CN101769983B - 太阳能电池ipce曲线测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能电池的IPCE曲线测量装置，包括：光源装置，用于同时提供两束相同的单色光；短路电流测量装置，用于测量参比电池和待测电池的短路光电流，所述参比电池的响应系数已知，所述参比电池与待测电池同时分别接受所述两束相同单色光的照射且受光面积相同；以及计算装置，用于计算出对于不同波长的单色光所对应的待测电池的IPCE值。本发明还提供了相应的IPCE曲线测量方法。本发明能有效抑制光源输出光强漂移引起的误差。本发明准确、直观，不受电池电容特性和响应速度的影响，特别适合于测量DSC电池的IPCE曲线。本发明的一些实施例还能够提高待测的短路光电流信号的信噪比。

Description

太阳能电池IPCE曲线测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及半导体材料应用领域和测试领域，具体地说，本发明涉及一种太阳能电池IPCE曲线的测量装置及测量方法。

背景技术

合理开发和利用太阳能，发展太阳能电池产业，是人类解决能源危机和环境污染的重大课题。而太阳能电池中入射光子-电子转换效率IPCE(incident photon-electron conversion efficiency)是表征电池性能的重要参数，在某一单色光照射下IPCE定义为输出到外电路的电子数与总入射的光子数之比，其数学表达式为：

$\mathrm{IPCE}=\frac{1240\×\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/c{m}^2)}{\mathrm{\λ}\left(\mathrm{nm}\right)\×P(\mathrm{\μW}/c{m}^2)}\×100\%$

其中，Jsc：单色光照射下电池两极产生的短路光电流密度；λ：单色光的波长；P：单色光的光强。IPCE不仅是描述太阳能电池性能的重要指标，而且对于太阳能电池--特别是光阳极的性能和电池工作的内部机理--的研究，对于提高电池的光电转换效率，具有重要的指导意义。

目前在市场上占主要地位的是硅太阳能电池，然而这种电池制备工艺复杂，生产成本昂贵，因此各科研机构和公司都积极发展新型太阳能电池。染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cell简称DSC)就是一种新型太阳能电池。1991年瑞士洛桑高等理工学院M.Gratzel教授实验室将纳米技术和染料敏化结合起来，发展出DSC电池，并得到了国际上的广泛关注和重视。相对于传统的硅太阳能电池，DSC电池具有成本低、效率高和性能稳定等优势，并在走向实用化的进程中不断取得进步。DSC电池是由光阳极、电解质和对电极三部分组成，它是利用光阳极中染料分子与半导体纳米材料结合的复合体系进行光电转换。但是，目前针对DSC电池的IPCE测量方法研究较少。申请号为200810123740.9的中国专利申请提出了一种使用传统的硅太阳能电池I PCE曲线测量装置来测量DSC电池I PCE曲线的方法。由于DSC电池电容特性非常显著，响应速度较慢，在斩波器的一个周期内，电池的短路光电流来不及达到饱和值，因此，如果直接利用硅太阳能电池IPCE曲线测量装置测量会造成严重失真(如图1所示)。而200810123740.9中的方法依据理论模型，引入DSC电池等效电阻和等效电容等概念，通过一系列复杂运算得出DSC电池的IPCE曲线。这种测量方法的缺陷是在测量中需要考虑等效电阻和等效电容等参量，IPCE值的计算公式过于依赖理论模型，影响了所获得结果的准确性和直观性。另外，上述IPCE曲线测量方法中，参比电池和待测电池是在不同时刻进行测量，因此存在光源输出光强漂移引起的测量误差。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种准确、直观的太阳能电池IPCE曲线测量装置和方法，该装置和方法能有效抑制光源输出光强漂移引起的误差，特别适合测量DSC电池的IPCE曲线。

为实现上述发明目的，本发明提供的太阳能电池的IPCE曲线测量装置，包括：

光源装置，用于同时提供两束相同的单色光；

短路电流测量装置，用于测量参比电池和待测电池的短路光电流，所述参比电池的响应系数已知，所述参比电池与待测电池同时分别接受所述两束相同单色光的照射，所述参比电池和待测电池的受光面积相同；以及

计算装置，用于根据所述参比电池和待测电池的短路光电流、所述受光面积以及所述参比电池的响应系数，计算出对于不同波长的单色光所对应的待测电池的IPCE值，从而得出待测电池的IPCE曲线。

上述技术方案中，所述IPCE曲线测量装置还包括参比电池基座和待测电池基座，所述参比电池基座和待测电池基座的位置均可三维调节。

上述技术方案中，所述短路电流测量装置包括待测电池测量通道和参比电池测量通道；两个所述测量通道均包括级联的输入端、电流电压信号转换模块、电压信号放大模块和输出端；待测电池测量通道输入端与待测电池的正负极连接并形成等效负载为零的回路，参比电池测量通道输入端与参比电池的正负极连接并形成等效负载为零的回路；两个所述测量通道的输出端均与所述计算装置连接。

上述技术方案中，所述短路电流测量装置还包括与所述电压信号放大模块连接的放大倍数调节模块。

上述技术方案中，所述光源装置包括光源、单色仪、透镜组和1∶1分束镜；所述光源产生光束，经所述单色仪得到单色光，再经所述透镜组会聚和校正后耦合到所述1∶1分束镜，所述1∶1分束镜将一束单色光分为光强相等、光斑均匀的两束单色光。

上述技术方案中，所述计算装置包括数据采集卡，用于将所述短路电流测量装置输出的电压模拟信号转换为数字信号。

本发明还提供了利用所述太阳能电池的IPCE曲线测量装置测量IPCE曲线的方法，包括如下步骤：

1)确定IPCE曲线测量的待测波段和扫描步长；

2)依照当前波长，同时生成两束相同的单色光并同时照射到参比电池和待测电池上；

3)测出参比电池和待测电池的短路光电流；

4)计算当前波长所对应的IPCE值，所述IPCE值的计算公式为：

$\mathrm{IPCE}=\frac{1240\×\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/c{m}^2)}{\mathrm{\λ}\left(\mathrm{nm}\right)\×P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)}\×100\%$

其中， $\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{DSC}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{S_{\mathrm{DSC}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$

$P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{refference}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{\mathrm{\α}(\mathrm{\μA}/\mathrm{\μW})\×S_{\mathrm{refference}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$

λ是单色光的波长；I_DSC是波长为λ的单色光照射下待测电池两极产生的短路光电流，由所述步骤2)得出；S_DSC是待测电池的受光面积；I_refference是波长为λ的单色光照射下参比电池两极产生的短路光电流，由所述步骤2)得出；S_refference是参比电池受光面积；α是参比电池在波长为λ的单色光照射下的响应系数，为已知值；

5)依照所述扫描步长改变所述波长，回到步骤2)，直至测得待测波段内所有波长所对应的IPCE值，进而得出IPCE曲线。

上述技术方案中，所述参比电池为已知响应系数的硅太阳电池。

上述技术方案中，所述步骤2)中，使用1∶1分束镜将一束光分成两束的方式获得两束相同的单色光。

上述技术方案中，还包括在测量前的光路调节步骤：在待测电池的基座上放置与所述参比电池相同的一块第二参比电池；同时生成两束相同的单色光并同时照射到所述参比电池和第二参比电池上；调节待测电池基座和参比电池基座的三维位置，直至所述短路电流测量装置所测得的参比电池和第二参比电池的短路光电流相同；用待测电池替换所述第二参比电池，开始正式测量。

上述技术方案中，所述步骤3)中，还包括调节所述短路电流测量装置的放大倍数，使所述短路电流测量装置输出的电压信号达到一定量级。

上述技术方案中，所述步骤4)中，还包括同步实时输出单色光光谱曲线、待测电池短路光电流密度曲线和IPCE曲线。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

1、本发明的IPCE曲线测量装置和方法能有效抑制光源输出光强漂移引起的误差。

2、本发明准确、直观，不受电池电容特性和响应速度的影响，特别适合于测量DSC电池的IPCE曲线。

3、本发明的一些实施例还能够提高待测的短路光电流信号的信噪比。

4、本发明可以不使用斩波器和锁相放大器，因此与现有技术相比能够有效地降低成本。

5、本发明的操作过程方便，能够提高测量过程自动化程度。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1是DSC电池的光电流密度的响应曲线示意图；

图2A是用传统交流法太阳能电池IPCE测量装置测量DSC电池的短路光电流密度随时间变化的示意图；图中显示出在斩波器的一个周期内，电池的短路光电流来不及达到饱和值；

图2B是用传统交流法太阳能电池IPCE测量装置测量DSC电池得到的IPCE曲线；该曲线严重失真；

图3是本发明一个实施例的IPCE曲线测量装置的示意图；

图4是本发明一个实施例的短路电流测量装置的示意图；

图4a是本发明一个实施例中使用负反馈技术实现零负载的示意图；

图5是本发明一个实施例中得到的DSC电池的IPCE曲线。所使用的装置为实施例1中提到的

图6是本发明另一个实施例中得到的硅太阳能电池的IPCE曲线。单色仪为三光栅单色仪，三个光栅的闪耀中心波长分别为300nm、750nm、1800nm，波长扫描范围覆盖200nm～2500nm波段。

图面说明：

1为光源；2为单色仪；3为透镜组；4为1∶1分束镜；5为待测电池基座；6为参比电池基座；7为短路电流测量装置；8为数据采集卡；9为计算机；701为待测电池；702为参比电池；703为待测电池测量通道输入端；704为参比电池测量通道输入端；705为放大倍数调节旋钮；706a为待测电池测量通道电流电压转换模块；706b为参比电池测量通道电流电压转换模块；707a为待测电池测量通道电压信号放大模块；707b为参比电池测量通道电压信号放大模块；708为放大倍数调节模块；709为待测电池测量通道输出端；710为参比电池测量通道输出端

具体实施方式

实施例1

本实施例的太阳能电池IPCE测量装置包括光源装置、短路电流测量装置和计算装置。

参照图3，所述光源装置包括光源1、单色仪2、透镜组3和1∶1分束镜4；光源1生成的光束经单色仪2成为单色光，然后经透镜组3校正并耦合到1∶1分束镜4，从而同时得到两束完全相同的光束并形成两个大小相同的光斑。本实施例中，光源1为500瓦氙灯光源。单色仪2为单光栅单色仪，其光栅闪耀中心波长为500nm，波长扫描范围覆盖300nm～1100nm波段，最小步进间隔为0.1nm。透镜组3用于光斑大小调节与校正。分束镜4为光强1∶1分束镜，45度放置可实现可见光波段光强1∶1分束，从而得到两束完全相同的单色光。

本实施例中，所述太阳能电池IPCE测量装置还包括待测电池基座5和参比电池基座6，待测电池基座5是三维可调基座，用来放置待测电池，可实现X、Y、Z三维调节，参比电池基座6是三维可调基座，用来放置用于测量单色光光强的参比电池，也可实现X、Y、Z三维调节。本实施例中待测电池为DSC电池，所述待测电池基座5用来放置DSC电池，或者在校正光路时放置第二参比电池。

本实施例中，所述短路电流测量装置7用于测量短路光电流，该装置可以实现信号转换和前置放大，具体细节将在下文中描述。所述计算装置包括数据采集卡8和计算机9。数据采集卡8是双通道数据采集卡，连接计算机与短路电流测量装置，可进行数据采集；所述计算机9装有用于整个***的控制、测量、计算和绘图的软件。上述计算装置的选择只是一个示例，本发明的计算装置并不限于此。

如图4所示，在本实施例中，所述短路电流测量装置7包括两个测量通道：待测电池测量通道和参比电池测量通道，分别用于测量待测电池和参比电池的短路电流。所述待测电池测量通道包括级联的待测电池测量通道输入端703、待测电池测量通道电流电压转换模块706a、待测电池测量通道电压信号放大模块707a和待测电池测量通道输出端709。待测电池测量通道电压信号放大模块707a还连接放大倍数调节模块708，其放大倍数由放大倍数调节旋钮705调节。所述参比电池测量通道包括级联的参比电池测量通道输入端704、参比电池测量通道电流电压转换模块706b、参比电池测量通道电压信号放大模块707b和参比电池测量通道输出端710，本实施例中，由于主要使用硅电池作为参比电池，因此参比电池测量通道电压信号放大模块707b可以不连接放大倍数调节模块。但当需要使用不同的参比电池来测量较宽的波段时，则参比电池测量通道电压信号放大模块707b应当连接放大倍数调节模块。进一步地，本实施例中，短路电流测量装置的两个测量通道的输入端和输出端均为BNC接口，BNC接口是一种同轴电缆接口，有正负两极。待测电池测量通道输入端703与待测电池701的两个电极连接并形成零负载回路；参比电池测量通道输入端704与参比电池702的两个电极连接并形成零负载回路。待测电池测量通道输出端709和参比电池测量通道输出端710均连接数据采集卡8，经数据采集卡8处理后得到可供计算机使用的待测电池和参比电池的短路光电流数据。

本实施例中的零负载回路采用负反馈技术实现。如图4a所示，运算放大器712接成负反馈回路时(711为反馈电阻)，可以使正负两端电压差为0，当电池的正负极分别接在运算放大器的正负两端时，相当于把电池短路，即等效负载为0，输出电流为短路电流。这种测量方法的电流电压转换系数可通过选定反馈电阻711的值来控制，比较方便，且价格便宜。短路电流的测量方法并不限于负反馈方法，比如说还可以使用电流表，线圈变压等方法来实现零负载。

本实施例中，电流电压信号转换模块、电压信号放大模块和放大倍数调节模块，可实现将电流信号转换为电压信号并将其放大，放大倍数通过前面板上的放大倍数调节旋钮进行调节。放大倍数可在2000、10000、20000中选择。但可以理解，放大倍数调节模块也可以做成可连续调节的形式。一方面，不同种类的参比电池和待测电池的短路电流差别较大，当短路电流较小时，可以通过放大倍数调节模块选择更大的放大倍数。另一方面，由于IPCE曲线的测量需要覆盖一定波段范围，在不同波长下，短路电流也可能会有一定差别，当短路电流较小时，也可以通过放大倍数调节模块选择较大的放大倍数。可以看出，通过放大倍数调节模块，可以使得所述短路电流测量装置的输出信号总体保持在一个较大的数量级上(1V量级)，这样做可以有效地抑制传输过程中所带来的噪声影响，有效地提高所述计算装置所接收到信号(指携带所测得的短路电流数据的信号)的信噪比。

另外，值得说明的是，由于大部分数据采集卡采集的信号都是电压信号，不能直接读取电流，所以本实施例中将短路电流转换成电压信号，然后再输入数据采集卡，这种设计的性价比较高。但是，当使用可采集电流的数据采集卡时，所述短路电流测量装置也可直接输出电流信号。

利用本实施例的太阳能电池IPCE测量装置测量IPCE曲线的方法包括如下步骤：

1)将光源的出射光汇聚为0.16cm²的光斑，并进入单色仪的入射狭缝，将单色仪出射狭缝的单色光分成1、2两路，用透镜组分别加以汇聚和校正，在两个光路中相同距离的位置上分别得到完全相同的大小为0.36cm²的均匀光斑。

2)将已知响应系数(所述响应系数是单色光照射下电池产生的短路光电流密度与单色光光强的比值)的两个完全相同的参比电池1和2分别放在待测电池基座和参比电池基座上(即分别放在两个光斑处)，固定两个电池的受光面积相同。本实施例中，参比电池1、2以及待测DSC电池的受光面积均为0.16cm²。具体实现上，可以紧贴电池的受光面盖上一个中心有边长为0.4cm的正方形通光孔的黑色遮光片，从而保证受光面积为0.16cm²。将两个参比电池1和2的两极分别接到短路电流测量装置的相应输入端口。选择信号放大倍数，使得短路电流测量装置输出的电压信号达到1V量级。通过基座调节参比电池1和2的位置，观测短路电流测量装置的测量结果，使两个参比电池1、2输出的短路光电流大小完全相等，此时这两个位置的光强完全相同；

3)将参比电池2换成待测DSC电池，将待测DSC电池的两极接到短路电流测量装置的相应输入端口，选择信号放大倍数，使短路光电流信号在400nm到800nm的波长范围内具有较好的信噪比；

4)由计算机程序控制单色仪以10nm的间隔步进，在每个波长位置同时分别采集DSC电池通道的输出端口和参比电池通道的输出端口的信号，采集多次后分别计算平均值并保存，测量波长为400nm到800nm，过程全部由计算机程序控制并自动运行。

5)利用计算机程序将从参比电池通道的输出端口获得的信号通过计算转换为光强信息，并利用公式计算出单波长IPCE值，计算公式为：

$\mathrm{IPCE}=\frac{1240\×\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/c{m}^2)}{\mathrm{\λ}\left(\mathrm{nm}\right)\×P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)}\×100\%$

其中，Jsc：单色光照射下电池两极产生的短路光电流密度；λ：单色光的波长；P：单色光的光强。

本步骤中，单色光是通过单色仪得到的，λ即为扫描波长；短路光电流密度Jsc按照①式计算；单色光的光强P按照②式计算。

$\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{DSC}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{S_{\mathrm{DSC}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$ ①

$P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{refference}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{\mathrm{\α}(\mathrm{\μA}/\mathrm{\μW})\×S_{\mathrm{refference}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$ ②

I_DSC是波长为λ的单色光照射下待测DSC电池两极产生的短路光电流，由短路电流装置待测DSC电池通道(通道1)测量得到；S_DSC是待测DSC电池受光面积，为固定值0.16cm²；I_refference是波长为λ的单色光照射下参比电池两极产生的短路光电流，由短路电流装置参比电池通道(通道2)测量得到；S_refference是参比电池受光面积，为固定值0.16cm²；α是参比电池在波长为λ的单色光照射下的响应系数，为已知值。

本实施例中，在计算完当前IPCE值后，可以通过计算机同步实时输出单色光光谱曲线、待测电池短路光电流密度曲线和IPCE曲线。

本实施例采用双光路设计，两个光路的光谱范围、光强大小、光斑形状和均匀性等完全相同，分别照射到参比电池和待测DSC电池上，且单色光的光强可达到10μW/m²量级。参比电池和待测DSC电池的空间定位方法准确。短路电流测量装置为双通道设计，可同时测量参比电池和待测DSC电池的短路光电流信号，并将电流信号转换成电压信号、进行放大，放大倍数可在2000、10000、20000中选择，本实施例的装置可在保持电池为短路的状态下将电流转换成电压，因此不违反IPCE值要求测量短路光电流的原理，也不影响测量的准确性。双光路和双通道的设计方案使单色仪只需扫描一次，即可得到计算IPCE所需的单色光照射下电池两极产生的短路光电流密度及单色光的光强，避免了传统方法中两次扫描带来的***误差，提高了测量的精度、缩短了测量所需的时间。单色仪在步进到某个波长位置时会做适当的延时后再进行数据采集，这样可排除DSC电池响应较慢的影响。测量软件对某个波长处的数值采集多次数据计算平均值，提高了测量精度。本实施例还包含了功能集成化的测试软件，使用户可以在一个界面中同时控制单色仪步进和数据采集过程，人机界面良好，操作过程方便，从而提高测量过程自动化程度。在扫描完一个波段后，可以将待测DSC电池短路光电流密度曲线、单色光光谱曲线和IPCE曲线在界面上同步实时显示，便于用户观察测量进度；测量的数据保存过程方便易用，采用常用的excel文件格式保存，方便用户做后期的数据处理。

与传统IPCE测量***相比，本实施例不使用斩波器，而是直接将单色光照射到待测DSC电池上，待电池两极产生的短路光电流达到饱和后采集数据，从根本上消除了使用传统方法测量DSC电池IPCE曲线时，电池电容特性显著、响应速度较慢所造成的失真，不需做其它校正处理。双光路同时测量的设计可抑制光源噪声和长期漂移的影响。每个波长采集多次数据，取平均值，进一步提高了测量的精度。

本实施例可根据需要选择参比电池的种类，任意拓展测量波长的范围，灵活性高。同时本实施例的待测电池也可以是硅太阳能电池、薄膜太阳能电池或有机聚合物太阳能电池等各种太阳能电池，适用范围广。

本实施例中的光源可以是氙灯、卤钨灯、汞灯等连续光源；单色仪的扫描范围由其型号决定，从紫外到近红外都可以。

另外，值得说明的是，由于本实施例不需要使用斩波器和锁相放大器，因此与现有技术相比，本实施例的成本低廉。

最后应该说明，以上实施例仅用来说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种太阳能电池的IPCE曲线测量装置，包括：

光源装置，用于同时提供两束相同的单色光；

短路电流测量装置，用于测量参比电池和待测电池的短路光电流，所述参比电池的响应系数已知，所述参比电池与待测电池同时分别接受所述两束相同单色光的照射，所述参比电池和待测电池的受光面积相同；以及

计算装置，用于根据所述参比电池和待测电池的短路光电流、所述受光面积以及所述参比电池的响应系数，计算出对于不同波长的单色光所对应的待测电池的IPCE值，从而得出待测电池的IPCE曲线；其中，所述待测电池的IPCE值的计算公式为：

$\mathrm{IPCE}=\frac{1240\×\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/{\mathrm{cm}}^2)}{\mathrm{\λ}\left(\mathrm{nm}\right)\×P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)}\×100\%$

其中， $\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{DSC}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{S_{\mathrm{DSC}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$

$P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{refference}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{\mathrm{\α}(\mathrm{\μA}/\mathrm{\μW})\×S_{\mathrm{refference}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$

λ是单色光的波长；I_DSC是波长为λ的单色光照射下待测电池两极产生的短路光电流；S_DSC是待测电池的受光面积；I_refference是波长为λ的单色光照射下参比电池两极产生的短路光电流；S_refference是参比电池受光面积；α是参比电池在波长为λ的单色光照射下的响应系数，为已知值。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池的IPCE曲线测量装置，其特征在于，所述IPCE曲线测量装置还包括参比电池基座和待测电池基座，所述参比电池基座和待测电池基座的位置均可三维调节。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池的IPCE曲线测量装置，其特征在于，所述短路电流测量装置包括待测电池测量通道和参比电池测量通道；两个所述测量通道均包括级联的输入端、电流电压信号转换模块、电压信号放大模块和输出端；待测电池测量通道输入端与待测电池的正负极连接并形成等效负载为零的回路，参比电池测量通道输入端与参比电池的正负极连接并形成等效负载为零的回路；两个所述测量通道的输出端均与所述计算装置连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池的IPCE曲线测量装置，其特征在于，所述短路电流测量装置还包括与所述电压信号放大模块连接的放大倍数调节模块。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池的IPCE曲线测量装置，其特征在于，所述光源装置包括光源、单色仪、透镜组和1∶1分束镜；所述光源产生光束，经所述单色仪得到单色光，再经所述透镜组会聚和校正后耦合到所述1∶1分束镜，所述1∶1分束镜将一束单色光分为光强相等、光斑均匀的两束单色光。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池的IPCE曲线测量装置，其特征在于，所述计算装置包括数据采集卡，用于将所述短路电流测量装置输出的电压模拟信号转换为数字信号。

7.利用权利要求1所述的太阳能电池的IPCE曲线测量装置测量IPCE曲线的方法，包括如下步骤：

1)确定IPCE曲线测量的待测波段和扫描步长；

2)依照当前波长，同时生成两束相同的单色光并同时照射到参比电池和待测电池上；

3)测出参比电池和待测电池的短路光电流；

4)计算当前波长所对应的IPCE值，所述IPCE值的计算公式为：

$\mathrm{IPCE}=\frac{1240\×\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/{\mathrm{cm}}^2)}{\mathrm{\λ}\left(\mathrm{nm}\right)\×P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)}\×100\%$

其中， $\mathrm{Jsc}(\mathrm{\μA}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{DSC}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{S_{\mathrm{DSC}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$

$P(\mathrm{\μW}/{\mathrm{cm}}^2)=\frac{I_{\mathrm{refference}}\left(\mathrm{\μA}\right)}{\mathrm{\α}(\mathrm{\μA}/\mathrm{\μW})\×S_{\mathrm{refference}}\left({\mathrm{cm}}^2\right)}$

λ是单色光的波长；I_DSC是波长为λ的单色光照射下待测电池两极产生的短路光电流，由所述步骤2)得出；S_DSC是待测电池的受光面积；I_refference是波长为λ的单色光照射下参比电池两极产生的短路光电流，由所述步骤2)得出；S_refference是参比电池受光面积；α是参比电池在波长为λ的单色光照射下的响应系数，为已知值；

5)依照所述扫描步长改变所述波长，回到步骤2)，直至测得待测波段内所有波长所对应的IPCE值，进而得出IPCE曲线。

8.根据权利要求7所述的测量IPCE曲线的方法，其特征在于，所述参比电池为已知响应系数的硅太阳电池。

9.根据权利要求7所述的测量IPCE曲线的方法，其特征在于，所述步骤2)中，使用1∶1分束镜将一束光分成两束的方式获得两束相同的单色光。

10.根据权利要求7所述的测量IPCE曲线的方法，其特征在于，还包括在测量前的光路调节步骤：在待测电池的基座上放置与所述参比电池相同的一块第二参比电池；同时生成两束相同的单色光并同时照射到所述参比电池和第二参比电池上；调节待测电池基座和参比电池基座的三维位置，直至所述短路电流测量装置所测得的参比电池和第二参比电池的短路光电流相同；用待测电池替换所述第二参比电池，开始正式测量。

11.根据权利要求7所述的测量IPCE曲线的方法，其特征在于，所述步骤3)中，还包括调节所述短路电流测量装置的放大倍数，使所述短路电流测量装置输出的电压信号达到一定量级。

12.根据权利要求7所述的测量IPCE曲线的方法，其特征在于，所述步骤4)中，还包括同步实时输出单色光光谱曲线、待测电池短路光电流密度曲线和IPCE曲线。

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