CN207021235U - 基于太阳能电池光电转换能力的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，包括：激光器，用于输出供太阳能电池吸收的光源；振镜，与激光器的输出端相连，用于根据控制信号改变激光在XY平面的偏转方向；场镜，与振镜的输出端相连，用于均匀化激光，以及调节其与太阳能电池之间的距离控制太阳能电池形成光斑的大小；电流记录仪，与太阳能电池相连，用于记录光斑在扫描中所对应的光电流；计算机，与振镜的控制端相连，用于输入控制信号与控制光斑的移动轨迹；与电流记录仪的输出端相连，还用于根据光斑的移动轨迹与光电流，生成太阳能电池关于各个区域位置的光电转换图。不仅极大的提升了扫描速度，缩短了扫描时间，还简化了检测装置的复杂程度，降低了能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池检测技术领域，特别是涉及一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置。
背景技术
人类社会当下正处在从高碳经济向低碳经济转型的过程中。能源是现代人类社会发展的首要前提条件，而太阳能取之不尽，用之不竭，是对环境无任何污染的新型可再生能源的首选。充分利用太阳能是解决未来能源短缺，保护环境，降低释放温室效应气体，防止全球变暖的有效途径。
太阳能作为一种非常重要的可再生能源日益受到人们的关注，但是太阳能电池在制备过程中需要一些表征手作为反馈，指导我们制备出性能优异的器件。实验室常用的测试包括：电流-电压(I-V)曲线测量，外量子效率(EQE)测量，以及用来表征形貌的扫描电子显微镜(SEM)与原子力显微镜(AFM)。但是这些表征手段不能实时反映一个完整光电器件中各个区域的光电转换能力。光生电流(LBIC)测试作为一种原位无损检测技术已经逐渐被用来跟踪太阳能电池各个区域的光电转换能力。LBIC检测是一束光经过一组光学透镜，将光束聚焦在待检测器件上，利用光电器件的光电转换性能，实时收集光束照射位置的光电流，利用步进电机带动器件移动，实现对整个太阳能电池的面扫描。
然而，如今的LBIC检测技术存在两大弊端：第一、扫描速度慢和扫描范围小，由于采用步进电机来带动器件移动，因此扫描速度和扫描范围就受限于步进电机的行进速度与导轨的导程。二、不利于产业化在线检测，由于太阳能电池板移动来实现对整个太阳能电池的扫描，因此需要大批器材跟着移动，会增加设备的复杂程度以及消耗更多的能源。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，用于解决现有技术中采用LBIC检测技术检测光电转换能力，检测效率低与检测范围小的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，包括：
激光器，用于输出供太阳能电池吸收的光源；
振镜，与所述激光器的输出端相连，用于根据控制信号改变激光在XY平面的偏转方向；
场镜，与所述振镜的输出端相连，用于均匀化所述激光，以及调节其与太阳能电池之间的距离控制所述太阳能电池形成光斑的大小；
电流记录仪，与所述太阳能电池相连，用于记录光斑在扫描中所对应的光电流；
计算机，与所述振镜的控制端相连，用于输入控制信号与控制光斑的移动轨迹；与所述电流记录仪的输出端相连，还用于根据光斑的移动轨迹与接收的光电流，生成所述太阳能电池关于各个区域位置的光电转换图。
如上所述，本实用新型提供的一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，具有以下有益效果：
相比现有的太阳能电池光电转换能力的检测装置，本实用新型采用激光振镜替换步进电机进行扫描，不仅极大的提升了扫描速度，缩短了扫描时间，还简化了检测装置的复杂程度，降低了能耗。
附图说明
图1显示为本实用新型提供的一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置结构示意图；
图2显示为本实用新型提供的一种基于步进电机扫描钙钛矿太阳能电池的光电转换图。
元件标号说明：
1 激光器
2 振镜
3 X扫描镜
4 Y扫描镜
5 场镜
6 太阳能电池
7 电流记录仪
8 计算机
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知，在说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参阅图1，为本实用新型提供的一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置结构示意图，包括：
激光器1，用于输出供太阳能电池6吸收的光源；
其中，该激光包括红外激光(红外波段的激光)到紫外激光(紫外波段的激光)，主要需要匹配太阳能电池的吸收波段，方便太阳能电池能够吸收该波段范围内的激光。
振镜2，与所述激光器的输出端相连，用于根据控制信号改变激光在XY平面的偏转方向；
其中，所述振镜包括X扫描镜3、Y扫描镜4与驱动放大器，所述驱动放大器的输入端连接所述计算机，所述驱动放大器的输出端分别连接X扫描镜3、Y扫描镜4；通过计算机输出控制信号，具体调节X4扫描镜、Y扫描镜4分别偏转的方向，从而控制激光在XY平面的偏转方向。
场镜5，与所述振镜的输出端相连，用于均匀化所述激光，以及调节其与待检测太阳能电池之的距离控制所述太阳能电池形成光斑的大小；
其中，所述场镜为激光扫描聚焦镜，主要用于使经振镜输出的激光由非均匀变得均匀化，即能够将振镜偏转的非均匀光以均匀化汇聚成一束极窄光束；同时调节场镜与待检测太阳能电池之间的距离，可用于控制扫描光斑的大小，来实现扫描精度。
电流记录仪7，与所述太阳能电池6相连，用于记录光斑在扫描中所对应的光电流；
其中，电流记录仪记录在太阳能电池表面上移动轨迹的光斑(扫描轨迹)的光电流。
计算机8，与所述振镜2的控制端相连，用于输入控制信号与控制光斑的移动轨迹；与所述电流记录仪7的输出端相连，还用于根据光斑的移动轨迹与接收的光电流，生成所述太阳能电池关于各个区域位置的光电转换图。
在本实施例中，采用上述装置利用光电器件的光电转换能力，采用激光对太阳能进行扫描，即光斑从电池一端扫描到另一端，记录太阳能电池各个区域的光电流数据，计算机根据太阳能电池光电转换能力与其对应位置(为光斑的移动轨迹)的3D图像，如，计算机中配置绘图软件(Origin)可生成该3D图像。
请参阅图2，为本实用新型提供的一种基于步进电机扫描钙钛矿太阳能电池的光电转换图，详述如下：
如图所示，X轴、Y轴分别为光斑在太阳能电池上横向、纵向所对应的位置，Z轴为在对应位置的电流数值(光电转换能力)。从图可知，能够清晰判断出太阳能电池在各个区域的光电转换能力，从电流大小可直接确定该区域器件的质量。通过定位到光电流比较大的区域(凸起区域)，结合其它表征手段对该区域进行深入研究，对于制备性能优异的器件有深远影响；同样地，通过定位图中光电流比较低的区域(下凹区域)，将其当作负反馈，可在太阳能电池制备过程中避免出现这种状况，也能指导器件的制备。而使用步进电机进行扫描，扫描范围只有3.75*3.75mm2，电池的有效面积为3.00*3.00mm2，而且扫描花费的时间需要75分钟。
同理，采用图1中的检测装置，使用激光振镜扫描面积为3.00*3.00mm2太阳能电池，假如光斑直径为30微米，而如今市面上激光振镜的扫描速度可到达5万个点每秒，扫描整个太阳能电池理论上只需0.2秒，扫描的效率远远大于步进电机扫描装置。另外，扫描范围也相对灵活，可适应不同尺寸的太阳能电池，如果使用动态聚焦振镜，扫描范围能够进一步增加。本装置的优点主要在于提高了扫描速度，简化了装置复杂程度，降低了能耗，能够对太阳能电池实现快速高效的在线无损检测。
综上所述，相比现有的太阳能电池光电转换能力的检测装置，本实用新型采用激光振镜替换步进电机进行扫描，不仅极大的提升了扫描速度，缩短了扫描时间，还简化了检测装置的复杂程度，降低了能耗。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，其特征在于，包括：
激光器，用于输出供太阳能电池吸收的光源；
振镜，与所述激光器的输出端相连，用于根据控制信号改变激光在XY平面的偏转方向；
场镜，与所述振镜的输出端相连，用于均匀化所述激光，以及调节其与太阳能电池之间的距离控制所述太阳能电池形成光斑的大小；
电流记录仪，与所述太阳能电池相连，用于记录光斑在扫描中所对应的光电流；
计算机，与所述振镜的控制端相连，用于输入控制信号与控制光斑的移动轨迹；其与所述电流记录仪的输出端相连，还用于根据光斑的移动轨迹与接收的光电流，生成所述太阳能电池关于各个区域位置的光电转换图。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，其特征在于，所述光源包括从红外波段到紫外波段太阳能电池吸收波长范围内的激光。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，其特征在于，所述振镜包括X扫描镜、Y扫描镜与驱动放大器，所述驱动放大器的输入端连接所述计算机，所述驱动放大器的输出端分别连接X扫描镜、Y扫描镜。
4.根据权利要求1所述的基于太阳能电池光电转换能力的检测装置，其特征在于，所述场镜为激光扫描聚焦镜。
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| CN201720886720.1U CN207021235U (zh) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | 基于太阳能电池光电转换能力的检测装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107369633A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-11-21 | 重庆创邦科研仪器有限公司 | 基于太阳能电池光电转换能力的检测装置及方法 |
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