IPCE測(cè)試系統(tǒng)原理
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- 更新時(shí)間 2024/12/26 14:28:01
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IPCE測(cè)試系統(tǒng)Newport太陽(yáng)模擬器量子效率測(cè)試儀太陽(yáng)能電池量子效率測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器
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太陽(yáng)光模擬器、太陽(yáng)能電池和組件的I-V測(cè)量,、量子效率QE測(cè)試系統(tǒng),、氙燈光源、科研用全系列光源,。
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 環(huán)保,化工,能源,綜合 |
|---|
IPCE測(cè)試系統(tǒng)通過用波長(zhǎng)可調(diào)的單色光照射太陽(yáng)能電池,，同時(shí)測(cè)量太陽(yáng)能電池在不同波長(zhǎng)的單色光照射下產(chǎn)生的短路電流，從而得到太陽(yáng)能電池的IPCE,。通常太陽(yáng)能電池IPCE的測(cè)試需要由寬帶光源、單色儀,、信號(hào)放大,、模塊、光強(qiáng)校準(zhǔn)模塊,、計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集處理模塊組成,。IPCE測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)是用調(diào)制光代替直流光，減少了雜散光、噪聲等對(duì)測(cè)量精度的影響,。
同時(shí)采用錐腔型熱釋電探測(cè)器代替熱電堆探測(cè)器,，用鎖相測(cè)量?jī)x器代替直流測(cè)量?jī)x器并增加溫度控制，以便提高測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度和光譜響應(yīng)度標(biāo)準(zhǔn)的平坦程度,，進(jìn)而提高準(zhǔn)確度,。以以雙單色儀代替單色儀，大大減少雜散光,，同時(shí)增加了光譜響應(yīng)度的絕對(duì)定標(biāo)問,。該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶靈活地根據(jù)客戶需求進(jìn)行變形、組合,?？梢酝瓿衫缣?yáng)能電池IPCE測(cè)試，光電器件光譜響應(yīng)度分析等實(shí)驗(yàn),。
IPCE 我們一般稱之為光電轉(zhuǎn)化效率或單色光光電轉(zhuǎn)換效率,，學(xué)術(shù)術(shù)語(yǔ)為入射單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率(monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency 用縮寫IPCE表示)。IPCE的定義為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)Ne與單位時(shí)間內(nèi)的入射單色光子數(shù)Np之比,，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：IPCE=1240lsc/1 Pin)其中l(wèi)sc,、l和Pin所使用的單位分別為uAcm-2、nm和Wm-2,。
IPCE測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中,，考慮到IPCE與光捕獲效率LHE(I)電子注入量子效率fimj及注入電子在納米晶膜與導(dǎo)電玻璃的后接觸面上的收集效率fc三部分相關(guān)，對(duì)公式進(jìn)行修正,。所以對(duì)于同一體系,，兩者相比，IPCE(I)能更好地表示電池對(duì)太陽(yáng)能的利用程度,，因?yàn)閒(I)只考慮了被吸收光的光電轉(zhuǎn)化,，而IPCE(I)既考慮了被吸收光的光電轉(zhuǎn)化又考慮了光的吸收程度。譬如,，若某電極的光捕獲效率為1%,，而實(shí)驗(yàn)測(cè)得量子效率f(I)為90%，但其IPCE)只有0.9%,。作為太陽(yáng)能電池,，必須考慮所有入射光的利用，所以用IPCE(I)表示其光電轉(zhuǎn)化效率更合理,；作為L(zhǎng)B膜或自組裝膜敏化平板電極的研究主要用來篩選染料而不太注重光捕獲效率,，所以常用f(I表示光電轉(zhuǎn)化效果。在染料敏化太陽(yáng)能電池即DSSC中,，IPCE(I)與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系曲線為光電流工作譜,。
太陽(yáng)能電池的IPCE是指太陽(yáng)能電池的電荷載流子數(shù)目與照射在太陽(yáng)能電池表面一定能量的光子數(shù)目的比率,。因此，太陽(yáng)能電池的IPCE與太陽(yáng)能電池對(duì)照射在太陽(yáng)能電池表面的各個(gè)波長(zhǎng)的光的響應(yīng)有關(guān),。太陽(yáng)能電池的IPCE與光的波長(zhǎng)或者能量有關(guān),。如果對(duì)于一定的波長(zhǎng)，太陽(yáng)能電池*吸收了所有的光子,，并且我們搜集到由此產(chǎn)生的少數(shù)載流子(例如,，電子在P型材料上)，那么太陽(yáng)能電池在此波長(zhǎng)的IPCE為1,。對(duì)于能量低于能帶隙的光子,，太陽(yáng)能電池的IPCE為0。
IPCE測(cè)試系統(tǒng)理想中的太陽(yáng)能電池的IPCE圖形是一個(gè)正方形,，也就是說,，對(duì)于測(cè)試的各個(gè)波長(zhǎng)的太陽(yáng)能電池IPCE是一個(gè)常數(shù)。但是,，絕大多數(shù)太陽(yáng)能電池的IPCE會(huì)由于再結(jié)合效應(yīng)而降低,，這里的電荷載流子不能流到外部電路中。用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來說的話,，綜合器件的厚度和入射光子規(guī)范的數(shù)目來說,，太陽(yáng)能電池的量子效率可以被看作是太陽(yáng)能電池對(duì)單一波長(zhǎng)的光的吸收能力。
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