IPCE測試系統(tǒng)原理
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- 公司名稱 菲銳科技（北京）有限公司
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- 更新時間 2024/12/26 14:28:01
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| 應用領域 | 環(huán)保,化工,能源,綜合 |
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IPCE測試系統(tǒng)通過用波長可調(diào)的單色光照射太陽能電池，同時測量太陽能電池在不同波長的單色光照射下產(chǎn)生的短路電流，從而得到太陽能電池的IPCE。通常太陽能電池IPCE的測試需要由寬帶光源、單色儀、信號放大、模塊、光強校準模塊、計算機控制和數(shù)據(jù)采集處理模塊組成。IPCE測試系統(tǒng)的特點是用調(diào)制光代替直流光，減少了雜散光、噪聲等對測量精度的影響。
同時采用錐腔型熱釋電探測器代替熱電堆探測器，用鎖相測量儀器代替直流測量儀器并增加溫度控制，以便提高測量系統(tǒng)的靈敏度和光譜響應度標準的平坦程度，進而提高準確度。以以雙單色儀代替單色儀，大大減少雜散光，同時增加了光譜響應度的絕對定標問。該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶靈活地根據(jù)客戶需求進行變形、組合。可以完成例如太陽能電池IPCE測試，光電器件光譜響應度分析等實驗。
IPCE 我們一般稱之為光電轉(zhuǎn)化效率或單色光光電轉(zhuǎn)換效率，學術術語為入射單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率(monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency 用縮寫IPCE表示)。IPCE的定義為：單位時間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)Ne與單位時間內(nèi)的入射單色光子數(shù)Np之比，其數(shù)學表達式為：IPCE=1240lsc/1 Pin)其中l(wèi)sc、l和Pin所使用的單位分別為uAcm-2、nm和Wm-2。
IPCE測試系統(tǒng)實際應用中，考慮到IPCE與光捕獲效率LHE(I)電子注入量子效率fimj及注入電子在納米晶膜與導電玻璃的后接觸面上的收集效率fc三部分相關，對公式進行修正。所以對于同一體系，兩者相比，IPCE(I)能更好地表示電池對太陽能的利用程度，因為f(I)只考慮了被吸收光的光電轉(zhuǎn)化，而IPCE(I)既考慮了被吸收光的光電轉(zhuǎn)化又考慮了光的吸收程度。譬如，若某電極的光捕獲效率為1%，而實驗測得量子效率f(I)為90%，但其IPCE)只有0.9%。作為太陽能電池，必須考慮所有入射光的利用，所以用IPCE(I)表示其光電轉(zhuǎn)化效率更合理；作為LB膜或自組裝膜敏化平板電極的研究主要用來篩選染料而不太注重光捕獲效率，所以常用f(I表示光電轉(zhuǎn)化效果。在染料敏化太陽能電池即DSSC中，IPCE(I)與入射光波長之間的關系曲線為光電流工作譜。
太陽能電池的IPCE是指太陽能電池的電荷載流子數(shù)目與照射在太陽能電池表面一定能量的光子數(shù)目的比率。因此，太陽能電池的IPCE與太陽能電池對照射在太陽能電池表面的各個波長的光的響應有關。太陽能電池的IPCE與光的波長或者能量有關。如果對于一定的波長，太陽能電池*吸收了所有的光子，并且我們搜集到由此產(chǎn)生的少數(shù)載流子(例如，電子在P型材料上)，那么太陽能電池在此波長的IPCE為1。對于能量低于能帶隙的光子，太陽能電池的IPCE為0。
IPCE測試系統(tǒng)理想中的太陽能電池的IPCE圖形是一個正方形，也就是說，對于測試的各個波長的太陽能電池IPCE是一個常數(shù)。但是，絕大多數(shù)太陽能電池的IPCE會由于再結(jié)合效應而降低，這里的電荷載流子不能流到外部電路中。用專業(yè)術語來說的話，綜合器件的厚度和入射光子規(guī)范的數(shù)目來說，太陽能電池的量子效率可以被看作是太陽能電池對單一波長的光的吸收能力。
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