日韩av大片在线观看欧美成人不卡|午夜先锋看片|中国女人18毛片水多|免费xx高潮喷水|国产大片美女av|丰满老熟妇好大bbbbbbbbbbb|人妻上司四区|japanese人妻少妇乱中文|少妇做爰喷水高潮受不了|美女人妻被颜射的视频,亚洲国产精品久久艾草一,俄罗斯6一一11萝裸体自慰,午夜三级理论在线观看无码

報(bào)告的目的

本篇報(bào)告是太陽能電池系列報(bào)告中的第三篇,，討論了相關(guān)理論和各種類型的試驗(yàn),。

第一部分討論了太陽能電池的原理，結(jié)構(gòu)和電化學(xué)機(jī)制基礎(chǔ),。第二部分討論了太陽能電池阻抗測(cè)試,，以及各種等效電路模型。

這一篇主要討論太陽能電池的IMPS和IMVS測(cè)試,，介紹這一測(cè)試技術(shù)的原理和實(shí)踐,，并討論所獲得的數(shù)據(jù)

介紹

強(qiáng)度調(diào)制光電流譜和強(qiáng)度調(diào)制光電壓譜可以獲得太陽能電池有價(jià)值的信息。IMPS和IMVS測(cè)試能獲得與電荷傳輸和電荷復(fù)合相關(guān)的時(shí)間常數(shù),。這些參數(shù)都可用來計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散距離,。

基本原理

IMPS和IMVS測(cè)試與阻抗測(cè)試類似。阻抗測(cè)試時(shí),，向測(cè)試體系施加恒定的電壓或電流信號(hào),，同時(shí)疊加一定振幅的交流信號(hào)，控制頻率變化,，測(cè)得的交流信號(hào)與施加的交流信號(hào)頻率一致,，但是相位角有偏移，即可測(cè)得跟頻率有關(guān)的阻抗值,。

IMPS和IMVS測(cè)試與EIS測(cè)試相似,。不同的是，改變的不是電壓或電流信號(hào)的振幅,，而是照射在太陽能電池上光束的強(qiáng)度,。圖1展示了這兩種技術(shù)。

圖1 IMPS和IMVS測(cè)試時(shí)照射在DSC上光信號(hào)示意圖

在IMPS和IMVS測(cè)試時(shí)，有一束恒定光強(qiáng)的光束照射在太陽能電池上,。在這一恒定光強(qiáng)的光束之上疊加一正弦波,，振幅為I₀的光。測(cè)試過程中,，控制正弦波頻率的變化,。角頻率ω可表示為2πf。得到DSC相對(duì)應(yīng)的光電流或者光電壓,。類似于EIS,，只是這一情況下控制光強(qiáng)的變化，得到的信號(hào)跟施加信號(hào)頻率一致,，但是相位角有偏移,。通過改變光信號(hào)的頻率，可以獲得與時(shí)間有關(guān)的各個(gè)過程,，比如擴(kuò)散系數(shù)或者反應(yīng)速率,。

EIS與IMPS，IMVS進(jìn)一步的區(qū)別可從太陽能電池的I-V曲線看出,。圖2是隨著光強(qiáng)變化的I-V曲線變化圖,。圖中標(biāo)示出了EIS，IMPS和IMVS部分,。

太陽能電池產(chǎn)生的功率隨著光強(qiáng)的增加而增大,。因此，增大的光電流使得0V時(shí)的短路電流I_SC增大,。另外,，開路電位E_OC也向正向移動(dòng)。

通常,，試驗(yàn)都是在恒定光源下進(jìn)行的,。EIS測(cè)試時(shí)，分析的是I-V曲線上的某一點(diǎn),。與之不同的是,，IMPS和IMVS測(cè)試時(shí)控制光源的光強(qiáng)變化，可以測(cè)得一系列響應(yīng)的I-V曲線,。圖2中,，綠色和紅色分別代表IMPS和IMVS。

圖2. 包含EIS,，IMPS和IMVS部分的DSC I-V曲線

強(qiáng)度調(diào)制光電流譜-IMPS

IMPS測(cè)試時(shí),，太陽能電池的電位保持不變，控制在0V（短路條件）,，測(cè)得產(chǎn)生的光電流,。圖2中的綠線部分表示IMPS測(cè)試的范圍,。

電荷轉(zhuǎn)移時(shí)間t_tr

在短路條件下，半導(dǎo)體的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的帶隙大,。因此,，幾乎沒有電荷注入到導(dǎo)帶中。大多數(shù)反應(yīng)發(fā)生在陽極的基層,，電荷從產(chǎn)生的地方傳輸至陽極的基層,。

通過IMPS計(jì)算出電荷傳輸時(shí)間t_tr。如式1所示,，時(shí)間常數(shù)與之對(duì)應(yīng)的特定頻率f_IMPS成反比,。

IMPS測(cè)試詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析將會(huì)在試驗(yàn)部分介紹。

強(qiáng)度調(diào)制光電壓譜-IMVS

IMVS測(cè)試時(shí)在開路條件下進(jìn)行,，測(cè)得太陽能電池的光電位,。電池控制在恒定電流下，電流設(shè)置為0A,。圖2中紅線表示IMVS測(cè)試的范圍,。

電荷復(fù)合時(shí)間t_rec

太陽能電池功率在消散而不是產(chǎn)生前的大電位是開路電位。這一電位下導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的帶隙小,。因此,，反應(yīng)不太可能在陽極基層表面發(fā)生。產(chǎn)生的光電子大多數(shù)注入到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中,。另外,，太陽能電池在開路電位下達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),。這意味著電荷注入導(dǎo)帶的速率與電荷復(fù)合的速率相等,。

IMVS可計(jì)算出電荷復(fù)合速率或電荷壽命。如式2所示,，電荷復(fù)合時(shí)間常數(shù)t_rec與與之對(duì)應(yīng)的頻率f_IMVS成反比,。

IMVS測(cè)試詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析將會(huì)在試驗(yàn)部分介紹。

其他參數(shù)

通過這兩個(gè)時(shí)間常數(shù)可進(jìn)一步估算出電荷收集效率h_cc（式3）,。這是評(píng)價(jià)太陽能電池性能的決定性因素,。電荷收集效率越高，電池效率越高,。

可通過增加電荷復(fù)合時(shí)間或減少電荷傳輸時(shí)間來提高電荷收集效率,。

另外，也可計(jì)算得到電荷擴(kuò)散系數(shù)D,。低電位時(shí),，電荷傳輸主要受電荷擴(kuò)散通過厚度為L(zhǎng)的電極活性層的限制。電荷復(fù)合過程可以被忽略,，只有電荷傳輸時(shí)間常數(shù)起作用,。式4可用來計(jì)算電荷擴(kuò)散系數(shù),。

高電位時(shí)或使用效率較低的電池時(shí)，電荷復(fù)合起更重要的作用,。電荷傳輸和復(fù)合在彼此競(jìng)爭(zhēng),。因此，有效電荷擴(kuò)散距離變小,，可通過式5計(jì)算出,。

為提高效率，有效電荷擴(kuò)散距離L_D應(yīng)該比活性層厚度L大,。這意味著電荷在復(fù)合之前能更有效的在電極表面被收集,。

試驗(yàn)部分

這一部分介紹了太陽能電池IMPS和IMVS試驗(yàn)，包括數(shù)據(jù)分析,。所有試驗(yàn)中照射在太陽能電池表面的光源均為紅光（625 nm）,。光源強(qiáng)度在5.1 mW與34.7 mW之間變化。交流信號(hào)振幅設(shè)置為恒定光強(qiáng)的10%,。頻率變化范圍為10kHz到10mHz,。

為了獲得線性區(qū)，施加一很小的光強(qiáng)振幅,。另外,，每次試驗(yàn)之前，電池需提前被照射一段時(shí)間,，并測(cè)試開路電位,，直到穩(wěn)定。這一步驟是為了確保太陽能電池已預(yù)熱*,，達(dá)到恒定溫度,。

IMPS

圖3顯示了在不同光強(qiáng)下一系列IMPS測(cè)試的Nyquist圖。橫坐標(biāo)是光電流的實(shí)部,，縱坐標(biāo)為虛部,。淺綠到深綠表示光強(qiáng)逐漸增加。

圖3 不同光強(qiáng)下IMPS測(cè)試的Nyquist圖

所有曲線都顯示出半圓弧形狀,。半圓的半徑隨著光強(qiáng)的增加而增大,。曲線右端是高頻部分。

中頻時(shí)曲線顯示大值,。這一點(diǎn)表示電荷從陽極小孔中傳輸至電極基層過程,。這一大值對(duì)應(yīng)的頻率與電荷傳輸時(shí)間t_tr有關(guān)。

圖4顯示了對(duì)應(yīng)的Bode圖,。橫坐標(biāo)是頻率的log形式,，縱坐標(biāo)是光電流的虛部。Bode圖展示出每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率,，便于用來計(jì)算,。

圖4 不同光強(qiáng)下IMPS的Bode圖

所有曲線都表現(xiàn)出大值對(duì)應(yīng)的頻率隨著光強(qiáng)的增加而正移,。

IMVS

圖5顯示了在不同光強(qiáng)下IMVS測(cè)試的Nyuist圖。淺綠到深綠表示光強(qiáng)逐漸增強(qiáng),。

圖5 不同光強(qiáng)下IMVS測(cè)試的Nyuist圖

與IMPS測(cè)試類似,，每根曲線在復(fù)平面上都顯示一個(gè)半圓弧。圓弧的半徑隨著光強(qiáng)的增強(qiáng)而減小,。根據(jù)式2,，每個(gè)半圓小值的頻率值與電荷復(fù)合時(shí)間常數(shù)t_rec 有關(guān)。

圖6顯示了相對(duì)應(yīng)的Bode圖,。所有曲線小值相對(duì)應(yīng)的頻率隨著光強(qiáng)增強(qiáng)向高頻處偏移,。這意味著相對(duì)應(yīng)電荷壽命或電荷復(fù)合時(shí)間在減少。下文中的表1總結(jié)了從試驗(yàn)中得到的所有數(shù)據(jù),。

圖6. 不同光強(qiáng)下IMVS測(cè)試的Bode圖

數(shù)據(jù)分析

表1列出了從之前IMPS和IMVS試驗(yàn)中獲得的所有參數(shù),。圖4和圖6的Bode圖得到的f_IMPS 和 f_IMVS，通過式1和式2計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)t_tr 和 t_rec,，式3計(jì)算出的電荷收集效率h_cc,。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在給定光強(qiáng)下,，電荷傳輸時(shí)間常數(shù)t_tr總體上小于電荷復(fù)合時(shí)間常數(shù)t_rec,。這一現(xiàn)象對(duì)于性能好的太陽能電池來說非常重要。

表1. 從不同光強(qiáng)下IMPS和IMVS測(cè)試中獲得的所有參數(shù)

另外,，電荷傳輸時(shí)間常數(shù)和電荷復(fù)合時(shí)間常數(shù)都隨之光強(qiáng)增強(qiáng)而減小,。然而，電池在較大光強(qiáng)下的性能并沒有提高,。t_rec減小的程度大于t_tr,。這一結(jié)果可以通過計(jì)算出的電荷收集效率h_cc看出。h_cc隨著光強(qiáng)增強(qiáng)而減小,，從5.1 mW光強(qiáng)下的0.78減小至34.7 mW下的0.64,。因此,，電荷復(fù)合比電荷傳輸相比更受光強(qiáng)變化的影響,。

總結(jié)

這篇報(bào)告包含了與EIS相關(guān)的IMPS和IMVS測(cè)試方法?？刂普丈湓谔柲茈姵厣瞎馐念l率變化,。測(cè)試與之對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的光電流或光電壓。兩種測(cè)試能夠獲得與各種反應(yīng)過程和傳輸參數(shù)有關(guān)的重要信息,。

另外,，IMPS和IMVS測(cè)試都是在很小的太陽能電池上進(jìn)行的。光強(qiáng)逐步變化,，并討論其對(duì)電池性能的影響,。計(jì)算出電荷傳輸時(shí)間常數(shù)和電荷復(fù)合時(shí)間常數(shù),。通過這兩個(gè)參數(shù)獲得與電荷收集效率和擴(kuò)散參數(shù)有關(guān)的重要信息。