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大面積薄膜太陽能電池量子效率測量系統

產品型號：SolarCellScan 10-Film
產品時間：2024-05-19
簡要描述：卓立漢光研發生產的大面積薄膜太陽能電池量子效率測量系統為新產品，作為一款太陽能電池量子效率檢測系統，與以往不同的是其采用薄膜太陽能電池，是一款用于大面積太陽能電池光譜響應和量子效率測定大的實驗平臺。

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產品介紹

在市場硅原材料持續緊張的背景下，薄膜太陽電池已成為光伏市場發展的新趨勢和新熱點。與傳統的單晶、多晶硅電池的制備工藝不同，制備大面積的薄膜太陽能電池成為可能。

SolarCellScan 10-Film是一款用于大面積太陽能電池光譜響應和量子效率測試的實驗平臺。它采用光纖輸出，結合大行程三維位移臺。可以實現對大500mm*500mm面積的各種材料太陽能電池的光譜響應度、外量子效率、內量子效率、反射率、表面均勻度、擴散長度、短路電流密度測量等參數的自動量測功能。

主要特點：

■ 全光譜太陽光模擬（300~2000nm），測試的光伏材料拓展至近紅外

■ 單色光源可選擇氙燈、鎢燈

■ 偏置光路適合多結及多層膜電池測量

■ 一鍵式全自動多結電池測試功能

■ 快速Mapping掃描功能，<30min（156mmX156mm，1mm step）

■ 一體化設計操作更方便，系統更穩定

■ 提供完善的QE/IPCE分析手段

■ 提供LBIC高分辨率多波長激光模塊功能選項

（分辨率<250um，波長405nm、532nm、650nm、808nm、845nm、980nm）

氙燈、鎢燈以及自動氙燈鎢燈復合光源可選

根據IEC推薦標準，對太陽電池進行光譜響應測試，紫外區推薦使用氙燈（<400nm），而對可見與近紅外區則推薦使用鎢燈光源。系統有150W氙燈、150W溴鎢燈和氙燈鎢燈復和光源三種模式可選，滿足您的各種測試需求。

多功能的偏置光附件

系統提供偏置光源附件。偏置光源是太陽能電池量子效率測量時的有用附件，它提供給樣品一個用戶可調節的測試環境。在開放式的偏置光路上，系統預留了若干光學元件夾持器，用戶可以根據測量需要自行加裝衰減片、濾光片等，也可搭配六檔自動濾光片輪安裝不同的濾光片實現多結太陽電池的自動測量。多結太陽電池的用戶強烈建議選配偏置光源附件

在某些情況下，改變偏置光強度可以實現對電池缺陷的分析。例如，如上圖所示為一個低效率CIGS的在不同偏置光下的QE曲線。改變偏置光的強度850nm區域的QE發生變化，說明在CdS/CIGS界面有一個導帶偏移（“尖峰”）。這種耗盡層會阻止光生電子的產生，除非是在CdS界面吸收足夠多的藍光光子以降低界面耗盡層的影響。而下圖的實驗偏置光的作用更加明顯，說明在CdS/CIGS界面存在另一個較大的耗盡層，插圖中的IV曲線也說明了這個耗盡層的存在。

通過對偏置光增加不同的濾光片可實現多結電池的測試，如下圖所示分別為雙結與三結電池的QE曲線。搭配六檔自動濾光片輪，系統可實現對多結電池的全自動測試。

在偏置光使用700nm高通濾光片實現對結的QE曲線的測試；使用500nm低通濾光片實現對第二結的測試；使用900nm低通濾光片則實現對第三結的測試。InGaP/GaAs/GE

藍光結測試對偏置光使用800nm高通濾光片，紅光結則對偏置光使用500nm低通濾光片。

快速Mapping功能

采用自主研發的高靈敏度數據采集系統，可以分別實現AC與DC兩種模式的快速Mapping功能，并可一次掃描同時得到QE（LBIC）、反向率、內量子效率、DL（Diffission Length）的Mapping數據。針對高分辨率應用，更換多波長激光光源和聚焦系統可實現<250um分辨率的Mapping。

LBIC-125mmX125mm-400nm

LBIC-125mmX125mm-650nm

LBIC-125mmX125mm-950nm

以上三組Mapping數據分別為用400nm、650nm和950nm對同一電池片進行的QE/LBIC（Light Beam Induced Current）掃描。用650nm和950nm掃描結果顯示電池片的均勻性較好，而400nm的數據則在樣品的邊緣部分呈現明顯的不均勻性。這是由于不同波長激發片在樣品中的穿透深度不同，藍光的穿透深度較淺，較容易反映出材料在制備過程中的問題。而長波長的光由于穿透深度較深，適合于對擴散長度的計算。

Reflectivity-125mmX125mm-550nm

上圖為單晶硅電池反射率的mapping數據，呈現出明顯的不均勻性，反映了電池在酸洗過程中，對酸液清洗不完整，影響了制絨后的反射率的均勻性。

IQE-160mmX160mm-550nm

上圖為對6吋單晶硅樣品進行的IQE mapping數據，可以明顯看到在右上角部分和底部部分區域效率效低，存在缺陷。

人性化的樣品臺設計

積累10年自動平臺設計生產制造經驗，針對大面積薄膜電池設計兩維各500mm掃描范圍，光斑大小通過聚焦離焦自動可調，*QE測試使用需求，可任意定位單點測量QE曲線，可自定義掃描兼具完成QE Mapping測量，自動平臺掃描控制使用卓立自主研發高速程序與硬件，結合高速數據采集，可以實現0.5mm間距條件下，每秒可掃描20點的高速掃描，對制程品質監控提供快速的分析手段。

系統規格：

項目	指標和說明
光源	150W氙燈光纖輸出,光學穩定度≦0.8%，可工作在斬波模式,
測試光斑尺寸	3mm~10mm
單色儀	三光柵DSP掃描單色儀
波長范圍	300nm～2000nm
波長準確度	a） ±0.3nm（1200g/mm,300nm）
	b） ±0.6nm（600g/mm,500nm）
	c） ±0.8nm（300g/mm,1250nm）
掃描間隔	小可至0.1nm
輸出波長帶寬	<5 nm
多級光譜濾除裝置	根據波長自動切換，消除多級光譜的影響
光調制頻率	4 - 400 Hz
標準探測器	標配標準硅探測器，InGaAs探測器,含校正報告
偏置光源	150W Xenon Lamp 光纖輸出
數據采集裝置靈敏度	直流模式：100nA；交流模式：2nV
測量重復精度	對太陽光譜曲線積分重復性在±1%以內
測量速度	單次光譜響應掃描<1min，IPCE完整測試<5min （步長5nm）
X Y 自動工作臺	300x300mm 或 500x500mm
單波長 QE Mapping	速度：20 Point/Second @ 0.5 mm Step

選型表

SCS10-X150-F300	150W Xenon arc lamp for probe source, optical stability ≦0.8%, Adjust mechanism: It can easy remove chopper from probe light
	a） ± 0.3nm;1200g/mm, blaze 300nm （1st grating）
	b） ± 0.6nm;600g/mm, blaze 500nm （2nd grating）
	c） ± 0.8nm;300g/mm, blaze 1250nm （3rd grating）
	6 Position Filter Wheel（200-2000nm）
	DC mode（Data Acquisition System with Pre Amplifier ）
	AC mode（ Lock-In Amplifier ）
	Chopper
	Short current preamplifier
	Calibrated Si Detector
	Calibrated InGaAs Detector
	150W Xenon Bias Light Source with fiber output, White bias light source, optical stability ≦0.8%, with 1 inch Filter Wheel
	XY Stage for QE Uniformity Scanning, 300mm x300mm
SCS10-X150-F500	XY Stage for QE Uniformity Scanning, 500mm x500mm
SCS10-T150-F300	150W Tungsten-Halogen Light Source instead of Xenon 150W Light Source. XY Stage for QE Uniformity Scanning, 500mm x500mm
SCS10-T150-F500	150W Tungsten-Halogen Light Source instead of Xenon 150W Light Source. XY Stage for QE Uniformity Scanning, 500mm x500mm