噻唑增加了负电性氮原子从而使得聚合物的电离电位和电子亲和力都增加。最近，我们合成的PDPP2TzT电子亲和力增强使得它可以作为所有聚合物太阳能电池的受体。当PCBM为电子受体，PDPP2TzT为电子给体，得到很低的能量转换效率。为了得到高的IP和EA我们将PDPP2TzT的噻吩环替换成富电子的BDT、2T、DTP。新的衍生物使得太阳能电池能量损失小于0.6eV，而且电荷产生高量子效率。结果表明在聚合物太阳能电池中合成的共
太阳能电池基本特性测定试验
太阳能电池基本特性测定实验 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。 太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验，通过实验了解太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。 【实验目的】 1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线； UI U I曲线图；并测量太阳能变化关系，画出2. 有光照时，测量电池在不同负载电阻下，对IUP FF；及填充因子电池的短路电流、开路电压、最大输出功率SCaxOCm IU L的关系，求出它们的近似函数关系。与光照度 3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压SCOC 【实验仪器】 白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关 连接导线若干 供参考． 】【实验原理 区，pn区流向结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由太阳光照在半导体
(整理)大物实验太阳能电池.
实验62 太阳能电池特性研究 根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池，化合物太阳能电池，聚合物太阳能电池，有机太阳能电池等。其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3种太阳能电池的特性。 【实验目的】 1． 太阳能电池的暗伏安特性测量 2． 测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 3． 测量太阳能电池的短路电流和光强之间的关系 4． 太阳能电池的输出特性测量 【实验原理】 太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N 结，图1为P-N 结示意图。 P 型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由 电子。N 型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。当两种半导体结合在一起形成P-N 结时，N 区的电子（带负电）向P 区扩散， P 区的空穴（带正 电）向N 区扩散，在P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N 结的净电流为零。在空间电荷区内，P 区的空穴被来自N 区的电子复合，N 区的电子被来自P 区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。 当光电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子－空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N 区和P 区，使N 区有过量的电子而带负电，P 区有过量的空穴而带正电，P-N 结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P-N 结两端接入外电路，就可向负载输出电能。 在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测量其输出电压与输出电流，得到输出伏安特性，如图2实线所示。 负载电阻为零时测得的最大电流I SC 称为短路电流。 负载断开时测得的最大电压V OC 称为开路电压。 太阳能电池的输出功率为输出电压与输 出电流的乘积。同样的电池及光照条件，负载电 阻大小不一样时，输出的功率是不一样的。若以 输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标，绘出的 P-V 曲线如图2点划线所示。 输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大 输出功率P max 。 填充因子F.F 定义为： sc oc I V P F F ?=?max （1） 空间电荷区 图1 半导体P-N 结示意图 I V
量子点太阳能电池外量子效率首超100%
量子点太阳能电池外量子效率首超100% 据美国物理学家组织网12月16日（北京时间）报道，美国国家可再生能源实验室（NREL）研制出一种新式的量子点太阳能电池，当其被太阳能光谱的高能区域发出的光子激活时，会产生外量子效率最高达114%的感光电流。发表于12月16日出版的《科学》杂志上的这一最新研究为科学家们研制出第三代太阳能电池奠定了基础。 当光子入射到太阳能电池表面时，部分光子会激发光敏材料产生电子空穴对，形成感光电流，此时产生的电子数与入射光子数之比称为感光电流的外量子效率。迄今为止，还没有任何一种太阳能电池在太阳能光谱内光波的照射下，显示出超过100%的外量子效率。 现在，NREL团队首次在量子点太阳能电池上实现了这一点。他们在一个叠层量子点太阳能电池上获得了114%的外量子效率。该电池由具有减反光涂层的玻璃（其包含有一薄层透明的导体）、一层纳米结构的氧化锌、一层经过处理的硒化铅量子点以及薄薄一层用作电极的金组成。 太阳能光子产生超过100%外量子效率基于载子倍增（MEG）过程，借助这一过程，单个被吸收的高能光子能激发多个电子空穴对。NREL团队首次在量子点太阳能电池的感光电流内展示了MEG，科学家们可借此改善太阳能电池的转化效率。研究结果显示，在模拟太阳光的照射下，新量子点太阳能电池的光电转化效率高于4.5%。目前，这种太阳能电池还没有达到最优化，因此，其能源转化效率相对来说偏低。 与传统的太阳能电池相比，量子点太阳能电池内的MEG能将电池的理论热力能转化效率提高35%；量子点太阳能电池也可使用廉价且产量高的卷对卷制程制造而成；其另外一个优势是每单位面积的制造成本很低，科学家们将其称为第三代（下一代）太阳能电池。
太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率
太阳能电池板太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率. 1.效率越大,相同面积的太阳能电池板输出功率也就越大, 用高效率的太阳 能电池板可以节省安装面积, 但是价格更贵. 2.太阳能电池的功率, 在太阳能电池板的背面标牌中, 有关于太阳能电池 板的输出参数, 如VOC开路电压,ISC短路电流,VMP工作电压,IMP工作电流, 等. 但我们只需要用工作电压和工作电流就可以了, 这两个相乘就可以得 这块太阳能电池板的输出功率. 太阳能电池板介绍：采用高质量单晶/多晶硅材料,经精密设备树脂封装生产出来的太阳能板,有良好的光电转换效果,外形美观,使用寿命长。 太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一。 太阳能电池组件可组成各种大小不同的太阳能电池方阵，亦称太阳能电池阵列。太阳能电池板的功率输出能力与其面积大小密切相关，面积越大，在相同光照条件下的输 出功率也越大。 2.太阳能电池板的种类 (1)单晶硅太阳能电池 目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。 (2)多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单 晶硅太阳能电池还略好。
纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试
华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业化学教育年级、班级 课程名称综合化学实验课件密码 实验类型□验证□设计□综合实验时间 2０16 年 4 月１9 日 实验指导老师老师实验评分 纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试 一、前言 1.实验目的 (1)了解纳米二氧化钛染料敏化太阳能电池的组成、工作原理及性能特点; （2)掌握实合成纳米二氧化钛溶胶、组装成电池的方法与原理； (3）学会评价电池性能的方法。 2.实验意义 随着地球上矿物能源日趋枯竭及环境问题的出现，人们不断寻求新能源。太 阳能作为一种可再生能源，具有其它能源所不可比拟的优点) 它取之不尽，用 之不竭，而且分布广泛，价格低廉，使用安全,不会对环境构成任何污染) 将太 阳能转换为电能是利用太阳能的一种重要形式) 在过去的十几年中,利用半导 体光电化学电池替代常规固态光伏半导体太阳能电池来完成太阳能转换的潜在 经济价值日益显现）在众多的半导体材料中,TiO2以其独有的低廉、稳定的特点 得到广泛的应用)辐射到地球表面的太阳光中,紫外光占４%，可见光占43%，N型 半导体ＴiＯ2的带隙为3.２eV，吸收位于紫外区,对可见光的吸收较弱,为了增加 对太阳光的利用率,人们把染料吸附在ＴｉＯ2表面，借助染料对可见光的敏感效应，增加了整个染料敏化太阳能电池对太阳光的吸收率,由此构造了染料敏化太 阳能电池-DSＳC(dyｅ-sensitiｚeｄｓolar cｅlｌ)电池。 3.文献综述与总结
我国在染料敏化纳TｉO２太阳能电池的研究中也取得了不少阶段性的成果。２０04年1０月中国科学院等离子体物理研究所承担的大面积染料敏化纳米ＴIO:薄膜太阳电池研究项目取得了重大的突破性进展,建成了500W规模的小型示范电站,光电转化效率可以达到5％[1]。２0０５年,孟庆波与陈立泉等合作，合成了一种新型的具有单碘离子输运特性的有机合成化合物固态电解质，研制的固态复合电解质纳米晶染料敏化太阳电池的光电转化效率达到了5．48％。这些都为染料敏化纳米ＴｉＯ2太阳电池的最终产业化奠定了坚实的基础。 我国己将染料敏化纳米晶太阳能电池的研究列入“97３”重大课题研究，小面积染料敏化纳米ＴiＯ2太阳电池光电转化效率已突破11％。由于封装技术,液体电解质存在不稳定等问题，提高封装技术，和引入固态电解质便成为这种电池研究的重要方向。 染料敏化太阳能电池存在的问题 研究工作者一们发现ＤSＳC的实用化还存在着一些问题:（l）液态电解质容易导致 ＴiO２表面上染料的脱落,从而影响电池的稳定性;（2)液态电解质中的溶剂易挥发,可能会与染料作用导致染料发生光而影响电池的稳定性;(3)液态电解质中的溶剂易挥发,可能会与染料作用导致染料发生光降解;(4）密封困难,且电解质可能与密封剂反应，容易漏液,从而导致电池寿命大大下降；（5)液态电解质本身不稳定,易发生化学变化，从而使太阳能电池失效;(6)电解质中的氧化还原电对在高强度光照下不稳定。由于DＳSC电池具有低成本、高效率的特点，所以有着很大发展潜力,已经引起了人们的广泛关注。一我们相信,在不久的将来，随着科学技术的进一步发展，这种太阳能电池将会有着十分广阔的应用前景。 二、实验部分 1 基本原理 (1）ＤSSＣ结构和工作原理 染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池（DSSC）是由导电玻璃、吸附染料的纳米晶二氧化钛薄膜、两极间的电解质（常用I-/I3-)和镀铂导电玻璃对电极组成
如何测定荧光量子效率
如何测定荧光量子效率 首先要有一个已知量子产率的标准物质，一般用硫酸奎宁。分别做标准物质和未知样品的吸收和荧光光谱。 Φu=Φs(Yu/Ys)(As/Au) Φu——待求物质的荧光量子产率； Φs——标准物质的荧光量子产率； Yu——待求物质的荧光积分面积； Ys——标准物质的荧光积分面积； Au——待求物质的荧光激发波长处的吸收值； As——标准物质的荧光激发波长处的吸收值。 测定激发光强度和荧光强度就可以了知道吧？ 如果已知一标准物质的量子产率，可以配置相同浓度的标准和待测物质，在相同的测量条件下，测量两者的荧光强度.未知物质的荧光量子产率=F未知/F标准*标准的量子产率。 量子效率是指发射的光子数Nf与激发时吸收的光子数NX之比,即 量子效率=Nf/NX 我们知道,一般的发光总有一定的能量损失,激发光子的能量总是大于发射光子的能量.所以,量子效率通常都是小于100%.在实际测量时我们不好去测量发射的光子数Nf与激发时吸收的光子数NX,而通常用用下面的公式求算: 量子效率=发射峰的最大发光强度/激发峰的最大发光强度 但是注意根据待测物的激发和发射波长的范围，选择不同激发和发射波长的基准物。 请问在有机电致发光中 关于量子效率中的外量子效率是如何计算的 公式是什么样子的 exp(eV/kT)=aP2+bP+c(1) 其中V为光生电压，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，e为电子电荷，a，b，c为常数。 1.Additionally,α-NPN thin film emits bright blue fluorescence(461 nm) with a quantum efficiency of 8.5%,higher than that of α-NPD(5.5%). 该化合物可发明亮的蓝色荧光(461 nm),积分球测定其薄膜荧光量子效率为8.5%,比α-NPD的5.5%高。收藏指正
#什么是太阳能电池量子效率,如何测试
什么是太阳能电池量子效率,如何测试 请教大家,什么是太阳能电池量子效率啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE 太阳能电池量子效率和太阳能电池光谱响应,太阳能电池IPCE有什么区别啊?spectral response, IPCE, Incident Photon to Charge Carrier Efficiency 太阳能电池这些特性如何测试啊? 什么是太阳能电池量子效率?如何测试啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE 太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目和照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的量子效率和太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的量子效率和光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的量子效率为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的量子效率为0。理想中的太阳能电池的量子效率是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池量子效率是一个常数。但是，绝大多数太阳能电池的量子效率会由于再结合效应而降低，这里的电荷载流子不能流到外部电路中。影响吸收能力的同样的太阳能电池结构，也会影响太阳能电池的量子效率。比如，太阳能电池前表面的变化会影响表面附近产生的载流子。并且，由于短波长的光是在非常接近太阳能电池表面的地方被吸收的，在前表面的相当多的再结合将会影响太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。类似的，长波长的光是被太阳能电池的主体吸收的，并且低扩散深度会影响太阳能电池主体对长波长光的吸收能力，从而降低太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。用稍微专业点的术语来说的话，综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说，太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。 太阳能电池量子效率，有时也被叫做IPCE，也就是太阳能电池光电转换效率(Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency)。 太阳能电池（光伏材料）光谱响应测试、量子效率QE（Quantum Efficiency）测试、光电转换效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 测试等。广义来说，就是测量光伏材料在不同波长光照条件下的光生电流、光导等。 测试原理 用强度可调的偏置光照射太阳能电池，模拟其不同的工作状态，同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的绝对光谱响应和量子效率。
太阳能电池转换效率
Research on New Technologies of Photoelectric Conversion Efficiency in Solar Cell Tianze LI, Chuan JIANG, Cuixia SHENG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: ltzwang@https://www.360docs.net/doc/25114391.html, Hengwei LU,Luan HOU, Xia ZHANG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: henrylu007@https://www.360docs.net/doc/25114391.html, Abstract—The characteristics of the solar energy and three conversion mode of solar energy including photovoltaic conversion, solar thermal conversion, and photochemical conversion are represented in this paper. On this basis,the materials used in solar cell, as well as the working principle of solar cells, the factors of low convert efficiency of solar cells and the two major bottlenecks encountered in the solar application are analyzed.The idea that spontaneous arrangement of compound organic molecules is achieved by changing the molecular arrangement structure of the organic thin-film solar is put forward. The new structure of liquid crystal layer come into being accordingly so that the electron donor and the receptor molecules of the mixture are separated, and the contacting area between them is enlarged. So the efficiency solar photovoltaic is improved. The research and development of this new technology can solve the technical problem of the low conversion efficiency of solar cell, and open up an effective way to improve the conversion efficiency of solar cells. At last,the prospect of solar photovoltaic technology, solar energy exploit technology and the development of industry is offered in the article. Keywords- photoelectric conversion efficiency; electron donor and recipient; photovoltaic generate power technology I.I NTRODUCTION Energy is the material basis of human society survival and development. In the past 200 years?the energy system based on coal, oil, natural gas and other fossil fuel has greatly promoted the development of human society. However, material life and spiritual life is increasing, the awareness of serious consequences brought from the large-scale use of fossil fuels is increasing at the same time: depletion of resources, deteriorating environment, in addition to all of the above, it induce political and economic disputes of a number of nations and regions, and even conflict and war. After in-depth reflection of the development process of the past, human advance seriously the future path of sustainable development. Today in the 21st century, there is no a problem as important as a sustainable energy supply, especially for the benefit of solar energy development and has been highly concerned by all mankind. Around the world are faced with limited fossil fuel resources and higher environmental challenges, it is particularly important to adhere to energy conservation, improve energy efficiency, optimize energy structure, rely on scientific and technological progress, development and utilization of new and renewable sources.After analyzing two bottleneck problems which affect the conversion efficiency of the solar cell, we put forward a new structure of molecular arrangement of the solar cell to improve the conversion efficiency of the solar cell. II.T HE F EATURES O F S OLAR A ND T HREE C ONVERSION M ODES A.The Features of Solar Solar resources are solar radiation energy on the entire surface of the earth. Solar energy has four features. Firstly, solar energy is sufficient. The gross of solar radiation energy on the surface of the earth is about 6h1017kWh every year. It can be used several billions of years, which is reproducible and cleanest. It isn’t monopolized by any groups or coutries. Secondly, the energy density of solar energy is low. People want to obtain higher energy density by condensers. Thirdly, because of climatic change, the solar energy is mutative. For example, cloudy day and rainy day, the solar energy is weak. People should consider energy storage or use auxiliary devices which provide conventional energy to use solar energy in a row. Forthly, because of the earth rotation, the earth revolution and the angle between the axis of rotation and the orbital plane, days and sensons must change on the earth, solar energy must change too. Fifthly, use of solar energy can make energy level appropriate allocation, so heat energy is made used of. When the sun light shines on the earth, part of the light is reflected or scattered, some light is absorbed, only about 70% of the light which are direct light and scattered light passes through the atmosphere to reach the surface of the earth. Part of the light on the surface of the earth is absorbed by the objects surface, another part is reflected into the atmosphere. Fig.1 shows the schematic diagram of the sun incident on the ground. Figure1. Schematic diagram of the sun incident on the ground 978-1-4244-7739-5/10/$26.00 ?2010 IEEE
太阳能光伏电池测试与分析
哈尔滨工业大学创新实验报告 ogyhTecnolI nstitute of Harbin 验创新实近代 光学 实验名称：太阳能光伏电池测试与分析 院 系： 专 业： 名：姓
号：学 指导教师： 实验时间： 哈尔滨工业大学． 哈尔滨工业大学创新实验报告 一、实验目的 1、了解pn结基本结构和工作原理； 2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理； 3、掌握pn结的IV特性及IV特性对温度的依赖关系； 4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，理解光源强度、波长、环境温度等因素对太阳能电池特性的影响； 5、通过分析PN结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分析实验数据与理论结果间存在差异的原因。 二、实验原理 1、光生伏特效应 半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。半导体材料具有负的带电阻温度系数。从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。 常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结，如图1所示，它的工作原理的核心是光生伏特效应。光生伏特效应是半导体材料的一种通性。当光照射到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，在半导体材料内部会产生电动势。如果构成适当的回路就会产生电流。这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。 非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。pn结是典型的一个例子。N型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。制备方法有合金法、扩散法、生长法、离子注入法等等。杂质分布可能是线性分布的，也可能是存在突变的，pn结的杂质分布特征通常是与制备方法相联系的。不同的制备方法导致不同的杂质分布特征。
柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究
第39卷第5期 人 工 晶 体 学 报 V o.l 39 N o .5 2010年10月 J OURNAL O F S YNTHET IC CRY STA LS O c tober ,2010 柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究 刘 成,周丽华,叶晓军,钱子勍,陈鸣波 (上海空间电源研究所,上海200233) 摘要:通过对微晶硅太阳电池量子效率的测量,结合微区拉曼光谱和电学特性测试,讨论了本征层的硅烷浓度和等离子体辉光功率对太阳电池量子效率的影响。发现本征层硅烷浓度增加时,电池的长波响应变差,材料结构由微晶相演变成非晶相;等离子体辉光功率的增加造成了电池短波响应的变化。同时发现测量微晶硅太阳电池时使用掩膜板所得短路电流密度与量子效率积分获得的短路电流密度相差不大。将优化后的沉积参数应用于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,获得了9.28%(AM 0,1353W /m 2)和11.26%(AM 1.5,1000W /m 2)的光电转换效率。关键词:太阳电池;量子效率;柔性衬底;微晶硅;非晶硅/微晶硅中图分类号:O484;TK 514 文献标识码:A 文章编号:1000 985X (2010)05 1161 05 Study on Quantu m Effici enci es ofM icrocrystalli ne Silicon Solar Cells on Flexi ble Substrates LI U Cheng,Z HOU L i hua,Y E X iao j u n,QI AN Z i qing,C HEN M i n g bo (Shanghai Institute of Space Po w er sou rces ,Shanghai200233,Ch i na) (R eceive d 22M arc h 2010,acce p t ed 21Jul y 2010) Abstract :W it h the m easure m ent o f quant u m efficienc ies ,Ra m an spectra and e lectrical characteristics ,the effects of silane concentrations and p las m a d i s charge po w ers on quantum efficiencies of m i c rocrysta lline silicon solar ce lls had been discussed .It is found that the long w avelength responses o f so l a r cells decrease w hen silane concentrations i n crease ,and the shortw aveleng t h responses o f solar cells changesw hen plas m a discharge powers i n crease .It is also found that the short circu it current density are al m ost the sa m e bet w een m easured by ill u m i n ated J V w ith m asks and by quant u m effic iency .W ith the opti m ized deposition para m eters ,a m or phous silicon /m icr ocrystalli n e silicon tande m so lar ce lls on sta i n less steel flex i b le substratesw ith conversi o n efficiency of 9.28%(AM 0,1353W /m 2 )and 11.26%(AM 1.5,1000W /m 2 )w ere obta i n ed . K ey w ords :so lar cells ;quantu m efficienc ies ;flex i b le substrates ;m icr ocr ystalli n e silicon ;a morphous silicon /m icrocr ystalli n e silicon 收稿日期:2010 03 22;修订日期:2010 07 21 基金项目:上海市博士后科研资助计划项目(08R21420200);上海市引进技术的吸收与创新计划项目(07X I 2 016) 作者简介:刘 成(1980 ),男,湖南省人,博士后。E m ai :l thomas .li u cheng @g m ai.l com 1 引 言 量子效率(Quantum efficiency ,简称QE)的定义为:当太阳光照射到太阳电池上,在内建电场作用下产生的光生载流子数目与入射的光子数的比值。它是一个小于1的无量纲的数。量子效率分为内量子效率和外量子
国标《白光LED用荧光粉量子效率测试方法》送审稿编制说明
国标《白光LED用荧光粉量子效率测试方法》（送审稿） 编制说明 一、工作简况 1.1立项目的及意义 以LED（Light Emitting Diode，发光二极管）为代表的半导体照明技术因其具有节能、环保、体积小、全固态、使用寿命长等优点，是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。国际调研机构LED inside发布的《2017全球LED照明市场趋势》指出，2017年LED照明市场规模已经达到331亿美金。随着半导体照明应用层面的不断创新及新兴市场的崛起，LED市场将进一步扩大。 常见的LED照明获取方式多采用“芯片+荧光粉”的组合，因而荧光粉的性能在很大程度上决定了LED器件的出光效率和照明效果。量子效率是衡量荧光粉性能的最重要指标，能够直接体现荧光粉的质量。目前，国际上已就荧光粉量子效率的测试方法和测试意义达成一致，国际知名LED荧光粉及器件厂商和研究机构均已采用该指标。关于荧光粉量子效率的测定，国内起步虽然相对较晚，但发展速度很快，已经有相关厂商推出了测试设备。不过由于尚未就量子效率的测试标准和方法做出统一标准，其测试数据偏差值较大且公信力较差，因此急需通过与国际研发先进水平接轨，制定相关标准，明确量子效率的测试方法和标准，为提升白光LED用荧光粉的研发水平和产品质量，增强国际市场竞争力，推进我国相关产业的快速健康发展做出贡献。 1.2任务来源 根据稀土标委关于下达的11项稀土国家标准、14项稀土行业标准制修订计划的通知（稀土标委〔2018〕03号），《白光LED用荧光粉量子效率测试方法》国家标准制定计划正式下达，项目编号为20173581-T-469，完成年限为2019年。本标准制定任务由有研稀土新材料股份有限公司牵头起草，参与起草单位为厦门大学、天津东方科捷科技有限公司、广东稀有金属研究所、安徽芯瑞达电子科技有限公司、江门科恒实业股份有限公司和江苏博睿光电有限公司。 1.3起草单位 有研稀土新材料股份有限公司（简称有研稀土）是2001年由北京有色金属研究总院作为发起人，对稀土材料国家工程研究中心进行整体改制而设立的股份公司，是我国最早从事稀土研究开发的单位之一。60年来共取得400多项稀土科技成果，获得省部以上科技奖励159项，其中国家级39项；研究成果50%以上应用于工业生产，全世界生产的60%以上的稀土产品均采用有研稀土的技术，行业影响力不断提升。 近几年，公司利用新开发的技术成果开展科技成果转化27项，其中专利实施许可3项，