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光催化及光敏材料測試設(shè)備

光催化專用太陽光模擬器高準直紫外光源
鈣鈦礦LED/OLED測試設(shè)備

發(fā)光效率測量系統(tǒng) 光譜分析系統(tǒng) 光電性能測量系統(tǒng)
日本SAN-EI 太陽光模擬器

LED太陽光模擬器 AAA+級雙光太陽光模擬器 AAA太陽光模擬器 150W 太陽光模擬器聚光太陽光模擬器太陽能電池IV性能測試儀太陽能電池組件測試儀太陽能電池測試多通道太陽能電池穩(wěn)定性測試 OLED模擬軟件太陽能電池穩(wěn)定性測試太陽能電池載流子測試光纖太陽光模擬器光譜響應(yīng)/量子效率量測儀全光譜太陽光模擬器太陽能電池量子效率測試系統(tǒng) AAA級太陽光模擬器雙燈太陽光模擬器穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器瞬態(tài)光電流/光電壓測試系統(tǒng) 太陽能電池載流子測試設(shè)備載流子擴散長度測試系統(tǒng)
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石墨烯制備系統(tǒng)（CVD）噴霧熱解成膜系統(tǒng) 碳納米管CVD制備系統(tǒng) 原子層沉積系統(tǒng) 卷對卷涂布系統(tǒng) 涂布機
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太陽能電池測試設(shè)備

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太陽能電池分析技術(shù)(1)：理想因子、開路電壓與光強

閱讀：24536 發(fā)布時間：2021/11/26

本系列文章將介紹用于有機和鈣鈦礦太陽能電池的不同光電表征技術(shù)，同時提取和分析重要的器件參數(shù)，例如穩(wěn)態(tài)性能、瞬態(tài)光電壓、瞬態(tài)光電流、電荷載流子遷移率、電荷密度、陷阱密度、阻抗、理想因子等。

JV曲線測量是太陽能電池的最常規(guī)的表征技術(shù)。太陽能電池的短路電流（Isc）、開路電壓（Voc）、填充因子（FF）、最大功率點（MPP）和功率轉(zhuǎn)換效率等重要參數(shù)都是由JV曲線獲得。

Voc 是光伏器件中電流為零時電壓，如圖1所示。

圖1：光照和暗態(tài)下電流電壓曲線（左：線性，右：對數(shù)）示意圖，注明了上文提到的參數(shù)。

測量開路電壓與光強度的關(guān)系可用于光照理想因子。理想因子是衡量該器件是否接近理想的二極管，當以復(fù)合電流為主（SRH復(fù)合）時 nidL = 2 ，以擴散電流為主 (PN結(jié)無缺陷）時nidL = 1，而實際中PN結(jié)勢壘區(qū)總是存在復(fù)合中心，所以一般情況下n介于1和2之間。在理想器件中，光照理想因子 nidL 與通過暗態(tài)JV 曲線提取的理想因子 nidd 相同的。在實際器件中，暗態(tài)和光照下的理想因子可能會發(fā)生偏差，由于光照理想因子不受串聯(lián)電阻的影響，因此更容易分析。

開路電壓 Voc 的表達式是通過在肖克利方程中將電流設(shè)置為零來獲得的，如下：

圖2

其中 nidL 是光照理想因子，kB 是玻爾茲曼常數(shù)，T 是溫度，q 是單位電荷， jph 是光電流，js 是暗飽和電流。假設(shè)光電流與光強是線性關(guān)系，且 jph/js >> 1。我們得到

圖3

L是歸一化的光強度，C1是不依賴于 L 變化的溫度因子。請注意，C1與光照為常量光系，但隨溫度變化。開路電壓隨溫度降低而隨光照強度增加。開路電壓與光強度的斜率僅取決于光照理想因子和溫度。光照理想因子計算依據(jù)公式：

圖4

光照理想因子進一步依賴于光的強度。例如，SRH 復(fù)合在低光強度下更為突出。通常計算平均值以獲得理想的數(shù)值。

圖5 顯示了不同情況下模擬開路電壓與光強度的關(guān)系。在圖5 (f) 中，顯示了光照理想因子，它是根據(jù)公式 (圖4) 由 Voc 與光強度的平均斜率計算得出的?；厩闆r下理想因子恰好為 1。除"低并聯(lián)電阻"和"深陷阱"的情況外，理想因子約為 1。如果復(fù)合預(yù)因子增加（b），則 Voc 較低，但 Voc 斜率保持不變。在"深陷阱"（c）的情況下，斜率（Voc vs. L）明顯更陡，導(dǎo)致平均理想因子為 1.8。在"低并聯(lián)電阻" (d) 的情況下，Voc 在較低的光強下嚴重下跌，平均理想因子的計算便沒有意義。