钙钛矿太阳能电池测试方案

一、案例项目简介

1.项目背景

钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。

2.项目挑战

    传统电子负载加万用表测量的效率低下；

    进口源表的软件配套开发不完善。

二、钙钛矿材料简介

1.钙钛矿材料种类

钙钛矿晶体为ABX3 结构，一般为立方体或八面体结构。

在钙钛矿晶体中，B离子位于立方晶胞的中心，被6个X离子包围成配位立方八面体，配位数为6；

A离子位于立方晶胞的角顶，被12个X离子包围成配位八面体，配位数为12，如图 所示，其中，A离子和X离子半径相近，共同构成立方密堆积。

2.钙钛矿太阳能电池的结构与原理

(1)钙钛矿电池结构与原理

在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长。这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层，Z后被ITO（导电玻璃电极Indium-tin oxide）收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，Z后被金属电极收集，通过连接FTO（导电玻璃、Fluorine-doped tin oxide）和金属电极的电路而产生光电流。

(2)钙钛矿电池制作过程

(3)典型成品钙钛矿电池片

三、方案说明

1.测试要求

(1)IV系统

测量以下主要参数：

开路电压Uoc（Open Circuit Voltage）；

短路电流Isc（Short-circuit Current）；

峰值电压Um；

峰值电流Im；

峰值功率Pm=UmXIm；

填充因子FF；

转换效率ή=Pm（电池片峰值功率）XPin（单位面积入射的光功率）/S（电池片的面积）

……

(2)QE系统

测量以下主要参数：

光谱响应度；

外量子效率；

内量子效率；

反射率；

透射率；

积分短路电流密度；

光束诱导电流

……

2.测试所需仪表

AAA级太阳光模拟器；

标准单晶硅太阳电池（中国计量研究院标定）；

普赛斯S300源表；

样品探针台或者定制夹具；

IV测试分析软件；

3.典型测试指标

4.选型依据

电压量程及精度；电流量程及精度；

采样速率高；IV测试分析软件功能；

5.测试链接

四、常见技术问题汇总FQA

1. 与传统电子负载和万用表测量方案的区别？

源表集成源与表于一体，集成度高，从硬件上来说接口标准，有RS232、GPIB和LAN口，更适 合实验室和自动化测试线的应用。从软件上来说，指令集的标准化程度高，上位机软件开发容易。

2.与进口源表相比有哪些优势？

普赛斯的S系列源表完全对标吉时利2400，可测量电压和电流范围更宽。软件上不仅提供指令 集，还支持C++和Labview的SDK包，更便于测试系统的集成。

3.普赛斯源表可以应用于钙钛矿哪些测试领域？

普赛斯的S系列源表可以应用于科研、教学的实验系统，也可以应用于产线自动化测试。