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1、太阳能测试原理,技术部,一、物理基础 1、P-N结 2、等效电路 3、I-V曲线二、参量的测量及计算三、Berger系统操作四、结束语,目录,一、物理基础,1、P-N结 本征硅：非常纯的硅称为本征硅。硅 P型硅：掺有受主的硅成为P型硅（掺硼/多子为空穴）搀杂硅 N型硅：掺有施主的硅成为N型硅（掺磷/多子为电子）当P型半导体和N型半导体紧密结合在一起时，在两者的交界处就形成P-N结。实际上，同一块半导体中的P区和N区的交界面就称为P-N结。在室温下，硼、磷原子全部电离，P区多子为空穴，N区多子为电子。交 界面两侧的电子和空穴的浓度不同，于 是界面附近的电子将通过界面向右扩散 运动，而空穴向左扩散
2、运动（图1）随着电子和空穴的扩散，在交界面 附近形成不能移动的电离磷原子P和不能移动的电离硼原子B，它们阻碍P区空穴向N区及N区电子向P区继续流动，称为耗尽层。又因为耗尽层存在由N区指向P区的电场，称为内建电场。在内建电场的作用下,将产生空穴向右而电子向左的漂移运动,其方向与扩散作用相反（如下图）,N,P,图1,内建电场,N,P,在图2中，P-N结处于平衡状态。在自建电场作用下形成的漂移电流等载流子浓度差形成的扩散电流，从而使P-N结中的静电流为0。,当入声光照在电池上时，在N区、耗尽区和P区中激发出光生电子空穴对。光生电子空穴对在耗尽区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被送进N区，光生空
3、穴被送到P区。根据耗尽近似条件，耗尽区边界处的载流子浓度近似为0，即p=n=0。在N区中，光生电子空穴对产生以后，光生空穴便向P-N结边界扩散，一旦到达P-N结边界，便立即受到内建电场作用，被电场力牵引做漂移运动，越过耗尽区进入P区，光生电子（多子）则被留在N区。P区中的光生电子同样的先因为扩散，后因为漂移而进入N区，光生空穴留在P区。如此便在P-N结两侧形成了正、负电荷的积累。产生了光生电压，这就是“光生伏打效应”。当电池接上一负载后，光电流就从P区经负载流至N区，负载中即得到功率输出。,图2,2、等效电路,Rs,ID,IL,Ish,U,Cj,I,RL,当受光照射的太阳能接上负载时，光生电流
4、经负载，并在负载两端建立起端电压。这时太阳能电池的工作情况可由左图所示等效电路来描述。图3中把太阳能电池看成稳定的产生光电流IL的电流源（只要光源稳定）。,由图中可以看出，流经负载的电流为I=ILID-Ish。UOC：RL=时（I=0，相当于开路）的电压U为开路电压UOC。ISC：RL=0 时（U=0，相当于短路）的电流I为短路电流ISC。Rsh：周边刻蚀没有完全刻掉，存在漏电，上下导通的电阻为并联电阻。RS：由材料体电阻、接触电阻、探针及导线电阻几部分组成。Irev=ID(P-N结漏电)+Ish（边缘漏电，等离子刻蚀）,图3,从上述参量关系中我们可以判断数据异常的原因：（1）串联电阻大 可能
5、原因为：浆料与硅接触不好或探针压力不够等。（2）并联电阻小 周边刻蚀没有做好。相应还会导致漏电流加大。（3）漏电流大 周边刻蚀没有做好，一次清洗有离子粘污、扩散间洁净度不够。（4）开路电压小 原因为漏电流大（5）短路电流小 串联电阻大或漏电流大。,数据分析框架图,3、I-V曲线,当负载RL从0变化到无穷的时候，就可以画出太阳能的负载特性曲线（伏安特性曲线）。曲线上的每一点称为工作点，工作点的横坐标和纵坐标即为相应的工作电压和工作电流。若改变负载RL达到某一个特定值Rm，此时在曲线上得到一个点M，对应的工作电流和工作电压之积最大（PmImVm），我们就称这点M为该太阳电池的最大功率点。其中Im为
6、最佳工作电流，Vm为最佳工作电压，Rm为最佳负载电阻，Pm为最大输出功率。,图4 太阳电池负载特性曲线,从I-V曲线查找问题,图5 不同串连电阻得出的IV测试结果,图6 不同并连电阻得出的IV测试结果,二、参量的测量及计算,1、开路电压，短路电流的计算 从图4可知，测量得到的曲线与V、I两轴的交点即开路电压，短路电流。2、最佳工作电压，最佳工作电流，最大功率的计算 一般情况下，直接求会有一些麻烦。所以，可以在计算机上按照步长，求 得每一点的，然后直接取其中的最大值就是了。这时，该点所对应的电压 和电流也就是最佳工作电压，最佳工作电流。3、填充因子的计算 最大功率（Pm）与开路电压短路电流之积（
7、VocIsc）的比值就称为填充 因子（FF）填充因子是表征太阳电池性能的优劣的重要参数之一。4、并联电阻与串联电阻的近似解法 只要测量出在 附近的 曲线的斜率，就可以求出 的值了。测量出在 附近的 曲线的斜率，就可以求出 的值了。5、太阳电池效率的计算 在太阳电池受到光照时，输出电功率和入射光功率之比就称为太阳电池的 效率，也称为光电转换效率。,三、Berger系统操作,1、更改电池型号（对应面积）2、确认脉冲激光器的电压3、片盒预警和报警的设置4、数据库的建立与数据的保存5、分档标准的调用6、批次的设置及更改7、系统清批设置,四、结束语,测试好像一面镜子，能反映前期工艺的种种漏洞与不足。而好的测试者应当是能读懂镜子的人，及时反馈信息。希望大家都能用心和数据交流，做一名优秀的测试者！谢谢！,
