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)