[发明专利]一种使用变温光致发光谱测试分析太阳电池辐射效应的方法

摘要

本发明涉及一种使用变温光致发光谱测试分析太阳电池辐射效应的方法，该方法涉及的装置是由激光器、斩波器、凸透镜、低温样品室、载物铜片、待测电池、滤光片、光栅光谱仪、探测器、锁相放大器和记录仪组成，该方法对辐照前、辐照后和辐照退火后的电池分别进行了变温光致发光谱测试，将三次测试结果数据进行处理，直接得到太阳电池受辐照后光致发光的辐照损伤情况以及退火后太阳电池的性能恢复情况，并结合阿伦尼乌斯公式拟合，判断辐照在太阳电池中引入的缺陷类型以及在退火后缺陷类型的变化情况。该方法能够比较全面深入的分析太阳电池的辐射效应。且具有操作简单、测试精度高等特点。

主权项

1.一种使用变温光致发光谱测试分析太阳电池辐射效应的方法，其特征在于：该方法涉及的装置是由激光器、斩波器、凸透镜、低温样品室、载物铜片、待测太阳电池、光栅光谱仪、探测器、锁相放大器和记录仪组成，激光器（1）发出的激光束的中心高度和第一凸透镜（3）中心高度以及载物铜片（5）的中心点高度一致；第一凸透镜（3）垂直固定位置与载物铜片（5）的垂直位置之间距离为第一凸透镜焦距；第一凸透镜（3）中心法线与载物铜片（5）表面的法线呈45度角；载物铜片（5）垂直固定在低温样品室（4）中；将待测太阳电池（6）固定于载物铜片（5）中心处；第二凸透镜（7）的垂直固定位置与光栅光谱仪（9）入口狭缝之间的距离为350mm；第二凸透镜（7）和第三凸透镜（8）保持平行，第二凸透镜（7）和第三凸透镜（8）中心高度均与光栅光谱仪（10）狭缝入口中心点高度一致；第三凸透镜（8）中心法线与载物铜片（5）表面的中心法线呈45度角，第三凸透镜（8）固定位置与光栅光谱仪（9）狭缝入口之间距离为第三凸透镜（8）的焦距；滤光片（9）的中心高度与光栅光谱仪（10）狭缝入口中心点高度一致；锁相放大器（12）分别和斩波器（2）、探测器（11）和记录仪（13）连接，具体操作按下列步骤进行：a、对连接好的测试系统进行初始化，将未受高能粒子辐照的待测太阳电池（6）贴于载物铜片（5）中心位置处，并放置于低温样品室（4）中，样品室初始温度设置为300 K；b、激光器（1）发出激光经斩波器（2）斩波后，进入第一凸透镜（3）聚焦形成特定频率的非连续激光，并投射到低温样品室（4）中贴于载物铜片（5）上的待测太阳电池（6）表面，待测太阳电池（6）表面受激发后将产生具有光谱范围的非连续光信号，其中第一凸透镜（3）的焦距175mm，直径76.2mm；c、将步骤b得到的非连续光信号经过第二凸透镜（7）转换成一束平行光，并通过第三凸透镜（8）和滤光片（9）聚焦在光栅光谱仪（10）入口处的焦平面上，其中第二凸透镜（7）和第三凸透镜（8）的焦距175mm，直径76.2mm；d、将步骤c得到的聚焦光致发光信号经光栅光谱仪（10）分光后送至探测器（11）被收集，再将收集的光信号传送到锁相放大器（12），锁相放大器（12）参考斩波器（2）中的参考信号，将信号进行降噪并放大，然后传送至记录仪（13）得到待测太阳电池（6）受激发后发出的光致发光谱；e、经过d步骤后，第一个温度点测试完毕，之后调整样品室温度设置为270K，再按步骤a‑步骤d重复进行第二个温度点测试，得到第二个温度点的光致发光谱；f、经过e步骤后，第二个温度点测试完毕，之后调整样品室温度设置为240K，再按步骤a‑步骤d重复进行第三个温度点测试，以此类推，每隔30K取一个点，直到最后一个温度点30K测试完毕，得到待测太阳电池（6）温度从300K到30K的变温光致发光谱；g、将待测太阳电池6进行高能粒子辐照后，再按步骤a‑步骤f重复进行一次变温光致发光谱测试，得到辐照后的光致发光谱信号；h、将经过步骤g的样品进行热退火或载流子注入退火后，再按步骤a‑步骤f重复进行一次变温光致发光谱测试，再将三次测试结果数据进行处理，直接得到太阳电池受辐照后光致发光的辐照损伤以及退火后太阳电池的性能恢复情况，并结合阿伦尼乌斯公式拟合，判断辐照在太阳电池中引入的缺陷类型以及在退火后缺陷类型的变化情况。