GB∕T 38200-2019 太阳电池量子效率测试方法.doc

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1、犐犆犛２７．１６０；４９．１４０ 犉１２；犞７６!"#$%&''()*犌犅／犜３８２００—２０１９!"#$%&'()*+,犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉狇狌犪狀狋狌犿犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狅犾犪狉犮犲犾犾狊２０１９１０１８-.２０２００５０１/0'(+,-./012-.!''()*3/0456犌犅／犜３８２００—２０１９前　　言　　本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ４２５）提出并归口。 本标准起草单位：上海空间电源研究所、中国航天标准化研究所。本标准主要起草人：杨洪东、刘智

2、、姜德鹏、池卫英、陆剑峰、倪家伟、陈国铃、瞿轶、张怡薇、谭雪雁、许冬彦。Ⅰ犌犅／犜３８２００—２０１９太阳电池量子效率测试方法１　范围本标准规定了太阳电池量子效率测试的条件、原理、测试和数据处理方法。 本标准适用于单结、多结各类型太阳电池量子效率的测试。２　规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ＧＢ／Ｔ２２９７—１９８９　太阳光伏能源系统术语３　术语和定义ＧＢ／Ｔ２２９７—１９８９界定的术语和定义适用于本文件。４　测试目的通过本标准所

3、给方法获得的太阳电池量子效率可用于表征太阳电池器件光生载流子能力与器件结构。５　样品准备与测试条件样品准备与测试条件要求如下：ａ）　被测器件样品应是稳定的，不因光照而发生性能变化； ｂ）　环境压力：常压；ｃ）　样品测试温度：２５℃±２℃。６　测试原理用不同波长的单色光辐照太阳电池，当光子能量大于太阳电池材料相应带隙宽度时，则会激发出电子空穴对；而在外部形成回路时，则光生载流子形成电流。太阳电池量子效率定义为一个具有一定波 长的入射光子在外电路中产生电子空穴对的数目。则太阳电池在入射光波长为λ的光子照射下的量 子效率ＥＱＥ（λ）可表达为式（１）。狀ＥＱＥ（λ）＝……

4、……………………（１） Φ（λ）　　式中：Φ（λ）———单位面积上入射光的光子通量，单位为焦耳（Ｊ）； 狀———单位面积上光生载流子数。可由式（２）计算。犑ｐｈ狀＝狇…………………………（２）１犌犅／犜３８２００—２０１９　　式中：犑ｐｈ———光生电流密度，单位为安培每平方米（Ａ／ｍ２）；狇———基本电荷，单位为库仑（Ｃ），１狇≈１．６０２×１０－１９Ｃ。 式（１）中的Φ（λ）可通过辐照度探测器测得单色光的强度为犈（λ），单位为焦耳，则单位面积光子通 量可由式（３）计算。２π·犈（λ）Φ（λ）＝……………………（３）犺犮　　式中：λ———单色光波长，单位为米（ｍ）；犺

5、———普朗克常数，单位为焦耳秒（Ｊ·ｓ），６．６２６×１０－３４Ｊ·ｓ；犮———光速，单位为米每秒（ｍ／ｓ），３．０×１０８ｍ／ｓ。若使用已知光谱响应的参考太阳电池作为光束辐照度探测器时，则待测电池的量子效率可表达为式（４）。犑ＳＣ（λ）ＥＱＥ（λ）＝ＥＱＥ′（λ）犑ＳＣ′（λ）…………………………（４）　　式中：ＥＱＥ′（λ）———参考太阳电池的量子效率；犑ＳＣ（λ）———待测太阳电池在给定辐照度下的短路电流密度，单位为安培每平方米（Ａ／ｍ 犑ＳＣ′（λ）———参考太阳电池在给定辐照度下的短路电流密度，单位为安培每平方米（Ａ／ｍ２）；２）。７　量子效率测试７．１　基

6、本要求７．１．１　允许采用恒定光或脉冲光测量太阳电池的量子效率，但应注意把单色光光路、测试电池和辐照 度探测器等用减反射的光密封箱严格密封，并防止其他热辐射干扰。杂散辐射强度应小于总辐射强度的０．１％。当用不同方法测量太阳电池量子效率的结果不一致时，应以调制光测量方法为仲裁方法。 ７．１．２　一般采用调制光测量太阳电池的量子效率，如图１所示。图１　太阳电池量子效率测试装置方框图２犌犅／犜３８２００—２０１９７．１．３　测量仪器和标准器应符合相关计量标准要求，经计量机构检定合格或校准后，并在有效期内。７．２　测试装置要求７．２．１　光源光源要求如下：ａ）　光源可采用有足

7、够辐照度的卤钨灯、稳态氙灯或其他光源； ｂ）　光源的光谱范围需覆盖待测太阳电池光谱响应波长范围，优选稳态氙灯＋卤钨灯组合光源，分 别用于短波与中长波；ｃ）　光源辐照度不稳定度优于０．５％／ｈ，并有监视探测器监测光源的不稳定性。７．２．２　单色器单色器要求如下：ａ）　光栅单色器、棱镜单色器或滤光片组等均能产生单色光（窄波段），可根据实际情况选择，推荐 选择两个以上光栅的单色仪；ｂ）　光栅单色仪各波长带宽均匀，注意消除二级光谱的影响，波长分辨率优于０．２ｎｍ，波长准确性 优于１ｎｍ。７．２．３　偏置光偏置光要求如下：ａ）　偏置光是一种非调制的恒定光，可采