利用iKon-M对太阳能电池进行特征测量

利用iKon-M对太阳能电池进行特征测量图1-电致发光测量的实验装置。电池放置在相机下方，从两侧电接触。太阳能电池发光的测定是一种重要的表征工具。典型的太阳能电池通常具有限制电池效率或寿命的缺陷。许多这些缺陷都可以通过发光成像来可视化，因此通过使用这种技术，可以优化制造工艺，生产出更好的电池。发光成像利用了太阳能电池中激发电荷载流子的辐射带间复合。发射的光子可以用灵敏的CCD相机捕获，以获得传感器中辐射复合分布的图像。这种分布由局部激励水平决定，这允许检测电损耗，例如可用于绘制少数载流子的扩散长度。由于发射的光强度非常低，并且是近红外的，因此相机须在900至1100纳米的波长范围内具有高灵敏度，并且热噪声很小。Andor iKon-M BR-DD相机以1024 x 1024像素的非常合适的分辨率满足了所有这些要求。图2-层压模块中太阳能电池的视觉图像。整个装置被塑料板包围，不允许环境光进入。相机放置在线性台上的样品上方，以允许不同的显示窗口，从而可以测量尺寸为2 x 2至21 x 21 cm2的样品。物镜可以安装间隔环，以获得详细的特写图像。对于电致发光图像，太阳能电池通过其金属触点由可编程电源提供外部激励电流，同时相机拍摄发射的光子图像。典型的曝光时间在1到60秒的范围内。电源可以在IV特性的所有四个象限中提供规定的电流或电压，这允许在未来使用电和光激励相结合的发光图像。图3-在20mA/cm2激发电流密度和1秒曝光时间下，12:5 x 12:5 cm2多晶电池的电致发光图像。电致发光成像可用于检测晶体硅太阳能电池中的多种缺陷，例如裂纹、晶界、断开的接触和分流。它还可以产生串联电阻和扩散长度的绝对映射。在图2和图3中，显示了层压实验室原型模块中一个多晶3 x 3 cm2电池的照片和电致发光图像。电致发光图像清楚地显示了电池左半部分的裂纹，这在照片中不可见。这种裂纹是在层压模块时引入的，使整个模块的电流降低了约25%。串联电阻的影响也可以在图3中看到，因为辐射强度沿着接触指朝着电池的边界以及这些指之间的区域降低。同一个电池，暴露时间为1秒和10秒（注意不同的计数刻度）。