太陽模擬器測試非晶硅薄膜的注意點

　　太陽電池,也稱為光伏電池，是將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的器件，而測量太陽能電池的效率是通過用輻射強度計測定入射太陽光的功率和測量電池在最大功率點產(chǎn)生的電功率的辦法來實現(xiàn)。使用這種方法存在的困難是被測電池的性能在很大程度上取決于太陽光光譜成分，但是光譜成分的精確程度受到季節(jié)變化、地區(qū)差異和氣候條件等各種因素的影響，加上輻射強度計刻度誤差，使測量結(jié)果難以精確和穩(wěn)定。在大多生產(chǎn)廠家，使用模擬太陽光的室內(nèi)模擬器進行太陽能電池效率的測試，室內(nèi)模擬器的光強和光譜分布是用經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)太陽光定標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)片來校準(zhǔn)的。 

　　目前一些實驗室或者測試機構(gòu)，經(jīng)常用晶硅太陽電池作為標(biāo)準(zhǔn)件來測試非晶硅薄膜太陽電池，導(dǎo)致嚴(yán)重的測量誤差，從而使得很多人對非晶硅薄膜的性能產(chǎn)生質(zhì)疑。 

　　那么，如何正確比較不同材料，工藝的太陽電池的好壞或者適用性呢？在此，大致描述一下太陽模擬器測試非晶硅薄膜的注意點。 

　　為了比較和評價太陽電池，人們制定了國際標(biāo)準(zhǔn)測試條件。實用地面應(yīng)用的太陽電池的國際標(biāo)準(zhǔn)測試條件為：光譜為AM1.5，輻照度為1000瓦/平方米,測試溫度為25攝氏度。（AM：AirMass大氣質(zhì)量；太陽光在大氣層外垂直輻照時為AM0光譜；太陽光在地球表面垂直輻照時為AM1光譜；當(dāng)太陽天頂角48.2度時，為AM1.5光譜）。 

　　采用標(biāo)定過的參考電池為基準(zhǔn)，為了使這個測量方法能夠得到準(zhǔn)確的結(jié)果，必須滿足以下兩個條件： 

　　一、在特定的范圍內(nèi)，參考電池和被測電池對不同波長的光譜響應(yīng)必須一致。這個條件通常要求參考電池和被測電池是由同種半導(dǎo)體材料并用相似的生產(chǎn)工藝制成。 

　　二、在特定范圍內(nèi)，用來做比較測試的光源的光譜成分必須接近標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜成分。目前比較常見的脈沖氙燈光源模擬器，光譜接近太陽光，但是紅外部分（800納米至1100納米）較標(biāo)準(zhǔn)AM1.5光譜而言非常豐富，失配嚴(yán)重。 

　　非晶硅太陽電池電性能測試方法從原則到具體程序都和單晶硅、多晶硅太陽電池電性能測試相同，但必須注意以下幾點區(qū)別，否則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的測量誤差。 

　　第一、校準(zhǔn)輻照度：應(yīng)選用恰當(dāng)?shù)�、專用于非晶硅太陽電池測試的非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池來校準(zhǔn)輻照度。如果采用單晶硅或者多晶硅太陽電池作為標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)輻照度，將會得到毫無意義的測試結(jié)果。當(dāng)然，按照光譜失配的理論，如果所選的用的測試光源十分理想，那么，即使用單晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池校準(zhǔn)輻照度也能獲得正確的結(jié)果，當(dāng)然，這個在一般生產(chǎn)或者實驗室是很難做到的。 

　　第二、光源：用于非晶硅太陽電池電性能測試的太陽模擬器的光源應(yīng)盡可能選用在300納米到800納米波長范圍內(nèi)，光譜特性非常接近AM1.5太陽光譜。 

　　第三、光譜響應(yīng)：太陽電池的光譜響應(yīng)就是當(dāng)某一波長的光照射在電池表面上時，每一光子平均所能收集到的載流子數(shù)。由于用不同材料和工藝制造的太陽電池的光譜響應(yīng)差異很大，同時考慮電池的光譜響應(yīng)和光源的光譜分布這兩個因素就能夠得到更好的測量結(jié)果；更進一步來說，多結(jié)薄膜電池中各結(jié)的電流匹配也需要對每結(jié)的光譜響應(yīng)做出精確的測量。非晶硅太陽電池的光譜響應(yīng)特性與所加偏置光及偏置電壓有關(guān)，在非標(biāo)準(zhǔn)條件下進行測試和換算時應(yīng)注意相關(guān)條件。 

　　非晶硅的光譜響應(yīng)波長范圍為400納米到800納米，而單晶硅光譜響應(yīng)波長范圍為400納米到1100納米。由于模擬器用氙燈光源的光譜在800nm到1100nm的紅外區(qū)段的光譜比標(biāo)準(zhǔn)的AM1.5的光譜更為豐富。采用單晶硅標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)定太陽模擬器來測非晶硅太陽電池，在800納米到1100納米波段對非晶硅太陽電池電流沒有任何貢獻，但對單晶硅太陽電池的電流有著非常大的貢獻，這就會產(chǎn)生嚴(yán)重的失配，導(dǎo)致非晶硅太陽電池的電流大幅度被壓低，引起嚴(yán)重的測量誤差。