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鈣鈦礦太陽能電池測試方案
一、案例項目簡介
1.項目背景
鈣鈦礦型太陽能電池（perovskite solar cells），是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。
2.項目挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)電子負載加萬用表測量的效率低下；
進口源表的軟件配套開發(fā)不完善。
二、鈣鈦礦材料簡介
1.鈣鈦礦材料種類
鈣鈦礦晶體為ABX3 結(jié)構(gòu)，一般為立方體或八面體結(jié)構(gòu)。
在鈣鈦礦晶體中，B離子位于立方晶胞的中心，被6個X離子包圍成配位立方八面體，配位數(shù)為6；
A離子位于立方晶胞的角頂，被12個X離子包圍成配位八面體，配位數(shù)為12，如圖 所示，其中，A離子和X離子半徑相近，共同構(gòu)成立方密堆積。
2.鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)與原理
在接受太陽光照射時，鈣鈦礦層首先吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對。因為這些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復(fù)合幾率和較高的載流子遷移率，所以載流子的擴散距離和壽命較長。這些未復(fù)合的電子和空穴分別被電子傳輸層和空穴傳輸層收集，即電子從鈣鈦礦層傳輸?shù)降入娮觽鬏攲?，最后被ITO（導(dǎo)電玻璃電極Indium-tin oxide）收集；空穴從鈣鈦礦層傳輸?shù)娇昭▊鬏攲?，最后被金屬電極收集，通過連接FTO（導(dǎo)電玻璃、Fluorine-doped tin oxide）和金屬電極的電路而產(chǎn)生光電流。
(2)鈣鈦礦電池制作過程
(3)典型成品鈣鈦礦電池片
三、方案說明
1.測試要求
測量以下主要參數(shù)：
開路電壓Uoc（Open Circuit Voltage）；
短路電流Isc（Short-circuit Current）；
峰值電壓Um；
峰值電流Im；
峰值功率Pm=UmXIm；
填充因子FF；
轉(zhuǎn)換效率?=Pm（電池片峰值功率）XPin（單位面積入射的光功率）/S（電池片的面積）
……
測量以下主要參數(shù)：
光譜響應(yīng)度；
外量子效率；
內(nèi)量子效率；
反射率；
透射率；
積分短路電流密度；
光束誘導(dǎo)電流
……
2.測試所需儀表
AA*太陽光模擬器；
標(biāo)準(zhǔn)單晶硅太陽電池（中國計量研究院標(biāo)定）；
普賽斯S300源表；
樣品探針臺或者定制夾具；
IV測試分析軟件；
3.典型測試指標(biāo)
4.選型依據(jù)
電壓量程及精度；電流量程及精度；
采樣速率高；IV測試分析軟件功能；
5.測試鏈接
四、常見技術(shù)問題匯總FQA
1. 與傳統(tǒng)電子負載和萬用表測量方案的區(qū)別？
源表集成源與表于一體，集成度高，從硬件上來說接口標(biāo)準(zhǔn)，有RS232、GPIB和LAN口，更適 合實驗室和自動化測試線的應(yīng)用。從軟件上來說，指令集的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，上位機軟件開發(fā)容易。
2.與進口源表相比有哪些優(yōu)勢？
普賽斯的S系列源表*對標(biāo)吉時利2400，可測量電壓和電流范圍更寬。軟件上不僅提供指令 集，還支持C++和Labview的SDK包，更便于測試系統(tǒng)的集成。
3.普賽斯源表可以應(yīng)用于鈣鈦礦哪些測試領(lǐng)域？
普賽斯的S系列源表可以應(yīng)用于科研、教學(xué)的實驗系統(tǒng)，也可以應(yīng)用于產(chǎn)線自動化測試。