一、 设备名称:太阳能电池IV测试仪
规格型号:上海光焱科技
太阳光模拟器SS-F5; 数字源表Keithley B2901A
二、各项具体技术参数:
氙灯的色温为6000K,接近自然阳光(5500)K,光强达1366 W/m2,测试前经过标准硅电池校准至AM1.5 G标准太阳光强测试。
IVS-PV Test根据使用者设置的具体参数进行电流电压数据采集;通过分析软件中的公式和算法进行分析。
三、工作原理:
在太阳能电池的表征与测试技术中,I-V测试是最基本、最重要、最直接的测试方式。I-V测试系统,能够得到器件以下参数:能量转化效率、填充因子、短路电流和开路电压,而这四个参数正是衡量电池性能好坏的最直接的标准。
该测试系统主要包括以下几个组成部分:太阳光模拟器,数字源表,样品架,电脑和标准电池。太阳光模拟器,顾名思义是一种模拟太阳光的设备,通常可按四种方式分类:测试面积、IEC等级、光源脉冲时间和光源种类。数字源表可紧密结合精密电压源和电流源同时进行测量。基本的操作流程为:打开太阳光模拟器(如氙灯),通过透镜聚焦和滤光片过滤后产生了的模拟太阳光。开灯预热分钟以后,用标准太阳能电池标定太阳光强,一般为个标准太阳。然后将样品置于光束中央处,并与数字源表相连。启动电学测试,由电脑记录响应信号。暗电流的测试步骤相同,只是测试过程中在暗态中进行。
图1稳态太阳光模拟器测试原理图
四、应用领域
1、材料科学与工程:
在新能源材料及器件等领域中有广泛应用。适用于有机太阳能电池,钙钛矿太阳能电池,聚光型太阳能电池等新型太阳能电池的光伏性能测试。主要包括正向和反向IV扫描功能;扫描电压增加率控制;I-t,V-t,MPPT追踪功能,暗电流,SCLC,光强依赖性等测试。
五、可开展实验项目
1、钙钛矿太阳能电池设计、制备与检测
2、染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极制备及电池性能测试
3、铜铟硫薄膜太阳能电池的制备及其性能测试
六、可培训技能
1、太阳能电池I-V测试
七、操作步骤
1、开机及光强校准
(1)按下模拟器主机左边红色 power 电源,打开主机;
(2)按下模拟器右边 Xe Lamp 框内绿色 On 按钮点亮 Xe 灯,观察灯泡是否正常点亮;
(3)按下放置于模拟器主机上方的电表位于左下角的电源开关,开启电表;
(4)双击桌面IVS-KA5000 快捷方式打开软件;
(5)进入软件后勾选左下角Source Meter,完成与电表连线;
(6)点击软件上部Calibration,手套箱内放置标准Si电池打光,确认放置在电表上方的白色切换盒右侧旋钮位于Cal档位。点击read进行光强校准,调整主机上Power output值使软件 Light Intensity(sun)位置读取光强值为1 sun;之后再点击一次reading,点击ok即可;
(主机power output值开机默认为100)
2、太阳能电池I-V特性曲线测试
(1)参数设置:点击软件上方的New Test按钮,选择Single channel,点选next,进行命名(也可以不命名),之后再next进行修改测试条件。(delay时间根据样品特性可以设置150 ms或者200 ms等;Sweep back按钮点亮为绿色时为测试时同时进行一次反扫;Polarity 按钮点亮为绿色时为极性相反设置,一般我们样品需要点亮)设置完成后点击 next 和finish即可。
(2)测试:确认切换盒通道旋转到 Multi 位置,手套箱内测试载台用样品夹子夹好样品并放置在光源下,点击start 即可开始测试。测试完一个电池后,可以通过旋转切换盒上面的1-6旋钮进行下一个对应电池通道的切换,切换后还是点击start进行测试即可。
(3)数据保持:测试完成后点击左下角 save as file 即可保存。从下至上,点击保存上面的clear all为全部删除。Delete item为单条删除。Comment为标注,rename为重新命名。
3、变光强I-V特性曲线测试
(1)勾选软件界面左下角Enli SS-FS;
(2)参数设置:软件界面新建测试条件选择 Multistage,建立好测试条件后会弹出一个新的对话框,选择Power output calibration,之后弹出新对话框左上角输入光强百分比,绿色加号为添加,红色减号为删除。设置好后detector Isc输入55.52,然后按下方start开始变光强校准,等待读条完成会自动弹出complete按钮,之后可以选择保存。点击ok,之后next,finish即可完成设置。
(3)点击start开始测试,测试与single channel相同,测试结束保存数据。
4、关机
(1)测试完成后点击右上角红色右键即可关闭软件。(请注意关闭前先保存好数据)
(2)关闭软件后,关闭电表电源开关;
(3)按下模拟器主机Xe Lamp框内红色 OFF 按钮,关闭Xe灯光源;
(4)等待10 min后模拟器主机屏幕自动熄灭,此时可以关闭模拟器左边红色主电源即可。
八、安全注意事项
(1)模拟器一天内点灯关灯尽量不要超过两次,以保护氙灯使用寿命。
(2)手套箱内均光系统透镜表面和标准si 表面若有灰尘可用无尘布轻轻擦拭即可。
(3)光纤管(黑色较长管子)尽量不要弯折。
(4)若要调整均光系统高度,可调整炮简支架后面黑色扳手,银色托架可用最大的六角扳手调节。高度保证均光系统表面到标准 si 电池表面不小于 15cm 以免影响均匀性。