[发明专利]光伏太阳能电池瞬态光电压全自动测试系统及测试方法

说明书

本发明涉及一种光伏太阳能电池瞬态光电压全自动测试系统及测试方法，其特征在于，该全自动测试系统包括：用于固定待测光伏电池器件的光伏电池夹具；用于使待测光伏电池器件内部产生稳态光电压信号的稳态光源；用于使待测光伏电池器件内部产生瞬态光电压信号的瞬态脉冲光源；用于切断或连通瞬态脉冲光辐照的光路控制开关；用于调节瞬态脉冲光源光强的光强调节单元；用于实时采集稳态光电压变化信号和瞬态光电压变化信号的瞬态信号采集记录单元；用于根据稳态光电压变化信号和瞬态光电压变化信号实时调节稳态光源和瞬态脉冲光源的光强以及记录完整的瞬态光电压信号衰减曲线，实现全自动数据获取的计算机，本发明可广泛用于光伏半导体技术领域中。

技术领域

本发明是关于一种光伏太阳能电池瞬态光电压全自动测试系统及测试方法，属于光伏半导体技术领域。

背景技术

人类社会的发展与进步离不开能源的不断消耗，随着历史发展进程的逐渐加快，人们对于能源的需求与日俱增，对化石能源粗犷型的利用模式，不仅能源利用率低还会造成严重的环境污染，迫使当前的人们必须尽快寻找清洁、友好并且可持续的新能源，能够通过光伏效应直接将太阳能转化为电能的光伏太阳能电池，成为了最富有希望的新能源之一。目前，太阳能电池历经几代革新，从硅半导体太阳能电池到薄膜太阳能电池，再到新一代有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池。近年来异军突起的钙钛矿太阳能电池更是发展迅猛，光电转换效率快速突破20％大关，不断提升光伏太阳能电池的光电转化性能是光伏领域科研人员亘古不变的任务，也是光伏领域永恒的主题。

在将目光聚焦在技术与工艺的同时，深刻了解光伏太阳能电池光电转化机制，特别是造成能量损失的光生载流子复合机制将是重要的课题，是进一步提高光伏太阳能电池的理论基础。光伏太阳能电池在光照辐照情况下，将价带内电子激发至导带，完成从太阳能至电化学势能的转化并储存下来，所储存的能量以电子为载体被输运至外电路对外做功，完成太阳能的转化与利用。在这一过程中，光伏器件内部的缺陷态属性(包括缺陷态密度、缺陷态分布等)显著影响着载流子的输运、收集和复合过程，因此，对于光伏电池缺陷态属性以及载流子复合过程的检测和分析，对认识光伏器件光电转换过程具有重要科学意义。

当前，研究光伏太阳能电池缺陷态属性以及载流子复合过程已发展的方法有强度调制光电流和光电压谱、电化学阻抗谱以及时间分辨光电流和光电压谱，其中，强度调制光电流和光电压谱以及电化学阻抗谱均属于频域测量方法，要求技术人员具有扎实的电介质物理理论基础，数据处理分析过程复杂，特别是电化学阻抗谱需要构建模型电路，模型电路的选择极大地影响着对于实验观察现象的理解和认识，这些难题显著地提高了方法的技术门槛。而时间分辨光电流和光电压谱属于时域测量方法，测量结果以及数据分析处理都直观易懂，且容易上手，但该方法需要不断更换稳态条件，而每个稳态条件又分别对应类似的数据获取操作，存在大量繁琐重复的工作，极大地降低了技术人员的工作效率，浪费了宝贵的技术资源。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够削减技术人员劳动量、提高技术人员工作效率的光伏太阳能电池瞬态光电压全自动测试系统及测试方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种光伏太阳能电池瞬态光电压全自动测试系统，其特征在于，该全自动测试系统包括：用于固定待测光伏电池器件的光伏电池夹具；用于发出稳态光辐照所述待测光伏电池器件使得所述待测光伏电池器件内部产生稳态光电压信号的稳态光源；用于发出瞬态脉冲光辐照所述待测光伏电池器件使得所述待测光伏电池器件内部产生瞬态光电压信号的瞬态脉冲光源，其中，瞬态脉冲光的光斑和稳态光的光斑能够于所述待测光伏电池器件处重合；固定设置在所述瞬态脉冲光源与待测光伏电池器件之间的光路上用于切断或连通瞬态脉冲光辐照的光路控制开关；固定设置在所述瞬态脉冲光源与待测光伏电池器件之间的光路上用于调节瞬态脉冲光源光强的光强调节单元；用于实时采集稳态光电压变化信号和瞬态光电压变化信号的瞬态信号采集记录单元；以及，用于根据稳态光电压变化信号和瞬态光电压变化信号实时调节所述稳态光源和瞬态脉冲光源的光强，以及记录完整的瞬态光电压信号衰减曲线，实现全自动数据获取的计算机。