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太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備的制造方法

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太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏領(lǐng)域,更具體地講,涉及一種太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在上個(gè)世紀(jì)70年代引發(fā)的能源危機(jī)刺激下,也在空間飛行器能源系統(tǒng)的需求牽引下,光伏技術(shù)領(lǐng)域不斷取得突破。晶體硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、II1- V族化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池、I1-VI族化合物半導(dǎo)體多晶薄膜太陽(yáng)能電池等越來(lái)越多的太陽(yáng)能電池的技術(shù)日趨成熟。
[0003]光電轉(zhuǎn)換效率的不斷提高及制造成本的持續(xù)降低,使得光伏技術(shù)在空間和地面都得到了廣泛的應(yīng)用。相比于晶體硅太陽(yáng)能電池,多結(jié)II1-V化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池以多種帶隙寬度不同的半導(dǎo)體材料吸收與其帶隙寬度相匹配的太陽(yáng)光,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光的寬光譜吸收,在空間電源上獲得了廣泛應(yīng)用。此外,高倍聚光光伏系統(tǒng)由大面積廉價(jià)的光學(xué)系統(tǒng)和極小面積的半導(dǎo)體電池構(gòu)成,太陽(yáng)能電池的用量很少,可以有效節(jié)約成本,從2008年后獲得大力發(fā)展,是現(xiàn)有光伏技術(shù)中轉(zhuǎn)換效率最高的一種。
[0004]在2007年,InGaP/(In)GaAs/Ge三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽(yáng)能電池大規(guī)模生產(chǎn)的平均效率已經(jīng)接近30%。在240倍聚光下,這種多結(jié)太陽(yáng)能電池的實(shí)驗(yàn)室AM1.效率已經(jīng)超過(guò)了 40%。通過(guò)帶隙能量的調(diào)整,在2008年,利用倒置方法生長(zhǎng)的InGaAs/(In)GaAsAnGaP太陽(yáng)能電池的效率在326倍聚光下AM1.5G下達(dá)到40.8%。最近德國(guó)夫瑯和費(fèi)研究所的晶片鍵合四結(jié)GalnP/GaAs/GalnAsP/GalnAs太陽(yáng)能電池在297倍聚光下AML 5D實(shí)現(xiàn)了 44.7%的轉(zhuǎn)換效率。
[0005]盡管如此,進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池效率要考慮的影響因素還很多,比如器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電極制作等。然而在聚光下,由于沒有轉(zhuǎn)化為電能的那一部分太陽(yáng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱,從而引起電池溫度的上升。例如,聚光太陽(yáng)能電池工作在大于500倍太陽(yáng)聚光下,其工作電流密度大于5A/cm2,工作溫度大于60°C。此外,隨著電池溫度的升高,聚光電池的開路電壓和填充因子下降,其光電轉(zhuǎn)換效率也會(huì)下降。因此對(duì)多結(jié)II1-V化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō),在聚光中尤其需要重視的是溫度升高引起的參數(shù)變化。表征電池性能最主要的參數(shù)有短路電流密度、開路電壓、填充因子等。而短路電流密度強(qiáng)烈地受太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散長(zhǎng)度的影響,此外,開路電壓與短路電流密度呈對(duì)數(shù)關(guān)系,因此擴(kuò)散長(zhǎng)度是太陽(yáng)能電池中的重要參數(shù),可以直接預(yù)測(cè)電池的轉(zhuǎn)換效率。擴(kuò)散長(zhǎng)度取決于遷移率和載流子壽命。直接測(cè)試高溫下的少子擴(kuò)散長(zhǎng)度并結(jié)合時(shí)間分辨對(duì)少子壽命的測(cè)試還可計(jì)算出高溫下載流子遷移率。
[0006]目前,可通過(guò)EBIC(電子束誘生電流)方法直接測(cè)試太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散長(zhǎng)度。但是在EBIC測(cè)試中,樣品(即太陽(yáng)能電池)需要制備電極,并且測(cè)試擴(kuò)散長(zhǎng)度時(shí)需要測(cè)試樣品的橫截面,這使得測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。此外,EBIC方法受限于樣品的PN異質(zhì)結(jié),其對(duì)樣品的PN異質(zhì)結(jié)或單層材料的擴(kuò)散長(zhǎng)度無(wú)法測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題,本發(fā)明的目的在于提供一種太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備,包括:可控溫承載臺(tái),用于承載待測(cè)試的太陽(yáng)能電池,并將待測(cè)試的太陽(yáng)能電池的溫度保持在一預(yù)定溫度;電子束發(fā)射裝置,位于可加熱承載臺(tái)的上方,用于發(fā)射電子束對(duì)待測(cè)試的太陽(yáng)能電池的表面進(jìn)行掃描;光電轉(zhuǎn)換裝置,設(shè)置于可加熱承載臺(tái)與電子束發(fā)射裝置之間,用于采集待測(cè)試的太陽(yáng)能電池的表面經(jīng)過(guò)所述電子束激發(fā)后產(chǎn)生的光信號(hào),并將采集的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);計(jì)算處理裝置,用于接收光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電信號(hào),并對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理,獲得待測(cè)試的太陽(yáng)能電池的擴(kuò)散長(zhǎng)度。
[0008]進(jìn)一步地,所述測(cè)試設(shè)備還包括:電磁透鏡,位于電子束發(fā)射裝置的下方,用于對(duì)電子束發(fā)射裝置發(fā)射的電子束進(jìn)行會(huì)聚。
[0009]進(jìn)一步地,所述光電轉(zhuǎn)換裝置包括:平行光轉(zhuǎn)換器件,用于將待測(cè)試的太陽(yáng)能電池的表面經(jīng)過(guò)所述電子束激發(fā)后產(chǎn)生的光轉(zhuǎn)換為平行光;光學(xué)透鏡,用于對(duì)所述平行光進(jìn)行聚焦;圖像傳感器,設(shè)置在光學(xué)透鏡的焦點(diǎn)處,用于接收經(jīng)光學(xué)透鏡聚焦后的光,并將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步地,所述平行光轉(zhuǎn)換器件的頂部設(shè)有通孔,其中,所述電子束通過(guò)所述通孔對(duì)待測(cè)試的太陽(yáng)能電池的表面進(jìn)行掃描。
[0011 ] 進(jìn)一步地,所述光電轉(zhuǎn)換裝置還包括:濾光器,設(shè)置在光學(xué)透鏡與圖像傳感器之間。
[0012]進(jìn)一步地,所述可加熱承載臺(tái)、所述待測(cè)試的太陽(yáng)能電池、所述電子束發(fā)射裝置、所述電磁透鏡以及所述平行光轉(zhuǎn)換器件被設(shè)置于真空中。
[0013]進(jìn)一步地,所述測(cè)試設(shè)備被設(shè)置于真空中。
[0014]進(jìn)一步地,所述可加熱承載臺(tái)包括:承載基臺(tái),用于承載待測(cè)試的太陽(yáng)能電池;溫度控制器,設(shè)置在承載基臺(tái)之內(nèi),用于將承載在承載基臺(tái)上的待測(cè)試的太陽(yáng)能電池保持在所述預(yù)定溫度。
[0015]本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,并且在測(cè)試過(guò)程中無(wú)需使待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料的外延片制備電極,也無(wú)需使待測(cè)試的太陽(yáng)能電池的材料側(cè)面面對(duì)電子束發(fā)射裝置,從而使得測(cè)試準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)化,方便操作。
【附圖說(shuō)明】
[0016]通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述,本發(fā)明的實(shí)施例的上述和其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚,附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下,將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而,可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明,并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反,提供這些實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用,從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]參照?qǐng)D1,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備包括:可控溫承載臺(tái)10、電子束發(fā)射裝置20、光電轉(zhuǎn)換裝置30和計(jì)算處理裝置40。
[0021]可控溫承載臺(tái)10用于承載待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料結(jié)構(gòu)60,并將待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料結(jié)構(gòu)60的溫度保持在一預(yù)定溫度,其中,所述預(yù)定溫度大于室溫,例如,所述預(yù)定溫度可為40°C、50°C等。為此,可控溫承載臺(tái)10包括:承載基臺(tái)11,用于承載待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料結(jié)構(gòu)60,這里,作為一種實(shí)施方式,待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料結(jié)構(gòu)60的底表面可通過(guò)導(dǎo)熱膠等固定承載在承載基臺(tái)11上;溫度控制器12,設(shè)置在承載基臺(tái)11之內(nèi),用于將固定承載在承載基臺(tái)11上的待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料結(jié)構(gòu)60保持在所述預(yù)定溫度。
[0022]此外,在本實(shí)施例中,待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料結(jié)構(gòu)60可例如為II1- V族化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池,但本發(fā)明并不局限于此。例如,作為一種實(shí)施方式,待測(cè)試的太陽(yáng)能電池材料結(jié)構(gòu)60可包括襯底(其可采用GaAs材料)、在襯底上形成的緩沖層(其可采用GaAs材料)、在緩沖層上形成的第一勢(shì)壘層(其可采用AlGaAs材料),在第一勢(shì)壘層上形成的阱層(其可采用GaAs材料)以及在阱層上形成的第二勢(shì)壘層(其可采用GaAs材料)
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