The invention discloses a multi junction solar cell in the absorption layer of fluorescence lifetime measurement method, including: Step 1: a monochromatic light source near edge excitation, emission data and obtain photon counting time; step 2: the combination of the data detection system itself response data, the data of single or multi index exponential fitting, extraction of photon lifetime data; step 3: adjust the monochromatic light power density, extraction photon lifetime data; step 4: obtain the light power density corresponding to the maximum emission photon lifetime; step 5: reduce the irradiation spot area, extraction of emission photon lifetime data; step 6: the material of the absorption layer of fluorescence lifetime; step 7: repeat the above steps to obtain the multi junction solar cell absorber material fluorescence lifetime. The method of the present invention has an important guiding significance for the nondestructive measurement of the quality of the solar cell absorption layer material and the optimization and improvement of the solar cell absorption layer material quality.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多结太阳电池吸收层材料荧光寿命测试方法,具体涉及一种多结太阳电池中各吸收层材料荧光寿命无损测量方法,属于半导体材料测试领域。
技术介绍
多结太阳电池通过多层禁带宽度不同的半导体吸收材料,实现了宽光谱范围内太阳光子能量的高效收集与利用,从而获得了高的光电转换效率。新一代的高效多结太阳电池,大量使用含铝的宽禁带半导体吸收材料与复杂多元窄禁带半导体吸收材料。这些材料受制备方法与工艺参数的影响,其电学特性与材料质量,特别是材料体内各种深能级缺陷与复合中心,有着紧密的关联。多结太阳电池材料中的能级缺陷与复合中心使得太阳电池内载流子的分离与输运产生较大困难,使太阳电池的性能出现大幅下降。因此,高质量的半导体材料是高效太阳电池的关键。荧光寿命是指当某种物质被一束激光激发后,该物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态上,再以辐射跃迁的形式发出荧光回到基态,当激发停止后,分子的荧光强度降到激发时初始强度的1/e所需的时间,也表示粒子在激发态存在的平均时间。材料荧光寿命是表征半导体材料质量的一个有效手段。荧光寿命反应出材料体内载流子在材料体内输运过程中受到本征缺陷能级、杂质能级、晶格散射等作用等综合效果。一般地,较长的荧光寿命意味着较好的材料质量。在高效太阳电池研制与生产过程中,荧光寿命已成为反映太阳电池吸收层材料质量的重要参数。常规的荧光寿命测试方法,是对不同厚度具备双异质结结构的材料进行寿命测试,根据R.K.Ahrenkeil等在论文“Measurement of minority-carrier lifetime by time-resolved ...
【技术保护点】
一种多结太阳电池中各吸收层材料荧光寿命无损测量方法,其特征在于,该方法具体包含:步骤1:使单色光源经狭缝照射多结太阳电池某子电池吸收层材料进行激发,对吸收层材料发射的光子进行检测,获得发射光子数与计数时间的关系数据;步骤2:根据所得的发射光子数与计数时间的关系数据,结合检测系统自身响应特性数据,通过将这些数据解卷积后进行单指数或多指数拟合,获得步骤1中发射光子寿命数据;步骤3:调整单色光源的功率密度后重复步骤1与步骤2,并多次重复上述过程,获得在该单色光源不同功率密度下发射光子寿命数据;步骤4:对步骤3获得的不同功率密度下发射光子寿命数据绘图,根据图中发射光子寿命在不同功率密度下的变化趋势,获得与发射光子最大寿命相对应的光源功率密度;步骤5:将单色光源功率密度固定为获得发射光子最大寿命时的功率密度,逐渐减小照射多结太阳电池样品的光斑面积,重复步骤1与步骤2获得不同光斑直径下的发射光子寿命数据;步骤6:对步骤5获得的发射光子寿命数据绘图并外推,外推获得的发射光子寿命即为该吸收层材料的荧光寿命;步骤7:更换光源波长,使其形成对下一子电池吸收层材料的近边激发,重复上述步骤,获得下一子电池吸收 ...
【技术特征摘要】
1.一种多结太阳电池中各吸收层材料荧光寿命无损测量方法,其特征在于,该方法具体包含:步骤1:使单色光源经狭缝照射多结太阳电池某子电池吸收层材料进行激发,对吸收层材料发射的光子进行检测,获得发射光子数与计数时间的关系数据;步骤2:根据所得的发射光子数与计数时间的关系数据,结合检测系统自身响应特性数据,通过将这些数据解卷积后进行单指数或多指数拟合,获得步骤1中发射光子寿命数据;步骤3:调整单色光源的功率密度后重复步骤1与步骤2,并多次重复上述过程,获得在该单色光源不同功率密度下发射光子寿命数据;步骤4:对步骤3获得的不同功率密度下发射光子寿命数据绘图,根据图中发射光子寿命在不同功率密度下的变化趋势,获得与发射光子最大寿命相对应的光源功率密度;步骤5:将单色光源功率密度固定为获得发射光子最大寿命时的功率密度,逐渐减小照射多结太阳电池样品的光斑面积,重复步骤1与步骤2获得不同光斑直径下的发射光子寿命数据;步骤6:对步骤5获得的发射光子寿命数据绘图并外推,外推获得的发射光子寿命即为该吸收层材料的荧光寿命;步骤7:更换光源波长,使其形成对下一子电池吸收层材料的近边激发,重复上述步骤,获得下一子电池吸收层材料的荧光寿命,最终获得多结太阳电池各吸收层材料荧光寿命。2.根据权利要求1所述的多结太阳电池中各吸收层材料荧光寿命无损测量方法,其特征在于,所述的单色光源是脉冲式光源,光源脉冲频率在0.1KHz-80MHz之间。3.根据权利要求1所述的多结太阳电池中各吸收层材料荧光寿命无损测量方法,其特征在于,所述的单色光源包括单波长激光器、配有单...
【专利技术属性】
技术研发人员:李欣益,陆宏波,张玮,杨丞,张华辉,陈杰,张梦炎,张建琴,郑奕,
申请(专利权)人:上海空间电源研究所,
类型:发明
国别省市:上海;31
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