本发明属于电池检测技术，涉及一种太阳能电池iv特性的检测装置及其检测方法。
背景技术：
目前太阳能电池iv检测方法，是利用太阳光模拟器发出的光照在电池片上，测量电池片两端的电流信号随电压信号的变化关系，经过数据采集和处理检测出太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子、转换效率及串并联电阻等重要的光电性能参数。测量时需要用测试探针接触太阳能电池的正负电极，由此不可避免会产生额外的串联接触电阻，从而影响太阳能电池的真实iv特性进而影响对太阳能电池的评价。
目前针对太阳能电池的电致发光或el检测方法，是给太阳能电池注入正向电流使之发光，利用光谱仪采集太阳能电池表面的发光信号。利用光谱仪检测el信号只能测量电池表面的相对发光强度及光谱形状，并不能测量绝对的发光强度信息。
为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种太阳能电池iv特性的检测装置及其检测方法。
技术实现要素：
本发明提出了一种太阳能电池iv特性的检测装置，包括：太阳能电池片、光谱仪探头、光电探测器、光谱仪、光功率计、电流电压源、太阳能电池量子效率检测仪和计算机；所述光谱仪的探头置于所述太阳能电池片的表面一定距离处，用于探测所述太阳能电池片的电致发光光谱，输出端与所述光谱仪的输入端相耦合；所述电流电压源的输出端与所述太阳能电池片连接；所述光电探测器置于所述太阳能电池片的表面，其输出端与所述光功率计的输入端相连接用于读取绝对电致发光强度或光功率；所述太阳能电池量子效率检测仪用于测量太阳能电池片的外部量子效率；所述计算机用于控制电流电压源的输出电流或电压、光功率计功率信息读取；所述光谱仪与所述光功率计的输出端均与所述计算机连接，根据绝对电致发光强度或光功率以及太阳能电池片的外部量子效率，得到iv特性。
本发明提出的所述太阳能电池iv特性的检测装置中，所述光谱仪的波长检测范围覆盖所述太阳能电池片的光谱响应范围。
本发明提出的所述太阳能电池iv特性的检测装置中，所述光电探测器的波长检测范围覆盖所述太阳能电池片电致发光光谱的光谱范围。
本发明提出的所述太阳能电池iv特性的检测装置中，所述太阳能电池量子效率检测仪为自行搭建的标准测量系统或者商业化的测量仪器，且外部量子效率波长检测范围覆盖所述太阳能电池片的光谱响应范围。
本发明提出的所述太阳能电池iv特性的检测装置中，所述计算机包括数据采集与设备控制部件、数据处理分析软件。设备控制部件主要用于控制电流电压源的输出电流或电压、光电探测系统光强信息读取等。
本发明提出的所述太阳能电池iv特性的检测装置中，进一步包括设置于所述太阳能电池片底部的基板。
本发明还提出了一种利用所述检测装置的太阳能电池iv特性的检测方法，包括如下步骤：
步骤一：利用所述电流电压源向所述太阳能电池片的电极施加电流或电压；
步骤二：将所述光谱仪的探头置于所述太阳能电池片的表面上方，利用所述光谱仪测量所述太阳能电池片的电致发光光谱，以确认发光波段；
步骤三：将所述光电探测器放置于所述太阳能电池片表面上方，通过所述光功率计连接光电探测器输出端读取绝对电致发光强度或发光功率；
步骤四：利用计算机控制电流电压源输出不同大小的电流或电压，读取功率计测量的不同太阳能电池注入电流对应的电致发光强度或发光功率；
步骤五：利用所述太阳能电池量子效率检测仪测量所述太阳能电池片的外部量子效率及其随波长的变化关系；
步骤六：通过所述太阳能电池片的绝对电致发光强度与外部量子效率及电池的内电压之间的倒易关系得到所述太阳能电池片的内电压；通过测量的正向注入电流与绝对电致发光强度的关系得到注入电流与内电压的关系，测得i-v特性。
本发明的有益效果在于：本发明检测方法主要利用电池的绝对发光特性来直接定量的获取电池的内部电压信息，由于发光特性不受电池内部串联电阻以及外部电极接触寄生电阻的影响，克服了由于电极接触导致的寄生电阻以及电池内部串联电阻影响的缺陷，本发明检测方法更可靠。
附图说明
图1为本发明所述太阳能电池绝对el光强测试装置实施例的结构组成示意图。
图2为单个gaas太阳能电池电致发光光谱。
图3为gaas太阳能电池电致发光强度随注入电流的关系曲线。
图4为gaas太阳能电池外部量子效率随波长变化的关系曲线。
图5为通过绝对电致发光强度测量以及太阳能电池外部量子效率测量得到的gaas电池i-v特性曲线。
图6为传统利用太阳光模拟器照射太阳能电池测量的iv曲线与利用绝对电致发光法测量的iv曲线对比图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
参见图1，本发明的太阳能电池iv特性的检测装置包括：太阳能电池片2、光谱仪探头3、光电探测器4、光谱仪5、光功率计6、电流电压源7，太阳能量子效率检测仪8和计算机9。太阳能电池片2设置于金属制成的基板1表面，光谱仪探头3置于太阳能电池片2的表面一定距离处，用于探测太阳能电池片2的电致发光光谱；电流电压源7采用电流或电压输出模式，7的输出端与太阳能电池片2的两个电极连接；光电探测器4置于太阳能电池片2的表面一定距离处，用于读取绝对电致发光强度或光功率，其输出端与光功率计6的输入端相连；太阳能量子效率检测仪8测量太阳能电池片2的外部量子效率；光谱仪5与光功率计6的输出端均与计算机9连接，根据绝对电致发光强度或电致发光功率及太阳能电池片2的外部量子效率，得到i-v特性。
光谱仪5的波长测量范围覆盖太阳能电池片2的光谱响应范围，用以测量太阳能电池电致发光光谱。
光电探测器4覆盖太阳能电池片2的整个发光光谱范围，用以测量太阳能电池绝对电致发光光强。
太阳能电池量子效率检测仪8为自行搭建的测量系统或者商业化的测量设备，用以测量所述太阳能电池片的外部量子效率及其随波长的变化关系，其外部量子效率波长检测范围覆盖太阳能电池片2的光谱响应范围。
计算机9主要包括数据采集和设备控制部件、数据采集及分析软件。计算机9主要用于控制光谱仪5测量电致发光光谱的曝光时间、电流电压源7的电流或电压输出速度及间隔以及光功率计6对应输入电流或电压的电致发光功率的数据读取。
电池的内部电压与绝对电致发光光强关系如以下式(1)表示：
其中，v表示电池内部电压，k表示玻尔兹曼常数，t表示开尔文温度，q表示电荷常数，r(i)表示局对电致发光光子发射率，单位为photons/(s·cm2)，eqe表示外部量子效率，<eqe>el表示电池在el发射光谱的波长范围内的平均量子效率，
以下给出gaas太阳能电池的绝对电致发光光强的测试以及基于绝对电致发光光强的电池i-v特性的导出。
将单片gaas太阳能电池按图1的方式连接。利用太阳能电池的正向导通特性，对太阳能电池片2注入电流，产生辐射复合。利用光谱仪探头3及光谱仪5获得如图2所示的电致发光光谱。对应不同的注入电流密度如7.5ma/cm2、15ma/cm2和31.25ma/cm2，光谱的中心波长不变，都为874nm，光谱的强度随注入电流密度增加而增加。移开光谱仪探头3，将光电探测器4平行放置于距离电池表面尽可能近的位置，通过计算机9控制电流电压源7输出由弱至强的一系列电流，并且同时通过计算机9读取光功率计6对应此系列电流的一系列发光功率，得到如图3所示的发光强度单位为w/cm2随电流密度ma/cm2的关系，通过太阳能电池量子效率检测仪8测量太阳能电池片2的外部量子效率，得到如图4所示的太阳能电池外部量子效率随波长nm的关系。利用太阳能电池的绝对电致发光光强与电池的外部量子效率以及电池的内电压之间的倒易关系可以得到电池的内电压；通过测量的正向注入电流与绝对电致发光强度的关系可以得到注入电流与内电压的关系，即电池的i-v特性。光照下的iv特性由光照下的载流子平衡方程得出，如图5所示为由太阳能电池绝对电致发光测量得出的i-v特征曲线以及利用太阳光模拟器作为光源测量的i-v特征曲线。具体参阅图6，图6中“iv测试1”、“iv测试2”与“iv测试3”为利用不同接触探针测量同一太阳能电池的iv曲线，由于不同的接触电阻导致同一电池iv测量出现很大的差异。“el-iv测试”与“el-iv测试r＝10欧”为利用绝对电致发光法测量不同接触电阻的同一太阳能电池的iv曲线，不同接触电阻导致的同一电池el-iv测量没有差异。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。