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IPCE测试系统原理

简要描述:IPCE测试系统理想中的太阳能电池的IPCE图形是一个正方形,也就是说,对于测试的各个波长的太阳能电池IPCE是一个常数。但是,绝大多数太阳能电池的IPCE会由于再结合效应而降低,这里的电荷载流子不能流到外部电路中。用专业术语来说的话,综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说,太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。

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  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2021-08-31
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  IPCE测试系统通过用波长可调的单色光照射太阳能电池,同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的IPCE。通常太阳能电池IPCE的测试需要由宽带光源、单色仪、信号放大、模块、光强校准模块、计算机控制和数据采集处理模块组成。IPCE测试系统的特点是用调制光代替直流光,减少了杂散光、噪声等对测量精度的影响。
  同时采用锥腔型热释电探测器代替热电堆探测器,用锁相测量仪器代替直流测量仪器并增加温度控制,以便提高测量系统的灵敏度和光谱响应度标准的平坦程度,进而提高准确度。以以双单色仪代替单色仪,大大减少杂散光,同时增加了光谱响应度的绝对定标问。该系统可以根据用户灵活地根据客户需求进行变形、组合。可以完成例如太阳能电池IPCE测试,光电器件光谱响应度分析等实验。
  IPCE 我们一般称之为光电转化效率或单色光光电转换效率,学术术语为入射单色光子-电子转化效率(monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency 用缩写IPCE表示)。IPCE的定义为:单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比,其数学表达式为:IPCE=1240lsc/1 Pin)其中lsc、l和Pin所使用的单位分别为uAcm-2、nm和Wm-2。
 

IPCE测试系统

 

  IPCE测试系统实际应用中,考虑到IPCE与光捕获效率LHE(I)电子注入量子效率fimj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面上的收集效率fc三部分相关,对公式进行修正。所以对于同一体系,两者相比,IPCE(I)能更好地表示电池对太阳能的利用程度,因为f(I)只考虑了被吸收光的光电转化,而IPCE(I)既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如,若某电极的光捕获效率为1%,而实验测得量子效率f(I)为90%,但其IPCE)只有0.9%。作为太阳能电池,必须考虑所有入射光的利用,所以用IPCE(I)表示其光电转化效率更合理;作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率,所以常用f(I表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池即DSSC中,IPCE(I)与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。
  太阳能电池的IPCE是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此,太阳能电池的IPCE与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的IPCE与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长,太阳能电池完全吸收了所有的光子,并且我们搜集到由此产生的少数载流子(例如,电子在P型材料上),那么太阳能电池在此波长的IPCE为1。对于能量低于能带隙的光子,太阳能电池的IPCE为0。
  IPCE测试系统理想中的太阳能电池的IPCE图形是一个正方形,也就是说,对于测试的各个波长的太阳能电池IPCE是一个常数。但是,绝大多数太阳能电池的IPCE会由于再结合效应而降低,这里的电荷载流子不能流到外部电路中。用专业术语来说的话,综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说,太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。

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