[发明专利]一种光电器件的光伏特性测量设备、测量方法及成像系统

权利要求书

1.一种光电器件的光伏特性测量设备，其特征在于，包括：光源组件(1)、样本放置组件(2)以及信号测量组件(3)；样本放置组件(2)用于放置电池样本并导出电池样本的电压及电流信号，光源组件(1)用于提供垂直照射电池样本表面的稳定平衡光及瞬时激发光，信号测量组件(3)用于测量电池样本的电压及电流信号；

光源组件(1)包括：平衡光源(11)、脉冲激光器(12)、转盘(13)以及耦合单元(14)；平衡光源(11)用于提供稳定的平衡光，使电池样本工作在预定的激发状态；脉冲激光器(12)用于提供瞬时的激发光，使得电池样本内部的载流子数量在短时间内迅速提高，从而形成电流和电压的扰动信号；转盘(13)垂直于脉冲激光器(12)的照射方向设置，且其上设置有小孔和扩束镜，用于调节激发光的光斑大小；耦合单元(14)用于将平衡光和激发光耦合至一束平行光束中，并使得平行光束垂直照射于电池样本表面，进而使得电池样本产生相应的电压及电流信号；

样本放置组件(2)包括：电池测试底座(21)和三维平移台(22)；电池测试底座(21)固定于三维平移台上；电池测试底座(21)内设置有接触探针及测试电路，用于固定电池样本并导出电压及电流信号；三维平移台(22)用于带动电池样本移动，以实现对电池样本的二维多点测量；

信号测量组件(3)包括：数字源表(31)和高速数字示波器(32)；数字源表(31)与电池测试底座(21)相连，以测量电池样本在稳态条件下的电压及电流信号，并在测量电压及电流衰减信号时施加对应的偏置电压或电流以过滤直流信号；高速数字示波器(32)与电池测试底座(21)相连，以测量电池样本对激发光的电压衰减信号及电流衰减信号；高速数字示波器(32)还与脉冲激光器相连，以获取同步触发信号，从而控制信号采集过程；

所述光电器件的光伏特性测量设备具有两种测量模式：多光强测量模式和二维扫描模式；在多光强测量模式下，激发光经过所述转盘(13)上的扩束镜得到二维扩大，最终形成的光斑覆盖整个电池样本表面；在二维扫描模式下，激发光经过所述转盘(13)上的小孔的限制，形成的光斑只照亮电池样本表面的一点，并通过所述三维平移台(22)移动电池样本实现二维多点测量。

2.如权利要求1所述的光电器件的光伏特性测量设备，其特征在于，所述平衡光源(11)为LED灯组。

3.如权利要求1所述的光电器件的光伏特性测量设备，其特征在于，所述脉冲激光器(12)照射到电池表面的辐照度低于所述平衡光源(11)照射到电池表面辐照度的10％。

4.一种基于权利要求1所述的光电器件的光伏特性测量设备的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)检查设备各组件的工作状态并将工作参数设置为预设值，并设定测试光强为X₀；

(2)移动标准电池，使得标准电池的表面与平行光束的焦点重合；开启平衡光源，关闭脉冲激光器；根据标准电池的电压与光强的对应关系得到与测试光强X₀相对应的电压V₀；调节平衡光源的光强，使得标准电池输出的电压为V₀，从而完成光强标定，使得平衡光源的光强为测试光强X₀；

(3)保持平衡光源不变，移动电池样本，使得电池样本表面与平行光束的焦点重合；设置电池样本为开路状态，并测量电池样本的开路电压V_oc；

(4)开启脉冲激光器，并施加反向电压以过滤直流电压V_oc，同时采集电压衰减信号，得到暂态光电压衰减曲线V(t)；

(5)保持平衡光源不变，关闭脉冲激光器；设置电池样本为短路状态，并测量电池样本的短路电流I_sc；

(6)开启脉冲激光器，并施加反向电流以过滤直流电流I_sc，以确保电池电流测试与电压测试处于同一工作状态下，同时采集电流衰减信号，得到暂态光电流衰减曲线I(t)；

(7)更改平衡光源的测试光强X₀的取值，重复步骤(2)-(6)，以得到不同平衡光强下的暂态光电压曲线和暂态光电流曲线。