JP6644842B2 - 光起電モジュールを特性評価するための方法及びデバイス - Google Patents
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Description
‐ モジュールの少なくとも一つのエレクトロルミネセンス画像を撮影するステップ、
‐ 撮影した画像を用いて、光起電モジュールの見掛けのバンドギャップエネルギーをマッピングするステップ、及び、
‐ 見掛けのバンドギャップエネルギーのマッピングを用いて、モジュールの以下の数量のうち少なくとも一つをマッピングするステップ;
○ 開路電圧、
○ 飽和電流、及び、
○ 光起電効率の絶対損失。
‐ 光起電効率の最大効率に対応する見掛けのバンドギャップエネルギー値に対する見掛けのバンドギャップエネルギーの変動をマッピングすること、及び、
‐ 見掛けのバンドギャップエネルギーの変動のマッピングから光起電効率の絶対損失のマッピングを導出することを備える。
‐ Eg app(x,y)は、モジュールの点(x,y)におけるモジュールの見掛けのバンドギャップエネルギーであり、
‐ qは電気素量である。
‐ 撮影されたエレクトロルミネセンス画像の強度から、モジュールの各点(x,y)について、モジュールによって放出された光子のエネルギーの関数として光起電モジュールの外部量子効率の曲線を決定すること;及び
‐ モジュールの各点(x,y)において、外部量子効率の曲線に基づいて、見掛けのバンドギャップエネルギーの値を決定すること。
‐ モジュールの一組の点について、モジュールの外部量子効率を測定して、外部量子効率から見掛けのバンドギャップエネルギーを導出すること;
‐ そのモジュールの同じ組の点について、モジュールのエレクトロルミネセンススペクトルを測定して、最大放出強度の波長を導出すること:
‐ 一組の点から、見掛けのバンドギャップエネルギーと最大放出強度の波長との間の関係式を決定すること。
‐ そのモジュールの同じ組の点についての比の値に基づいて、モジュールの最大放出強度の波長と、二つの画像のエレクトロルミネセンス強度の比との間の関係式を決定すること;及び、
‐ 二つの画像のエレクトロルミネセンス強度の比の関数としてモジュールのあらゆる点における見掛けのバンドギャップエネルギーの式を導出すること。
‐ 光起電モジュールに電力を供給するための電源、
‐ モジュールのエレクトロルミネセンス画像を撮影するための少なくとも一つのカメラ、及び、
‐ コンピュータを備える処理ユニット、
そのシステムは、上記に係る方法を実施するのに適していることを特徴とする。
‐ 第一のカメラとは異なる光子エネルギーに関する光子検出感度を有する第二のカメラ;及び
‐ 分光計。
‐ 開路電圧;
‐ 飽和電流;及び
‐ 光起電効率の絶対損失
図1を参照すると、光起電モジュールMを特性評価するための方法の主なステップが示されている。
第一実施形態では、バンドギャップエネルギーのマッピングは、モジュールの単一のエレクトロルミネセンス画像に基づいて求められる。
‐ ΦEL(E,x,y)はエレクトロルミネセンス画像の強度であり、
‐ Eは放出光子のエネルギーであり、
‐ EQE(E,x,y)は外部量子効率であり、
‐ φbb(E)は黒体のフラックスであり、
‐ qは電気素量であり、
‐ kはボルツマン定数であり、
‐ Tはモジュールの温度であり、
‐ V(x,y)は、画像を撮影する際にモジュールに印加される電圧である。
(E×ln(EQE−1))2
第二実施形態では、モジュールの二つのエレクトロルミネセンス画像からバンドギャップエネルギーEg app(x,y)が求められる。
Eg app(x,y)=F1λmax(x,y)+F2
λmax(x,y)=F3ln(RIm(x,y))+F4
Eg app(x,y)=F1(F3ln(RIm(x,y))+F4)+F2
‐ 光起電効率の絶対損失をマッピングするステップ300、
‐ 開路電圧をマッピングするステップ400、及び
‐ 飽和電流をマッピングするステップ500。
‐ Eg app(x,y)はモジュールの点(x,y)におけるモジュールの見掛けのバンドギャップエネルギーであり、
‐qは電気素量である。
10 電源
11 カメラ
12 処理ユニット
13 メモリ
14 分光計
110 レール
120 コンピュータ
M 光起電モジュール
Claims (12)
- 光起電モジュール(M)の特性評価方法であって、
前記光起電モジュールの少なくとも一つのエレクトロルミネセンス画像を撮影するステップ(100)と、
撮影された画像を用いて、前記光起電モジュールの見掛けのバンドギャップエネルギーをマッピングするステップ(200)と、
見掛けのバンドギャップエネルギーのマッピングを用いて、前記光起電モジュールの飽和電流(500)と光起電効率の絶対損失(300)とのうち少なくとも一つの量をマッピングするステップとを備える特性評価方法。 - 前記光起電モジュールの光起電効率の絶対損失をマッピングするステップ(300)を備え、該ステップ(300)が、
光起電効率の最大効率に対応する見掛けのバンドギャップエネルギー値に対する見掛けのバンドギャップエネルギーの変動をマッピングすること(310)と、
見掛けのバンドギャップエネルギーの変動のマッピングから、光起電効率の絶対損失のマッピングを導出すること(320)とを備える、請求項1に記載の特性評価方法。 - 前記光起電モジュールの飽和電流をマッピングするステップ(500)を備え、前記光起電モジュールの飽和電流J0(x,y)が
AとBが定数である、請求項1又は2に記載の特性評価方法。 - 前記光起電モジュールの見掛けのバンドギャップエネルギーをマッピングするステップ(200)が、撮影されたエレクトロルミネセンス画像の強度を較正する予備ステップ(210)を備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の特性評価方法。
- 前記見掛けのバンドギャップエネルギーをマッピングするステップ(200)が、
撮影されたエレクトロルミネセンス画像の強度から、前記光起電モジュールの各点(x,y)について、前記光起電モジュールによって放出された光子のエネルギーの関数として前記光起電モジュールの外部量子効率の曲線を決定すること(220)と、
前記光起電モジュールの各点(x,y)において、前記外部量子効率の曲線に基づいて見掛けのバンドギャップエネルギーの値を決定すること(230)とを更に備える、請求項4に記載の特性評価方法。 - 光子の波長に関して異なる光子検出感度を有する二つのカメラ(11)によって、前記光起電モジュールの二つのエレクトロルミネセンス画像を撮影するステップ(100)を備え、前記光起電モジュールの見掛けのバンドギャップエネルギーをマッピングするステップ(200)が、前記二つのエレクトロルミネセンス画像のエレクトロルミネセンス強度の比のマッピングを用いて行われる、請求項1から3のいずれか一項に記載の特性評価方法。
- 前記見掛けのバンドギャップエネルギーをマッピングするステップ(200)が較正ステップ(220’)を備え、前記較正ステップ(220’)が、
前記光起電モジュールの一組の点について、前記光起電モジュールの外部量子効率を測定して、前記外部量子効率から見掛けのバンドギャップエネルギーを導出すること(222’)と、
前記光起電モジュールの前記一組の点について、前記光起電モジュールのエレクトロルミネセンススペクトルを測定して、最大放出強度の波長を導出すること(223’)と、
前記一組の点から、見掛けのバンドギャップエネルギーと最大放出強度の波長との間の関係式を決定すること(224’)とを含む、請求項6に記載の特性評価方法。 - 前記見掛けのバンドギャップエネルギーをマッピングするステップ(200)が、
前記光起電モジュールの前記一組の点についての前記比の値に基づいて、前記光起電モジュールの最大放出強度の波長と前記二つのエレクトロルミネセンス画像のエレクトロルミネセンス強度の比との間の関係式を決定すること(230’)と、
前記二つのエレクトロルミネセンス画像のエレクトロルミネセンス強度の比の関数として前記光起電モジュールのあらゆる点における見掛けのバンドギャップエネルギーの式を導出すること(230’)とを更に備える、請求項7に記載の特性評価方法。 - 前記光起電モジュールの一組の点が少なくとも5点を含む、請求項7又は8に記載の特性評価方法。
- 前記光起電モジュールの一組の点が、前記二つのエレクトロルミネセンス画像のエレクトロルミネセンス強度の比の値が各点で異なるように選択される、請求項7から9のいずれか一項に記載の特性評価方法。
- 光起電モジュールを特性評価するための特性評価システム(1)であって、
前記光起電モジュールに電力を供給するための電源(10)と、
前記光起電モジュールのエレクトロルミネセンス画像を撮影するための少なくとも一つのカメラ(11)と、
コンピュータ(120)を備える処理ユニット(12)とを備え、
請求項1から10のいずれか一項に記載の特性評価方法を実施する用の特性評価システム(1)。 - 請求項11に記載の特性評価システム(1)であって、
第一のカメラと異なる光子エネルギーに対する光子検出感度を有する第二のカメラ(11)と、
分光計(14)とを更に備え、
請求項7から10のいずれか一項に記載の特性評価方法を実施する用の特性評価システム(1)。
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