本发明专利技术公开了一种基于数字微镜器件的太阳能电池量子效率检测方法及装置，包括PC机、电池平台、光源产生模块以及数据处理模块。所述光源产生模块包括氙灯、匀光光棒、衍射光栅、透镜、数字微镜器件、数字微镜器件驱动电路，数据处理模块包括运算放大器、模数转换器。其中，光源产生模块在数字微镜器件作用下产生不同波长的光，该光照射到放置在电池平台上的待测电池上，通过运算放大器将待测电池板产生的电流转换为电压，通过模数转换器，对电压值进行采样并发送给PC机进行量子效率计算，并由PC机控制数字微镜器件驱动电路工作。量子效率检测是太阳能电池最重要的特征测试之一，本发明专利技术相较于传统方法，提高了测量速度、降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料应用和测试领域及电子
，具体涉及数字微镜器件在太阳能电池量子效率检测方面的应用。可用于检测太阳能电池的外量子效率。
技术介绍
目前，石油、天然气等不可再生能源价格的居高不下，使得人类对太阳能电池的研究开发进入了一个新的阶段，国内很多实验室和科研院校也都加紧了对太阳能电池材料的研究和开发。近年来，由德国和法国工程师完成的多接面太阳能电池成功的将电池效率提高到44.7%。太阳能电池有三个基本特性，分别为：太阳能电池的极性、太阳能电池的性能参数以及太阳能电池的伏安特性。其中太阳能电池的性能参数又包括开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成，这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。转换效率又分为外量子效率和内量子效率两种，测量方法复杂，精确度要求高，是性能参数中较难测量的一组参数。太阳能电池测试作为太阳能电池研究开发的一个环节，至关重要，需要专业的测试系统来完成。传统的量子效率测量仪器内置单光仪进行测量，不仅测量速度慢，并且造价昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于数字微镜器件的太阳能电池量子效率检测方法及装置，通过数字微镜实现频谱的扫描，具有更快的测量速度；其成本低的特点能够降低研发工作成本，同时具有操作简单、测量准确等特点。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种基于数字微镜器件的太阳能电池量子效率检测方法，该方法包括以下具体步骤：步骤1：将太阳能电池划分为若干区域，对待测太阳能电池的第一个区域完成光的280nm~2000nm波长扫描，扫描波长的步长为1.7mm；ⅰ）氙灯发出的白光经过匀光光棒和衍射光栅按频谱分离开，经过第一透镜在数字微镜器件上聚光；ⅱ）PC机以图像的形式存储产生不同波长的光数字微镜器件所需的状态，并按照光波长从红外到紫外的顺序，将存储好的图像按顺序发送给数字微镜器件驱动电路，由该驱动电路控制数字微镜器件的开关状态，将不同波长的光反射输出；ⅲ）通过第二透镜在太阳能电池上聚光；ⅳ）等待0.5秒至1秒的测量时间，数字微镜器件反射比当前波长长1.7mm的光照射到太阳能电池上，完成280nm~2000nm波长的扫描；步骤2：量子效率计算ⅰ）运算放大器将从待测太阳能电池输出端得到的电流值转换为电压值；ⅱ）当数字微镜器件改变一次状态反射出某一波长的光时，产生一个触发信号，触发模数转换器开始工作，并且连同模数转换器得到的量化后的电压值一起发送给PC机；ⅲ）PC机接收到数据后进行存储，并根据外量子效率计算公式计算太阳能电池这一区域在不同波长的光的照射下的量子效率；步骤3：测得太阳能电池量子效率PC机控制电池平台左右移动，对太阳能电池的下一区域，重复步骤1和步骤2，以此类推，得到太阳能电池各区域的量子效率，将各区域的量子效率合并，得到整块太阳能电池的量子效率。一种基于数字微镜器件的太阳能电池量子效率检测装置，它包括PC机、电池平台、光源产生模块以及数据处理模块，所述PC机分别连接电池平台、光源产生模块和数据处理模块，所述电池平台和数据处理模块相连；其中：所述光源产生模块包括氙灯、匀光光棒、衍射光栅、第一透镜、第二透镜、数字微镜器件、数字微镜器件驱动电路，所述匀光光棒分别与氙灯和衍射光栅相连，第一透镜和衍射光栅相连，数字微镜器件分别与第一透镜和第二透镜相连，数字微镜器件驱动电路和数字微镜器件相连，PC机和数字微镜器件驱动电路相连；所述数据处理模块包括运算放大器和模数转换器，所述运算放大器和电池平台相连，模数转换器分别和运算放大器以及PC机相连。本专利技术解决了目前太阳能电池量子效率检测速度慢、设备昂贵等问题，使用先进的数字微镜器件进行频谱的扫描，提高量子效率的测量速度；使用可编程控制的数字微镜器件，为检测装置升级提供了很大的操作空间。附图说明图1为本专利技术装置结构示意图；图2为本专利技术光源产生模块结构示意图；图3为本专利技术数据处理模块结构示意图；图4为太阳能电池区域划分示意图；图5为单一波长下量子效率测量流程图；图6为整块太阳能电池量子效率测量流程图。具体实施方式参阅图1，图1为本专利技术装置结构示意图。本专利技术包括：PC机4、电池平台2、光源产生模块1以及数据处理模块3。所述PC机4分别与光源产生模块1、电池平台2以及数据处理模块3相连；电池平台2和数据处理模块3相连。由PC机4控制光源产生模块1生成的光，并将光照射到放置在电池平台2上的待测太阳能电池表面；数据处理模块3检测太阳能电池由一定标准的光能转换成的电能能量，并将数据传送给PC机4进行进一步的处理；通过PC机4控制电池平台2的位置，对太阳能电池进行扫描检测。参阅图2，图2为本专利技术光源产生模块结构示意图。光源产生模块1包括：氙灯5、匀光光棒6、衍射光栅7、第一透镜8、第二透镜9、数字微镜器件10、数字微镜器件驱动电路11。所述匀光光棒6分别与氙灯5和衍射光栅7相连，第一透镜8和衍射光栅7相连，数字微镜器件10分别与第一透镜8以及第二透镜9相连，数字微镜器件驱动电路11和数字微镜器件10相连，PC机4和数字微镜器件驱动电路11相连。氙灯5产生的是点光源，通过匀光光棒6将点光源变成面光源，通过衍射光栅7将白光按频谱分离开，然后通过第一透镜8在数字微镜器件10上成像；PC机4将需要数字微镜器件10进行的操作发送给数字微镜器件驱动电路11，选择280nm~2000nm中某一波长的光，通过对数字微镜器件阵列的操作将光反射给第二透镜9，其余波长的光被数字微镜器件10吸收；第二透镜9将280nm~2000nm中某一波长的光在太阳能电池表面成像。参阅图3，图3为本专利技术数据处理模块结构示意图。数据处理模块3包括运算放大器12和模数转换器13，所述运算放大器12和电池平台2相连，模数转换器13分别和运算放大器12以及PC机4相连。放置在电池平台2上的太阳能电池，在光源产生模块1产生的不同波长光的照射下，会将光能转换为电能，通过测量在不同波长光照射下产生的电流值，能够计算太阳能电池的量子效率。通过运算放大器12将电流值转换为电压值，经过模数转换器13对电压值进行量化，将数据发送给PC机3进行数据的处理，计算太阳电池板的量子效率，并将结果统计后输出。参阅图4，图4为太阳能电池区域划分示意图。由于光源产生模块产生的光的照射区域大小有限，需要对整块太阳能电池进行区域划分，按区域进行量子效率测试，最终对数据进行合并汇总。首先对第一区域14的量子效率进行测试，测试完成后，通过移动电池平台，对第二区域15进行量子效率的测试，以此类推。参阅图5，图5为单一波长下量子效率测量流程图。运算放大器将太阳能电池输出的电流值转换为电压值，并通过模数转换器将模拟量变换为数字量，接下来发送给PC机；PC机接收到电压值后进行存储，计算该部分太阳能电池在该单一波长照射下的量子效率，并进行存储。参阅图6，图6为整块太阳能电池量子效率测量流程图。由于太阳能电池大小不定，并且光源产生模块产生的光照范围有限，需要对太阳能电池分块进行测试，最后统计出整块太阳能电池的量子效率特性。首先，对该区域是否完成整个光谱的扫描进行判断，如果没有完成，则将产生比当前波长长1.7mm的光所需的数字微镜状态发送给数字微镜器件驱动电路，由它来控制数字微镜器件的状态；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于数字微镜器件的太阳能电池量子效率检测方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：步骤1：将太阳能电池划分为若干区域，对待测太阳能电池的第一个区域完成光的280nm~2000nm波长扫描，扫描波长的步长为1.7mm；ⅰ）氙灯发出的白光经过匀光光棒和衍射光栅按频谱分离开，经过第一透镜在数字微镜器件上聚光；ⅱ）PC机以图像的形式存储产生不同波长的光数字微镜器件所需的状态，并按照光波长从红外到紫外的顺序，将存储好的图像按顺序发送给数字微镜器件驱动电路，由该驱动电路控制数字微镜器件的开关状态，将不同波长的光反射输出；ⅲ）通过第二透镜在太阳能电池上聚光；ⅳ）等待0.5秒至1秒的测量时间，数字微镜器件反射比当前波长长1.7mm的光照射到太阳能电池上，完成280nm~2000nm波长的扫描；步骤2：量子效率计算ⅰ）运算放大器将从待测太阳能电池输出端得到的电流值转换为电压值；ⅱ）当数字微镜器件改变一次状态反射出某一波长的光时，产生一个触发信号，触发模数转换器开始工作，并且连同模数转换器得到的量化后的电压值一起发送给PC机；ⅲ）PC机接收到数据后进行存储，并根据外量子效率计算公式计算太阳能电池这一区域在不同波长的光的照射下的量子效率；步骤3：测得太阳能电池量子效率PC机控制电池平台左右移动，对太阳能电池的下一区域，重复步骤1和步骤2，以此类推，得到太阳能电池各区域的量子效率，将各区域的量子效率合并，得到整块太阳能电池的量子效率。...
【技术特征摘要】
1.一种基于数字微镜器件的太阳能电池量子效率检测方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：步骤1：将太阳能电池划分为若干区域，对待测太阳能电池的第一个区域完成光的280nm~2000nm波长扫描，扫描波长的步长为1.7mm；ⅰ）氙灯发出的白光经过匀光光棒和衍射光栅按频谱分离开，经过第一透镜在数字微镜器件上聚光；ⅱ）PC机以图像的形式存储产生不同波长的光数字微镜器件所需的状态，并按照光波长从红外到紫外的顺序，将存储好的图像按顺序发送给数字微镜器件驱动电路，由该驱动电路控制数字微镜器件的开关状态，将不同波长的光反射输出；ⅲ）通过第二透镜在太阳能电池上聚光；ⅳ）等待0.5秒至1秒的测量时间，数字微镜器件反射比当前波长长1.7mm的光照射到太阳能电池上，完成280nm~2000nm波长的扫描；步骤2：量子效率计算ⅰ）运算放大器将从待测太阳能电池输出端得到的电流值转换为电压值；ⅱ）当数字微镜器件改变一次状态反射出某一波长的光时，产生一个触发信号，触发模数转换器开始工作，并且连同模数转换器得到的量化后的电压值一起发送给PC机；ⅲ）PC机接收到数据后进行存储，并根据外量子效率计算公式计算太阳能电池这一区域在不同波长的光的照射下的量子效率；步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘一清，魏心玥，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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