太阳能电池的测试设备的制造方法

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太阳能电池的测试设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏领域,更具体地讲,涉及一种太阳能电池的测试设备。
【背景技术】
[0002]在上个世纪70年代引发的能源危机刺激下,也在空间飞行器能源系统的需求牵引下,光伏技术领域不断取得突破。晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、II1- V族化合物半导体太阳能电池、I1-VI族化合物半导体多晶薄膜太阳能电池等越来越多的太阳能电池的技术日趋成熟。
[0003]光电转换效率的不断提高及制造成本的持续降低,使得光伏技术在空间和地面都得到了广泛的应用。相比于晶体硅太阳能电池,多结II1-V化合物半导体太阳能电池以多种带隙宽度不同的半导体材料吸收与其带隙宽度相匹配的太阳光,从而实现对太阳光的宽光谱吸收,在空间电源上获得了广泛应用。此外,高倍聚光光伏系统由大面积廉价的光学系统和极小面积的半导体电池构成,太阳能电池的用量很少,可以有效节约成本,从2008年后获得大力发展,是现有光伏技术中转换效率最高的一种。
[0004]在2007年,InGaP/(In)GaAs/Ge三结级联太阳能电池大规模生产的平均效率已经接近30%。在240倍聚光下,这种多结太阳能电池的实验室AM1.效率已经超过了 40%。通过带隙能量的调整,在2008年,利用倒置方法生长的InGaAs/(In)GaAsAnGaP太阳能电池的效率在326倍聚光下AM1.5G下达到40.8%。最近德国夫琅和费研究所的晶片键合四结GalnP/GaAs/GalnAsP/GalnAs太阳能电池在297倍聚光下AML 5D实现了 44.7%的转换效率。
[0005]尽管如此,进一步提高太阳能电池效率要考虑的影响因素还很多,比如器件结构设计、电极制作等。然而在聚光下,由于没有转化为电能的那一部分太阳能会转化为热,从而引起电池温度的上升。例如,聚光太阳能电池工作在大于500倍太阳聚光下,其工作电流密度大于5A/cm2,工作温度大于60°C。此外,随着电池温度的升高,聚光电池的开路电压和填充因子下降,其光电转换效率也会下降。因此对多结II1-V化合物半导体太阳能电池来说,在聚光中尤其需要重视的是温度升高引起的参数变化。表征电池性能最主要的参数有短路电流密度、开路电压、填充因子等。而短路电流密度强烈地受太阳能电池的扩散长度的影响,此外,开路电压与短路电流密度呈对数关系,因此扩散长度是太阳能电池中的重要参数,可以直接预测电池的转换效率。扩散长度取决于迁移率和载流子寿命。直接测试高温下的少子扩散长度并结合时间分辨对少子寿命的测试还可计算出高温下载流子迁移率。
[0006]目前,可通过EBIC(电子束诱生电流)方法直接测试太阳能电池的扩散长度。但是在EBIC测试中,样品(即太阳能电池)需要制备电极,并且测试扩散长度时需要测试样品的横截面,这使得测试装置的结构较为复杂。此外,EBIC方法受限于样品的PN异质结,其对样品的PN异质结或单层材料的扩散长度无法测试。

【发明内容】

[0007]为了解决上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种太阳能电池的测试设备,包括:可控温承载台,用于承载待测试的太阳能电池,并将待测试的太阳能电池的温度保持在一预定温度;电子束发射装置,位于可加热承载台的上方,用于发射电子束对待测试的太阳能电池的表面进行扫描;光电转换装置,设置于可加热承载台与电子束发射装置之间,用于采集待测试的太阳能电池的表面经过所述电子束激发后产生的光信号,并将采集的光信号转换为电信号;计算处理装置,用于接收光电转换装置产生的电信号,并对接收到的电信号进行计算处理,获得待测试的太阳能电池的扩散长度。
[0008]进一步地,所述测试设备还包括:电磁透镜,位于电子束发射装置的下方,用于对电子束发射装置发射的电子束进行会聚。
[0009]进一步地,所述光电转换装置包括:平行光转换器件,用于将待测试的太阳能电池的表面经过所述电子束激发后产生的光转换为平行光;光学透镜,用于对所述平行光进行聚焦;图像传感器,设置在光学透镜的焦点处,用于接收经光学透镜聚焦后的光,并将接收的光信号转换为电信号。
[0010]进一步地,所述平行光转换器件的顶部设有通孔,其中,所述电子束通过所述通孔对待测试的太阳能电池的表面进行扫描。
[0011 ] 进一步地,所述光电转换装置还包括:滤光器,设置在光学透镜与图像传感器之间。
[0012]进一步地,所述可加热承载台、所述待测试的太阳能电池、所述电子束发射装置、所述电磁透镜以及所述平行光转换器件被设置于真空中。
[0013]进一步地,所述测试设备被设置于真空中。
[0014]进一步地,所述可加热承载台包括:承载基台,用于承载待测试的太阳能电池;温度控制器,设置在承载基台之内,用于将承载在承载基台上的待测试的太阳能电池保持在所述预定温度。
[0015]本发明的太阳能电池的测试设备的结构简单,并且在测试过程中无需使待测试的太阳能电池材料的外延片制备电极,也无需使待测试的太阳能电池的材料侧面面对电子束发射装置,从而使得测试准备工作简化,方便操作。
【附图说明】
[0016]通过结合附图进行的以下描述,本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚,附图中:
[0017]图1是根据本发明的实施例的太阳能电池的测试设备的结构图。
【具体实施方式】
[0018]以下,将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而,可以以许多不同的形式来实施本发明,并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反,提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0019]图1是根据本发明的实施例的太阳能电池的测试设备的结构图。
[0020]参照图1,根据本发明的实施例的太阳能电池的测试设备包括:可控温承载台10、电子束发射装置20、光电转换装置30和计算处理装置40。
[0021]可控温承载台10用于承载待测试的太阳能电池材料结构60,并将待测试的太阳能电池材料结构60的温度保持在一预定温度,其中,所述预定温度大于室温,例如,所述预定温度可为40°C、50°C等。为此,可控温承载台10包括:承载基台11,用于承载待测试的太阳能电池材料结构60,这里,作为一种实施方式,待测试的太阳能电池材料结构60的底表面可通过导热胶等固定承载在承载基台11上;温度控制器12,设置在承载基台11之内,用于将固定承载在承载基台11上的待测试的太阳能电池材料结构60保持在所述预定温度。
[0022]此外,在本实施例中,待测试的太阳能电池材料结构60可例如为II1- V族化合物半导体太阳能电池,但本发明并不局限于此。例如,作为一种实施方式,待测试的太阳能电池材料结构60可包括衬底(其可采用GaAs材料)、在衬底上形成的缓冲层(其可采用GaAs材料)、在缓冲层上形成的第一势垒层(其可采用AlGaAs材料),在第一势垒层上形成的阱层(其可采用GaAs材料)以及在阱层上形成的第二势垒层(其可采用GaAs材料)
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