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北京紐比特科技有限公司
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光譜測試系統光譜測試系統太陽能電池基本知識
光譜測試系統
太陽能電池基本知識... 2
NBET-SPEC系列太陽能電池量子效率測試系統... 3
NBET-IV太陽能電池IV特性測量系統... 6
NBET-PEC4000 光電化學反應裝置
太陽電池的光譜響應和量子效率測試對提高生產工藝水平（例如制絨、擴散、背場等工藝）
和研究電池片的性能有重要的參考價值。太陽能電池的光譜性能主要包括光譜響應（A/W），
內、外量子效率（%），光譜透射率（%），光譜反射率（%），短路電流密度（mA/cm2）等。
光譜響應R（λ）是指在某一特定波長λ 處，太陽能電池輸出的短路電流I（λ）與入射到
太陽能電池上的輻射功率Φ（λ) 的比值：
R（λ)= I（λ)/Φ（λ） （ A/W）
量子效率可以表示為：
η（λ)=1.24×R（λ）/λ
短路電流密度是將標準太陽（AMN) 的光譜輻射曲線和電池片的光譜響應曲線相乘并對電池片
的整個響應波段進行積分得到的單位面積電池片在標準太陽（AMN) 照射下所產生的短路電流密度。
Jsc（AMN)= ∫ PAMN（λ)•R（λ)dλ（ mA/cm2）
假設電池片的光譜響應均勻一致，則短路電流密度乘以電池片的總響應面積S 就可以得到該電池
片在標準太陽（AMN) 照射下的短路電流:
Isc= Jsc（AMN)•S （ A）
比如在某個特定波長λ 下，有10 份光子入射到電池表面，其中有2 份被電池片反射回來，有1 份
透過了電池片，剩下的7 份被電池片吸收并轉化出6 份的電子，還有1 份可能轉換成熱能或損耗在
其他上面（比如晶格等），那么我們可以這樣來理解這幾個概念：
透射率：電池片的透射光強度與入射光強度之比
t（ λ)=1/10=10%
反射率：電池片的反射光強度與入射光強度之比
R（ λ)= 2/10=20%
外量子效率：總的入射光子產生電子的效率
EQE=6/10=60%
內量子效率：被電池片吸收的光子產生電子的效率
IQE=6/（
從光譜響應和量子效率曲線中我們可以得到非常豐富的信息(硅電池光譜響應測試與實際工藝性能的關系)：
★光譜響應曲線：反映了電池將不同波長的輻射轉換成電的能力
★反射率曲線：反映了減反膜和制絨的綜合效果
★外量子效率曲線：反映了電池片將光子轉化成電子的效率
★內量子效率曲線：反映電池片材料的好壞
不同波段代表的含義
短波部分：如果量子效率不能很快的上升到較高值，說明制絨和P-N 節的制作工藝有問題，
對紫外光來說一般都在200 ～ 300 納米左右，全部被電池片吸收而轉換成電能。如果不能
很快達到高值，有可能是紫外光過多被電池表面反射，或擴散后的P-N 節不能將電能及時傳出來。
中波部分：內量子效率的點反映了電池片材料的性能，好的航空片甚至可以達到99%，
如果不達到95%說明材料也可能不夠好。
長波部分：紅外輻射很容易透過硅片，如果不做背場，紅外部分的量子效率會早早從高處降下來，
背場做好了，紅外輻射被反射回來繼續參與光電轉換，這部分的量子效率也會明顯提高。
NBET-SPEC系列是一款基于太陽能電池量子效率測試的多功能實驗平臺。
用于測試太陽電池的光譜響應度、外量子效率、內量子效率、反射率、
透射率、短路電流密度、量子效率Mapping和反射率Mapping。
適用材料：
單晶硅Si、多晶硅mc-Si、非晶硅α-Si、砷化鎵GaAs、鎵銦磷GaInP、磷化銦InP、
鍺Ge、碲化鎘CdTe、銅銦硒CIS、銅銦鎵硒CIGS、染料敏化DSSC、有機太陽電池Organic
Solar Cell、聚合物太陽電池Polymer Solar Cell等。
適用結構：
單結Single junction、多結multi junction、異質結HIT、薄膜thin film、高聚光HPV 等。
系統特點：
多種規格光源可選，保證從200-2500nm 范圍輻射穩定、能量高；
高精度分光系統，保證良好的波長準確度和重復性，雜散光小，配自動濾光片輪，
消除多級光譜影響；
相關法檢測，配合電磁屏蔽技術，具有*弱信號處理能力，有效提高信噪比，
保證測量精度；
兼容直流和交流兩種測量方式，更針對不同種類的太陽電池配置不同類型的前置放大器，
確保弱信號檢測，模式切換方便；
IQE 和EQE 同點同時測量；
針對不同的測量方式和電池片種類配置不同類型的樣品室及樣品架，夾持方便，
電極接觸好，對弱信號測試干擾小；
精密快門控制光路閉合；
可選恒溫、變溫設備，方便對電池片進行溫度控制；
可選真空吸附樣品測試臺，可定制專屬測試臺；
高性能信號自動切換控制，完成各類信號的切換；
可選光路監視，有效扣除光源不穩定帶來的測試誤差；
系統軟件：
集成了分光系統、多級譜濾除裝置、弱信號處理系統等的參數設置和選擇；
自動掃描、信號放大、A/D、數據采集；
兼容通量法和均勻照度法兩種測量方式，并根據不同測量方式采用不同的公式進行數據計算與處理；
圖、表文件自動生成與顯示；
多種格式的數據和圖片備份和打印輸出功能；
多組數據對比功能；
自動mapping；
粗大誤差的自動去除，系統誤差、線性誤差、周期誤差、T 誤差的自動校驗。
系統應用：
| 1. 晶體硅太陽電池測試 晶體硅太陽電池目前主要包括單晶硅、多晶硅電池，其特點是性能穩定、市場化工藝成熟，常規樣品尺寸為125mm或156mm的方形電池片。目前QE系統用于工業化產品檢測的主要是針對此類應用，可通過內外量子效率、反射率等參數分析電池片性能和均勻性，有助于成品效率提升。 |
| |
| 2. 非晶硅薄膜太陽電池測試 |
| |
| 3. 染料敏化太陽電池測試 | | |
| 4. 銅銦鎵硒太陽電池測試 |
| |
| 5. III-V族多元化合物太陽電池測試 |
| |
| 6. 有機太陽電池測試 有機太陽電池具有低成本、易制備的優勢，目前仍處在研究階段，是科研單位非常關注的一種新興太陽電池種類。 | | |
規格指南：
| | | NBET-SPEC1 | NBET- SPEC2 | NBET- SPEC3 | NBET-SPEC4 | NBET-SPEC5 | ||
| 光譜范圍 | 200~1200nm | √ | | √ | | √ | ||
| 200~1800nm | | √ | | √ | | |||
| 測試材料 | 通用 | 通用 | 晶硅 | 薄膜 | 燃料敏化 | |||
| 系統性能 | 系統測量重復性 | <0.6%（@300~400nm及1000nm以上）；<0.3%(@400~1000nm) | ||||||
| 單次測量時間 | 光譜響應度測試不超過1分鐘；內量子效率測試不超過5分鐘（5nm掃描步長，300~1100nm掃描范圍） | |||||||
| 光源部分 | 氙燈 | √ | | √ | | √ | ||
| 氙燈、溴鎢燈雙光源 | | √ | | √ | | |||
| 光學系統 部分 | 測試光斑 | 直徑1~38mm可調 | ||||||
| 光柵 | 電動三光柵塔臺，200~2500nm | |||||||
| 濾光片 | 自動濾光片輪 | |||||||
| 單色光光譜帶寬 | 0.2-10 nm （用戶可調） | |||||||
| 單色光波長準確性 | ±0.2nm（@ | |||||||
| 調制頻率 | 5~1000Hz | |||||||
| 掃描步長 | 默認5nm (0.05nm~10nm任意可選） | |||||||
| 數據采集 部分 | DC模式 | 含前置放大的直流數據采集器，雙通道輸入，靈敏度100nA，16bit數據采集 | ||||||
| AC模式 | 鎖相放大器 SR830，靈敏度2nV | |||||||
| 標配模式 | AC/DC | AC/DC | AC/DC | AC/DC | DC | |||
| 樣品測試部分 | 標準電池 | | ||||||
| 手動樣品臺 | √ | | | | √ | |||
| 自動樣品臺 | | √ | √ | √ | | |||
| 探針樣品架，30*30mm | √ | √ | | | 選配 | |||
| 薄膜樣品架，100*100mm | 選配 | 選配 | | | | |||
| 真空吸附樣品架，156*156mm | | | √ | | | |||
| 薄膜電池專用樣品室 | | | | √ | | |||
NBET-IV太陽能
電池IV特性測量系統
在太陽能光伏器件的所有性能表征手段中，IV特性測試無疑是最直觀、
效、最被廣泛應用的一種方法。通過測量IV特性曲線，并進一步進行
數據分析處理，可以直接了解到光伏器件的各項物理性能，包括光電轉換的效率、
填充因子等。這些數據可以為光伏器件的研究、質檢以及應用提供可靠的依據。
我們提供高性價比的IV特性測試系統，并提供最完善、的技術支持。
主要特點：
完整IV特性測量和分析解決方案
測試方法符合IEC國際標準
探針陰影最小化，減小測量誤差
溫度控制功能，IEC標準測試條件
真空吸附功能，樣品固定更方便
圖形化界面軟件，操作方便
支持Excel、ASCII、XML格式數據導出
報表打印功能，自動生成完整的測試報告
主要功能：
1）測量光照條件和暗條件下的IV曲線；
2）測量開路電壓Voc、短路電流Isc、短路電流密度Jsc、功率電壓Vmpp、
功率電流Impp、填充因子FF、光電轉換效率Eta
3）暗電流扣除功能
4）標準測量條件校正功能（IEC標準）
5）標準太陽電池校正功能。
NBET-IV1 薄膜物質（氧化鈦、氧化鋅、氧化錫等）在光照下吸收光能量產生電子、
通過某類導電溶液（1mol氫氧化鈉）行程回路，利用工作站的三電極（工作、參比和對電極）
直接測量薄膜物質在連續單色光照射下的IV曲線，進而研究其特性。組成：復合光源、
分光裝置、功率計、電化學工作站和樣品臺以及系統所需小配件。
NBET-IV2 晶硅等測試。組成：復合光源、可選分光裝置、電流源表和樣品臺及系統所需小配件。
NBET-PEC4000系列光電化學反應裝置。依托可選擇的多光譜光源和各種光電化學池，
與電化學工作站聯用將光電化學反應輸出至電化學工作站，以進行光電化學反應的
科學研究。 如研究分子或離子在激發態時的氧化還原反應現象、規律及應用；研究
光直接影響電極過程的電化學、光能與電能和化學能的轉換測量；光電化學電池的光
電轉化測量；光電化學合成和富集。由于系統設計的靈活性，可與大多數主流電化學
工作站聯用，光源可選，光譜范圍從紫外、可見到紅外（UV-VIS-IR），從而可作為光
電化學反應測試系統使用，適合光致電化學分析法和光電化學電池性能的研究，尤其適
用于太陽能電池、光催化、腐蝕等應用。
而紫外-可見光譜電化學技術是將紫外-可見光譜和電化學相結合起來同時進行測量的方法。
紫外-可見光譜法是基于分子內電子躍遷產生的吸收光譜進行分析，其吸收與電子結構緊
密相關，研究對象大多是具有共軛雙鍵結構的分子。該方法具有靈敏度高、準確度好、選
擇性佳、操作簡便、分析速度快、應用廣泛等特點。將它與電化學方法聯用，在進行電化
學研究的同時，可以獲得反應物、中間體以及產物的大量信息，很大程度上促進了電化學
研究在分子水平上的發展。
主要應用:
（1）瞬時化學組分或平衡光譜的測量；
（2）電活性物質還原電位的測定；
（3）電化學動力學的測量；
（4）電極/溶液界面上的電荷傳遞過程研究。
主要組成：光源、反應池、電化學工作站和光譜儀。
1.光源
1.1復合光源（推薦HSX-F/UV300氙燈光源）選配濾光片可提供紫外區、可見光區、
以及400-700nm之間的單色光。
| 主要參數 | HSX-F300 | HSX-UV300 |
| 輸入功率Power(Watts) | 300W（180W~320W） | 300W（180W~320W） |
| 發光總輸出功率Radiant Output (Watts) | 50W | 50W |
| 紫外光區輸出功率UV Output, <390nm (Watts) | 2.6W | 6.6W |
| 紅外光區輸出功率IR Output, >770nm (Watts) | 28.8W | 26.8W |
| 可見光區輸出Visible Output, 390-770nm (Lumens) | 5000Lu | 4500Lu |
| 色溫Color Temperature (Kelvin) | 5600K | 5050K |
| 燈泡窗口Window Diameter (mm) | | |
| 燈泡保守壽命Life（Hours） | 1000H | 1000H |
| 發光光譜范圍SPECtralOutput(nm) | 300nm~2500nm | 200nm~2500nm |
| 工作光斑直徑 | 連續可調，60mm。 | 連續可調，60mm。 |
| 光輸出形式 | 沿光軸360°旋轉 | 沿光軸360°旋轉 |
| 平行光發散角 | 平均5 ° | 平均5 ° |
光譜曲線：
普通氙燈光譜范圍300-2500，紫外增強型氙燈光源光譜范圍200-2500nm。
1.2可調單色光源
軟件可實現波長選擇、光柵選擇和濾光片輪控制，全自動提供全光譜單色光，
設置起始波長，終止波長，步長間隔，延遲時間等，點擊運行即可，配合電化
學工作站等，方便測試ipce和IV等。
常用型號：
| 產品編號 | 300150 | 300300 |
| 光源 | 進口氙燈 | |
| 單色儀型號 | Omno151 | Omno302 |
| 光譜范圍(nm) | 200-2500 | |
| 輸出帶寬(nm，推薦) | 2 | 1 |
| 輸出帶寬可調范圍(nm) | 0.5-30 | 0.2-15 |
| 單色光輸出步長 | 0.0045nm | 0.0023nm |
| 光柵1# | | |
| 光柵2# | | |
| 光柵3# | - | |
| 濾光片使用范圍(nm) | 200-1600 | |
| 輸出光穩定性 | 優于0.5% | |
1.3選配光纖：
| 石英光纖芯徑(D) (mm) | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.8 | |
| 芯徑皮層外徑比 | 1：1.05，1：1.1，1：1.2，1：1.4 | |||||||
| 最小彎曲半徑 (mm) | 100D （短時間），300D（長時間） | |||||||
| 保護涂層外徑 (mm) | 1.2-2.0 | |||||||
| 數值孔徑 (NA) | 0.21-0.24 | |||||||
| 每米 | 紫外光 (0.25μm-0.4μm) | 85-98 | ||||||
| 可見光（0.4μm-0.7μm） | 97-99 | |||||||
| 近紅外（0.76μm-1.6μm） | 90-99 | |||||||
| 氦氖激光 (0.6328μm） | 99 | |||||||
| YAG激光 （1.06μm） | 98 | |||||||
| Ar離子(Ar+ laser) （0.5145μm） | 98 | |||||||
| 傳輸功率 ( W/cm2) | ≤800（D=0.5mm）（連續Nd:YAG激光） | |||||||
| 特 點 | 優異的光學性能，寬廣的傳光波段，*的機械性能和撓曲性，是氦氖激光、YAG激光等大功率激光傳輸的理想材料 | |||||||
1.4選配光開關：
| 編號 | 通光孔徑（mm） | 重量(g) |
| NBET-ES050 | Ø5 | 113 |
| NBET-ES125 | Ø12.5 | 155 |
| NBET-ES200 | Ø20 | 235 |
2.反應池選擇
石英光電解池Quartz Photoelectrochemical Cells，品種多樣，可定制。
除了在光電化學研究中應用，石英電解池也廣泛應用在溶劑體系研究中（如強堿）。
在某些體系中，普通硅硼酸玻璃將被腐蝕。
| 2.1光電化學池 工作電極片可快速拆裝，可準確控制工作電極面積；配有鉑絲電極和氯化銀電極；石英窗口直徑
| 2.2光電化學池（非密封） 材質：K9玻璃&聚四氟 特點：耐腐蝕、結構簡單、使用方便，石英片可拆裝更換，容積50、100、150ml可選。 |
| 2.3光電化學池（密封） 材質：玻璃、聚四氟乙烯 特點：耐腐蝕、結構簡單、使用方便，石英片可拆裝更換。容積50、100、150ml可選。
| 2.4光電化學池型號（圖片中的電極僅為展示用） 全石英熔融法制作，四面透光 聚四氟乙烯蓋子 電極可按實驗要求靈活組合排布，池尺寸50*50*50mm。 |
| 2.5可控溫光電化學池（密封) 玻璃池體+石英窗口(直徑24mm)，石英片可拆裝更換，可通過水浴控溫。
| 2.6可控溫光電化學 玻璃池體+石英窗口(直徑24mm) 石英片可拆裝更換，可通過水浴控溫，50、100、150ml可選。 |
| 2.7原位拉曼光譜電化學池 聚四氟乙烯精工雕琢而成，石英檢測口；工作電極至石英窗口距離可調，配有鉑絲電極和銀-氯化銀電極。
| 2.8可控溫光電反應器 玻璃池體+石英窗口(直徑24mm) 可通過水浴控溫，三電極全密封體系 石英片可拆裝更換，離子膜可快速更換 |
| 2.9光譜電化學池 全石英熔融法制作，聚四氟乙烯蓋子；三電極：鉑網電極，鉑絲電極，銀-氯化銀電極。 容積：夾縫8*6.5*1mm和8*6.5*0.5mm | 2.10雙通道電解池 玻璃池體+石英窗口（直徑24mm），雙光通道(同側或兩側)；石英片可拆裝更換，離子膜可快速更換，容積50ml和100ml可選。 |
| 2.14蜂窩狀光譜電化學電解池
|
|
2.15石英電解池架
用于放置石英電解池，電解池架可以實現恒溫控制。
2.16變光程比色皿支架
于低吸收率測量和流動樣品池實驗中。可變光程的特性使其應用非常靈活，如可以作為標準的
技術數據
| 基座尺寸 (長 x 寬 x 高) | 200 x 80 x |
| 光纖接頭 | 2個COL-UV/VIS準直透鏡, SMA接頭 |
| 光程長度 | 10 |
| 比色皿支架內部光路 | 對于10 mm比色皿光程為20 mm |
| 焦點高度 > | 距離基座底板15 mm |
| 尺寸(長 x 寬 x 高) | 200 x 96 x |
3.主流電化學工作站660E。
4.光譜檢測用光譜儀（推薦AvaSPEC ULS2048 型紫外-可見光譜儀）。
接收透過石英電解池的光信號并加以檢測
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