鈣鈦礦太陽電池IV性能測試方案

一、案例項(xiàng)目簡介
1.項(xiàng)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(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)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(xiàng)目挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)電子負(fù)載加萬用表測量的效率低下；
進(jìn)口源表的軟件配套開發(fā)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(jié)構(gòu)，一般為立方體或八面體結(jié)構(gòu)。
在鈣鈦礦晶體中，b離子位于立方晶胞的中心，被6個(gè)x離子包圍成配位立方八面體，配位數(shù)為6；
a離子位于立方晶胞的角頂，被12個(gè)x離子包圍成配位八面體，配位數(shù)為12，如圖 所示，其中，a離子和x離子半徑相近，共同構(gòu)成立方密堆積。
2.鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)與原理
(1)鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)與原理
在接受太陽光照射時(shí)，鈣鈦礦層首先吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對。因?yàn)檫@些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復(fù)合幾率和較高的載流子遷移率，所以載流子的擴(kuò)散距離和壽命較長。這些未復(fù)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?shù)降入娮觽鬏攲雍蟊籭to（導(dǎo)電玻璃電indium-tin oxide）收集；空穴從鈣鈦礦層傳輸?shù)娇昭▊鬏攲雍蟊唤饘匐娛占?，通過連接fto（導(dǎo)電玻璃、fluorine-doped tin oxide）和金屬電的電路而產(chǎn)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(tǒng)
測量以下主要參數(shù)：
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(zhuǎn)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(tǒng)
測量以下主要參數(shù)：
光譜響應(yīng)度；
外效率；
內(nèi)效率；
反射率；
透射率；
積分短路電流密度；
光束誘導(dǎo)電流
……
2.測試所需儀表
級太陽光模擬器；
標(biāo)準(zhǔn)單晶硅太陽電池（中國計(jì)量研究院標(biāo)定）；
普賽斯s300源表；
樣品探針臺(tái)或者定制夾具；
iv測試分析軟件；
3.典型測試指標(biāo)
4.選型依據(jù)
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(shù)問題匯總fqa
1. 與傳統(tǒng)電子負(fù)載和萬用表測量方案的區(qū)別？
源表集成源與表于一體，集成度高，從硬件上來說接口標(biāo)準(zhǔn)，有rs232、gpib和lan口，更適合實(shí)驗(yàn)室和自動(dòng)化測試線的應(yīng)用。從軟件上來說，指令集的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，上位機(jī)軟件開發(fā)容易。
2.與進(jìn)口源表相比有哪些優(yōu)勢？
普賽斯的s系列源表完全對標(biāo)吉時(shí)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(tǒng)的集成。
3.普賽斯源表可以應(yīng)用于鈣鈦礦哪些測試領(lǐng)域？
普賽斯的s系列源表可以應(yīng)用于科研、教學(xué)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，也可以應(yīng)用于產(chǎn)線自動(dòng)化測試。