鈣鈦礦太陽電池IV性能測試方案

一、案例項目簡介
1.項目背景
鈣鈦礦型太陽能電池（perovskite solar cells），是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。
2.項目挑戰
傳統電子負載加萬用表測量的效率低下；
進口源表的軟件配套開發不完善。
二、鈣鈦礦材料簡介
1.鈣鈦礦材料種類
鈣鈦礦晶體為abx3 結構，一般為立方體或八面體結構。
在鈣鈦礦晶體中，b離子位于立方晶胞的中心，被6個x離子包圍成配位立方八面體，配位數為6；
a離子位于立方晶胞的角頂，被12個x離子包圍成配位八面體，配位數為12，如圖 所示，其中，a離子和x離子半徑相近，共同構成立方密堆積。
2.鈣鈦礦太陽能電池的結構與原理
(1)鈣鈦礦電池結構與原理
在接受太陽光照射時，鈣鈦礦層首先吸收光子產生電子-空穴對。因為這些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復合幾率和較高的載流子遷移率，所以載流子的擴散距離和壽命較長。這些未復合的電子和空穴分別被電子傳輸層和空穴傳輸層收集，即電子從鈣鈦礦層傳輸到等電子傳輸層后被ito（導電玻璃電indium-tin oxide）收集；空穴從鈣鈦礦層傳輸到空穴傳輸層后被金屬電收集，通過連接fto（導電玻璃、fluorine-doped tin oxide）和金屬電的電路而產生光電流。
(2)鈣鈦礦電池制作過程
(3)典型成品鈣鈦礦電池片
三、方案說明
1.測試要求
(1)iv系統
測量以下主要參數：
開路電壓uoc（open circuit voltage）；
短路電流isc（short-circuit current）；
峰值電壓um；
峰值電流im；
峰值功率pm=umxim；
填充因子ff；
轉換效率?=pm（電池片峰值功率）xpin（單位面積入射的光功率）/s（電池片的面積）
……
(2)qe系統
測量以下主要參數：
光譜響應度；
外效率；
內效率；
反射率；
透射率；
積分短路電流密度；
光束誘導電流
……
2.測試所需儀表
級太陽光模擬器；
標準單晶硅太陽電池（中國計量研究院標定）；
普賽斯s300源表；
樣品探針臺或者定制夾具；
iv測試分析軟件；
3.典型測試指標
4.選型依據
電壓量程及精度；電流量程及精度；
采樣速率高；iv測試分析軟件功能；
5.測試鏈接
四、常見技術問題匯總fqa
1. 與傳統電子負載和萬用表測量方案的區別？
源表集成源與表于一體，集成度高，從硬件上來說接口標準，有rs232、gpib和lan口，更適合實驗室和自動化測試線的應用。從軟件上來說，指令集的標準化程度高，上位機軟件開發容易。
2.與進口源表相比有哪些優勢？
普賽斯的s系列源表完全對標吉時利2400，可測量電壓和電流范圍更寬。軟件上不僅提供指令集，還支持c++和labview的sdk包，更便于測試系統的集成。
3.普賽斯源表可以應用于鈣鈦礦哪些測試領域？
普賽斯的s系列源表可以應用于科研、教學的實驗系統，也可以應用于產線自動化測試。