WO2011036318A2 - Sistema para el mapeo de la eficiencia de superficies fotovoltaicas bajo condiciones de irradiación solar. - Google Patents

Sistema para el mapeo de la eficiencia de superficies fotovoltaicas bajo condiciones de irradiación solar. Download PDF

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WO2011036318A2
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laser
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Joaquín MÁRTIN CALLEJA
Francisco Javier Navas Pineda
Rodrigo ALCÁNTARA PUERTO
Concepcion Fernadez Lorenzo
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Universidad De Cádiz (Otri)
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • photo-dependent properties can be characterized electrically whether they are of the active type (e.g. photovoltage) or if they are of the passive type (e.g. photoconduction).
  • active type e.g. photovoltage
  • passive type e.g. photoconduction
  • the selective irradiation of said surface with a photon beam of constant intensity D will give rise to different values of the photo-dependent electrical properties which allows the characterization of the homogeneity, purity and conversion efficiency. of the active surface of the material.
  • the regular and structured measurement of contiguous surface portions, forming a two-dimensional matrix pattern, will allow the development of a map of the photoconverting characteristics of the surface covered in the sweep.
  • An electric current measuring device determines the intensity of current generated by the photovoltaic device, a value that will be representative of its converting efficiency at the point of incidence of the laser on the surface.
  • the relative movement of the laser beam 0 incident on the surface of the device and the measurement of the photogenerated current at each point, allows obtaining a set of data, correlatable with the position of incidence of the radiation, which can be represented in the form of maps or images
  • the spatial resolution of these images depends on: (a) the size of the area illuminated by the incident radiation, 5 the better the smaller size, and (b) the displacement capacity of the incident beam on the surface of the photovoltaic device, the better minor is the step.
  • a potential generating device is used for the application of a potential to the device studied while a current meter provides information on the photogenerated current.
  • Informational deficiencies (a) Corrective elements of the stability of the laser emitters of
  • Photonic beam subsystem and device with active surface (0) This subsystem consists of the device with photoactive surface to study (0a), as well as the set of optical paths defined by the photonic beams that are generated in the system due to the optoelectronic devices that compose it (Ob-Oi). Throughout this description, these components of the
  • Subsystem of the optical work base (1) All the optomechanical elements defined in this patent are anchored to the platform ( Figure 1) that constitutes the optical work platform. This platform defines an optically flat work surface. The deviation in its flatness on the surface must be less than 150 microns per meter, and present minimal deformations due to mechanical stress and thermal causes.
  • the anchoring system of the optomechanical elements is not relevant in this system, but it must ensure that once an opto-mechanical element is positioned, it can only show variations in its position due to thermal effects or mechanical stress.
  • Photoexcitation subsystem (2) The system uses three LR 2a, LV 2b and LA 2c lasers with non-polarized emissions in the red, green and blue zone.
  • the system could work optimally with a greater number of sources of laser excitation, but at least it must have the three lasers described in this document, in order to simulate solar radiation.
  • the situation of each laser is regulated respectively by the 2d-2e-2f screws that adjust the parallelism of the emission with respect to the work plane defined by the la platform, and by the systems (2g-2h), (2i-2j) and (2k-21) that regulate their position with respect to the two axes of rotation, one vertical and one axial.
  • the three lasers are located in such a way that the trajectories of their emissions 0b-0c-0d are parallel to the reference plane constituted by the element la and converge at the same point on the reflective element 2q, which is mounted on a system of rotation 2r that carries the beam of each laser according to the optical path established for the system.
  • the 2s-2t-2u shutters and the 2r rotation system are computer controlled and allow to establish which laser beam will follow the optical path of the system and will affect the surface of the photoactive material.
  • Excitation power measurement subsystem (3) The laser beam Oe emerging from the reflective element 2q strikes the optical element 3a which is a non-polarizing beam splitter. In the event that the emissions of lasers 2a, 2b and 2c are polarized, the emission angle will be adjusted so that the ratio between the power
  • the power of the transmitted radiation Og is measured with a system consisting of the diffuser 3b and the photosensitive measuring device 3c, and will be used to control the Stability of laser emission.
  • the electrical signal generated by the photosensitive measuring system 3c is transported to the conditioning subsystem of the
  • ID signals measured (8) by means of a 3d cable with antiparasitic shield A schematic of this subsystem is shown in Figure 3.
  • Opto-mechanical laser radiation conditioning subsystem (4) The emergent emission Of at 90 ° of the optical beam splitter element 3a, is expanded to
  • the lens 4a and 4b in coaxial and confocal arrangement, as shown in Figure 4.
  • These lenses may be constituted by a divergent-convergent or convergent-convergent assembly.
  • the lens 4a has a focal length relative to the lens 4b with a ratio less than 1: 6.
  • the use of microscope objectives is useful for this purpose as they are corrected for chromatic aberrations.
  • the lens 4b is located on the micrometric sliding platform 4c which allows to control the confocality of both lenses.
  • the centering hole (pinhole) 4d can be introduced, located in the common focus of both lenses whose mission is to eliminate the parasitic irradiations that accompany the main laser emission.
  • the finally emerging laser emission has characteristics of divergence and distribution of Gaussian power similar to that of the incident radiation.
  • the transmitted radiation Oh must affect the motorized targeting system after crossing the diaphragm or circular aperture 4e with a size slightly smaller than that of the expanded laser beam.
  • the laser beam Oh emerging from the opto-mechanical laser radiation conditioning subsystem (4) affects the targeting system consisting of a short focal distance achromatic lens 5a anchored to a positioning system 5b motorized with the axis of displacement parallel to the optical axis of irradiation.
  • ID lens 5a is a motor with step-by-step operation and is controlled by the computer system.
  • the positioning system must meet the following requirements: (a) 0.25 micron forward and reverse step resolution, (b) positioning reproducibility better than 1 mire and (c) lower pitch clearance to 0.25 microns. Positioning control is attended
  • controller 9b which depends on the computer control system.
  • a schematic of this subsystem is shown in Figure 5.
  • the device with active surface 0a to be studied is located by suction of air or any other system to the surface 6a that acts as a support and that is located perpendicular to the optical axis of the system.
  • This support 6a is firmly anchored to a biaxial motorized positioning system consisting of the sliding platforms 6b and 6c that must comply with the following characteristics: (a) forward and reverse step resolution of 0.25 microns, (b) positioning reproducibility better than 1 miera and (c) slack in pitch less than 0.25 microns.
  • the screened cable 6d transports the generated electric current to the conditioning subsystem
  • Signal conditioning subsystem As a preliminary step to the measurement of the electrical signal generated by the photoactive element to be studied, it is transformed by the conditioning subsystem of the measured signals (8) into a potential difference proportional to its value of intensity
  • the VC value provided will depend on the irradiation power (PR, PV or PA) and on the convergence efficiency characteristics of the active surface on which the laser radiation strikes.
  • the conditioned signal is sent to the digital analog converter via shielded cable 8a.
  • this signal conditioning system also conditions the signals supplied by the excitation power measurement subsystem 3c, by the power meter system 2p that controls the power of the excitation lasers in order to establish a radiation similar to solar radiation, and by the detection subsystem of the reflection signal 8b.
  • Computer control subsystem (9) The electrical signals supplied by the 3 c and 7b photosensitive detectors, as well as that supplied by the device with active surface Oa, after passing through the signal conditioning subsystem (8) are conducted by the screened cable 8a to the analog-digital converter system 9a which must have a minimum scale depth of 4096 divisions in the entire measurement range and a conversion time of less than 35 microseconds.
  • the control of the movement and positioning of the 5 motorized platforms and the rotation system, as well as the opening or closing of the shutters is undertaken by the controller 9b that allows the control of the elements 5b, 6b, 6c, 2r, 2s, 2t and 2r by sending the appropriate number of electrical impulses to the respective stepper motors, and to the shutters.
  • control systems 9a and 9b are in turn under the control of subsystem 9c consisting of a sequence of sentences organized according to a logical criterion of action that constitute the computer control program.
  • This control computer program handles the information required to: (a) assign a numerical value proportional to the power of the radiation emitted by the laser at every 5 moments of time, (b) measure the conversion efficiency of the photoactive surface where the photoactive surface is affecting laser used for excitation, (c) measure, by means of subsystem 7, the radiation reflected specularly by the photoactive surface, (d) control the positioning of the focal lens of the motorized focusing subsystem (5) to achieve optimum focus on each point, (e) control, through the motorized photoactive surface positioning subsystem (6), the positioning of the photoactive surface to make the laser beam affect the desired point, (f) photocompose an image of the conversion efficiency of the photoactive surface as well as its specular reflectance for each of the three lasers, (g) compose images of converting efficiency and specular reflectance from the images corresponding
  • ID Figure 1. General scheme of the system. It shows the relative arrangement of all the necessary optical elements that make up the system, as well as the optical paths that are defined in it.
  • the designed system allows to obtain maps of photodependent properties with a resolution of less than 1 miera. To this end, all the optomechanical instrumentation used must have operating characteristics with an error of less than this magnitude. In addition, the system must be mounted on an optically flat platform with low thermal and mechanical deformability.
  • the lasers used 2a, 2b and 2c have the following characteristics: (a) an excitation power in the range of milliwatts, (b) a parallel beam emission with low angular dispersion and a beam diameter around 1.5 mm, (c) a continuous mode emission with a power distribution in the TEM00 mode and (d) a preferably non-polarized emission.
  • the surface to be characterized of the active material must be coincident for each scan with different radiation, which is achieved through the use of a single path optical path.
  • the routing of the individual emissions of each laser to the common optical path ID is done by deflection of the laser beam emitted by the non-refractive mirror 2q.
  • the positioning of this mirror to the specific positions in which the reflected beam is coincident with the optical axis of the rest of the system is carried out by means of the computer-controlled rotation system 2r.
  • the three lasers adjusts the emission of the three lasers (0b-0c-0d) by making them parallel to the work platform, using the micrometric screws 2d-2e-2f that adjust the position of the lasers on the Z axis, and by 2h-2j-21 rotation systems that adjust the parallelism of the laser with respect to the work platform.
  • the three lasers must be at the same height with respect to the work platform, and its emission
  • the angle between the emissions of the three lasers must be established.
  • the beams emitted by the two remaining lasers must form a symmetrical angle with respect to the emission of the laser 2b used as a reference.
  • the position of the lasers
  • the optical elements that establish the emission conditions of the three lasers which are: first, neutral density filters5 variable 2m-2n-2o that establish the irradiation power of each laser so that, fixed the one of the reference laser (2b), those of the other lasers will have a value proportional to the ratio between the equivalent irradiances of the solar emission at the emission wavelength of each laser, and secondly, the 2s-2t-2u shutters that will define what radiation is active at each moment of the work procedure.
  • the beam splitter 3a which, in order to minimize the distortions in the trajectory, is of a rectangular biprismatic type in a cubic mount, of high transmittance, with external anti-reflective and non-polarizing coating.
  • the beam splitter is positioned in such a way that it generates a path for the main beam (Of) completely perpendicular to the incident path (Oe), this path being the one that defines the main optical axis.
  • the transmitted beam (Og) defines the secondary optical axis, being perpendicular to the main one, and passes through the diffuser 3b until it affects the photosensitive measuring device 3c.
  • the intensity generated by this device is conducted by means of the cable with antiparasitic shielding 3d towards the conditioning subsystem of the measured signals (8).
  • the optical elements are placed on the main optical axis to achieve a beam expansion, which are: lenses 4a and 4b, and the centering aperture (pinhole) 4d.
  • the lens 4a which can be convergent or divergent, is the expander lens and is placed on a micrometric displacement platform (4c) that allows its adjustment so that the emerging radiation (Oh) forms a beam of parallel rays.
  • the micrometric aperture (4d) is placed in the common focus of the lenses that make up the beam expander (4a and 4b).
  • the optimal placement of the centering opening (pinhole) 4d is done by checking that the intensity of the output beam (Oh) is maximum.
  • the material or device with photoactive surface to be studied (Oa) is located in the path of the emerging beam of the opto-mechanical laser radiation conditioning subsystem (4) and must be perpendicular to the irradiation path.
  • the material is placed on the support 6a, which is not relevant as it can be modified depending on the morphology of the material to be studied.
  • Said support is anchored to the vertical sliding platform 6b so that the movements Uncontrolled throughout the system are not greater than 0.1 ⁇ .
  • the assembly formed by the support and the vertical sliding platform is anchored to the horizontal sliding platform 6c.
  • Both sliding platforms are motorized by means of stepper motors with a minimum displacement control capacity of 0.2 ⁇ .
  • each of the two possible movements has an individualized control based on the specific orders of the system control program 9c and the motor control subsystem 9b.
  • the study area is decided, which is defined as a rectangular surface bounded by the introduction of four data, which are the coordinates (Xi, Zi) of the initial position and the coordinates (Xf, Zf) of the final position, this being the opposite corner to the one defined as the initial position.
  • the minimum distance increment that is traveled in each step of each axis must be defined, this distance must allow starting from the initial position and reaching the final position through M jumps on the X axis and N jumps on the Y axis In this way a scan of the photoactive surface of MxN lines is defined, which will generate an array of photoconversion data for each excitation laser of MxN data. 3.- Choice of the first excitation radiation.
  • the first excitation laser to be used is defined.
  • the computer program 9c controls the position of the reflective element 2q by means of the rotation system 2r which in turn is controlled by the motor controller 9b, establishing the laser 2a as the active light excitation system to develop the scanning of the study zone.
  • the computer system establishes the conditions for opening or closing the shutters 2s-2t-2u, setting the shutter 2s open and closing those corresponding to the other two lasers.
  • the necessary power of the laser 2a previously calculated, is established by means of the continuous neutral filter 2m and using the 2p power meter system. in order to establish an irradiance similar to solar radiation by the union of the three lasers.
  • the focal length of a lens may be a fact known by its specifications, its focusing using an optical procedure for exact physical positioning of the lens by manipulating the different elements that act as support, both of the lens as of the surface on which you want to focus the laser beam, it is a task that does not lead to results
  • Optimal ID This is because in many cases the photoactive layer is behind one or more inactive layers that would be those that would be focused by optical methods.
  • the focusing of the laser beam in the system presented is based on the detection of the smallest heterogeneities present in the active surface which can only be done when the illuminated surface is equal to or less than
  • the location procedure used is based on the fact that when the focusing lens 5a is placed at a distance different from that of its theoretical focal value, then a mirror reflection is generated that does not coincide with the incidence path so it is not detected by the system.
  • the procedure used by the computer program is as follows:
  • a linear displacement of the active surface 0a is carried out so that the laser beam strikes along a path L between the positions LI and LF, in which there is some heterogeneity that generates a difference in the conversion efficiency.
  • This displacement will be carried out by means of small discrete jumps of DL value, so that to travel the entire distance L it is necessary to give N jumps.
  • the movement is carried out by sending the appropriate orders to the motorized platforms 6a and 6b through the controller 9b.
  • a new DI data collection formed from subtracting every two contiguous data is obtained from the collection of the N + 1 IN data.
  • the first element of this new DI collection (1) will correspond to the difference between ⁇ (1) minus ⁇ (2), the second DI (2) to IN (2) minus IN (3) and so on.
  • the new DI data collection will have N elements from which the difference between the highest value and the lowest value will be calculated.
  • the value obtained will be the first element of a new data collection that we call MM.
  • the MM data collection related to each of the focusing lens positions is mathematically adjusted to a peak-type curve: (a) Pseudo Voigt II, defined as a linear combination of a Lorentz bell and a bell of Gauss with obligatory coincidence of the position of the maximum of both bells, (b) Pearson VII, (c) Lorentz or (d) Gauss.
  • the calculated value for the maximum position of the adjusted curve is the optimal position of the FO focusing lens.
  • the computer program 9c performs the following steps:
  • system 9a determine the numerical values provided by the signal conditioning subsystem 8 for both the signal generated by the photoactive device 0a and by the photosensitive measuring system 3c. This process5 is repeated a number P times so that the P numerical values registered by the A / D converter 9a are sent to the computer system 9c which generates an average value of all of them for both signals.
  • this first line sends the orders to one of the motorized platforms 6b or 6c to obtain the information corresponding to the second line of the scan according to the procedure established in the previous points. This procedure is repeated until the M lines of N points that define the study area of the surface of the photoactive device are completed.
  • the current generated when the beam strikes the measuring device 7b is transported by means of the shielded cable 7c to the signal conditioner 8. This signal that is recorded is the measurement of the specular reflectance of the photoactive device.
  • step 5.a but using the reflectance signal instead of the photocurrent signal generated by the device with photoactive surface generates a data matrix that represents the variability of the specular reflectance signal in the photoactive device's study area. . 6.- Selection of the second radiation and repetition of the steps described in point 5,
  • the second excitation laser to be used is defined.
  • the computer program 9c controls the position of the reflective element 2q by means of the rotation system 2r which in turn is controlled by the controller 9b, establishing the laser 2b as the active light excitation system to develop the scanning of the area of study.
  • the computer system closes shutter 2s and opens the one corresponding to laser 2b (2t).
  • the necessary power of the laser system 2b is established in order to establish an irradiance similar to solar radiation by joining the three lasers.
  • the computer system closes the shutter 2t and opens the one corresponding to the laser 2c (2u).
  • the necessary power of the laser 2c is established in order to establish an irradiance similar to solar radiation by joining the three lasers.
  • the steps described in point 5 of this procedure are repeated below to obtain another data matrix of MxN photoconversion points of the photoactive device excited with the laser 2c, as well as another matrix of MxN points of the specular reflectance signal 5 for said To be.
  • an image of the study area is composed in which the photo-generated signal by the device with photoactive surface would be represented when it was irradiated with a light source similar to solar radiation. That is, we obtain a map of the photocurrent variability generated by the active surface in the previously defined study area.

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Abstract

Sistema para el mapeo de la eficiencia de superficies foto voltaicas bajo condiciones de irradiación solar. Permite obtener imágenes de eficiencia fotoconversora de superficies fotovoltaicas, con alta resolución espacial y bajo condiciones de irradiación semejantes a radiación solar. Se basa en el barrido sistemático de la superficie activa a estudiar con un haz de fotones, -monocromático, altamente focalizado y con una distribución gaussiana de la energía-, al tiempo que se mide la corriente eléctrica generada. La representación de la corriente generada en función de la posición de incidencia del haz fotónico genera un mapa de eficiencias fotoconversoras. Para excitar la superficie activa bajo condiciones asimilables a la irradiación solar, se utilizan tres láseres como fuentes de excitación, que emiten en las zonas roja, verde y azul del espectro electromagnético, pudiéndose ser empleado un mayor número de láseres. Es de aplicación en el estudio de dispositivos foto voltaicos.

Description

SISTEMA PARA EL MAPEO DE LA EFICIENCIA DE SUPERFICIES FOTOVOLTAICAS BAJO CONDICIONES DE IRRADIACIÓN SOLAR.
Sector industrial
5
Industria foto-electrónica, foto-óptica y fotovoltaica. Generalidades
ID Cuando un dispositivo con una superficie fotoactiva es irradiado por un haz de fotones, parte de los fotones incidentes son absorbidos por el dispositivo y otra parte son reflejados bien especular o bien difusamente. A su vez, de los fotones que son absorbidos una parte da lugar a la generación de calor y otra parte genera una transformación de las propiedades electrónicas foto-dependientes del material. Estas
15 propiedades foto-dependientes pueden ser caracterizadas eléctricamente tanto si son de tipo activo (p.e. fotovoltaje) como si lo son de tipo pasivo (p.e. fotoconducción).
Si la superficie activa presenta unas propiedades fotoconversoras heterogéneas, la irradiación selectiva de dicha superficie con un haz de fotones de intensidadD constante, dará lugar a diferentes valores de las propiedades eléctricas foto- dependientes lo que permite la caracterización de la homogeneidad, pureza y eficacia conversora de la superficie activa del material. La medida regular y estructurada de porciones superficiales contiguas, formando un patrón matricial bidimensional, permitirá la elaboración de un mapa de las características fotoconversoras de la5 superficie cubierta en el barrido.
Cuanto más pequeña sea la superficie irradiada por el haz de fotones, es decir, cuanto menor sea el tamaño del haz incidente, tanto más pequeñas serán las heterogeneidades que es posible detectar en la superficie activa y mejor será laD resolución espacial con la que pueden confeccionarse los mapas de características superficiales. Es por ello que una óptima focalización puntual del haz de fotones incidentes es la condición imprescindible para la confección de mapas de alta resolución.
La utilización de láseres como fuentes de irradiación es una solución muy adecuada
5 ya que debido a su emisión altamente monocromática, en forma de haz paralelo con una mínima divergencia y con una distribución gaussiana de la potencia en el modo TEM00 permite su focalización con una alta eficiencia y de acuerdo a patrones matemáticos. Sin embargo, la utilización de radiación monocromática implica que los mapas característicos obtenidos son representativos únicamente del
ID comportamiento del sistema frente a la longitud de onda de dicha radiación. Pero si la misma región es estudiada mediante un modelo de irradiación tricromático rojo- verde-azul es posible la elaboración de mapas característicos asociados a la longitud de onda de cada color (XR, λν y λΑ) y, por una combinación adecuada de ellos, elaborar mapas del comportamiento del material activo en una situación de
15 iluminación con luz blanca. Para ello es preciso evaluar dicho comportamiento considerando la cantidad relativa de cada una de las tres longitudes de onda que generan una luz semejante a la radiación solar. Esta metodología es imprescindible ya que no existe ninguna fuente de luz blanca que cumpla las especificaciones de una emisión láser, necesarios para la obtención de mapas de eficiencia fotoconversora de0 alta resolución. A su vez, este razonamiento es posible extenderlo a más de tres longitudes de onda, siempre y cuando se utilicen al menos una longitud de onda asociada a cada uno de los tres colores primarios (rojo, verde y azul).
Estado de la técnica
5
En la actualidad, son muchos los dispositivos diseñados y construidos de forma que se genera una respuesta eléctrica en función de la luz que incide sobre ellos. Entre estos dispositivos debemos destacar: (a) las células solares, en cualquiera de sus modalidades, cuya función es la conversión de la radiación solar en electricidad y (b)D los fotodetectores para medida de irradiación con superficie extensa, entendiendo por tal la que supera 0.25 mm2. El proceso tecnológico para la fabricación de estos dispositivos suele ser bastante complejo. En cualquiera de los casos el proceso contiene múltiples etapas, tales como la deposición, adsorción, absorción de materiales, productos o elementos químicos o la abrasión mediante tratamientos químicos y/o físicos, cuya calidad de aplicación afecta al comportamiento de la superficie fotoactiva final del dispositivo. La falta de homogeneidad espacial en alguno de estos procesos es la causa más común de que el dispositivo presente inhomogeneidades superficiales en su rendimiento. Así, a modo de ejemplo, si describimos un típico proceso de fabricación de una célula solar basada en una unión p-n sobre silicio tendríamos como factores que presentan una dependencia superficial los siguientes:
(1) Crecimiento de un lingote de silicio monocristalino en condiciones de alta temperatura. En el caso de los sistemas basados en Silicio policristalino, Silicio amorfo o Silicio microcristalino es la propia naturaleza del material utilizado como base de partida la que presenta inhomogeneidades estructurales.
(2) Corte del lingote de silicio en obleas de espesores inferiores a las 500 mieras,
(3) Ataque químico de la superficie de la oblea para el tallado de una estructura física antirreflectante,
(4) Difusión de átomos de fósforo a través de la superficie,
(5) Deposición de una capa superficial de una sustancia antirreflectante como el óxido de titanio y
(6) Pintado de una estructura conductora de la eléctricidad para la recolección de los electrones fotogenerados. Estas diversas etapas de fabricación, que pueden considerarse como el modelo más simple de procesado, pueden verse influenciadas por una falta de homogeneidad en su ejecución, tanto a nivel macroscópico como a nivel micrométrico, afectando de forma negativa al rendimiento del dispositivo y haciendo que su rendimiento fotoconversor global sea inferior al máximo teóricamente posible. Para detectar esta falta de homogeneidad es preciso disponer de un sistema capaz de ir analizando el rendimiento punto a punto de la superficie del dispositivo fotovoltaico ya que una simple medición del rendimiento global del dispositivo no permite la detección de zonas con una eficacia zonal diferenciada. El conocimiento
5 del rendimiento conversor espacialmente diferenciado permite su correlación con factores tan diversos como son: (a) el mal funcionamiento de alguno de los pasos del sistema productivo, (b) un mal diseño de alguno de los procesos con relevancia espacial, (c) un comportamiento anómalo del sustrato de base para la fabricación, (d) la existencia de estructuras con diferente estructura cristalina en la masa activa, (e) la
ID presencia de contaminantes zonales, etc.
En la bibliografía es posible encontrar algunos equipamientos que tienen como misión la obtención parcial de este tipo de información, basados en la utilización de un único láser de excitación. En esencia, estos equipos consisten en un conjunto de
15 elementos ópticos cuya misión es encauzar la radiación emitida por el láser, de forma que esta incida sobre la superficie del sistema fotovoltaico a estudiar. Un dispositivo medidor de corriente eléctrica determina la intensidad de corriente generada por el dispositivo fotovoltaico, valor que será representativo de su eficacia conversora en el punto de incidencia del láser sobre la superficie. El movimiento relativo del haz láser0 incidente sobre la superficie del dispositivo y la medición de la corriente fotogenerada en cada punto, permite la obtención de un conjunto de datos, correlacionables con la posición de incidencia de la radiación, que puede ser representada en forma de mapas o imágenes. La resolución espacial de estas imágenes depende de: (a) del tamaño de la zona iluminada por la radiación incidente,5 mejor cuanto menor tamaño, y (b) de la capacidad de desplazamiento del haz incidente sobre la superficie del dispositivo fotovoltaico, mejor cuanto menor sea el paso.
La mayoría de estos equipos están diseñados con fines de investigación científica, noD están comercializados y alguno de ellos no han sido objeto de patente. En la mayoría de los casos hay una evidente falta de información ya que son montajes de laboratorio cuya descripción de funcionamiento ha sido secundaria respecto al interés demostrado en la obtención de datos científicos. De estos sistemas, los más destacados son analizados críticamente a continuación.
5 - A. Kress, T. Pernau, P. Fath y E. Bucher.16th European Photovoltaic Solar Energy Conference. Este sistema utiliza dos láseres de diodo con emisión en la zona del infrarrojo (833 nm y 903 nm), cuya radiación se encauza, a través de una fibra óptica, a una lente de focalización situada según un eje vertical con un diámetro de foco de 5 μπι. El dispositivo a estudiar se coloca en una plataforma con movimiento
ID bidireccional independiente y en un plano horizontal con un paso de salto de 0.5 μπι.
Un dispositivo generador de potenciales se utiliza para la aplicación de un potencial al dispositivo estudiado al tiempo que un medidor de corriente proporciona información sobre la corriente fotogenerada. Deficiencias informativas: (a) No se especifican elementos correctores de la estabilidad de los emisores láser de
15 excitación, (b) No se indican los diámetros de la fibra óptica ni la distancia de focalización de la lente, esenciales para determinar la bondad en el dato del tamaño del haz en el foco lo que constituye la resolución espacial.
- M. Rinio, H.J. Móller y M. Werner. 5th International Workshop on Beam Injection0 Assessment of Defects Semiconductors (BIADS '98). Señala el desarrollo de un sistema LBIC con una resolución espacial (mínima zona iluminada) de 6 μιη utilizando como iluminador un láser de diodo emitiendo en el infrarrojo a 833 nm. Utiliza un divisor de haz para controlar las variaciones en la potencia de emisión del láser y para colectar la radiación reflejada por la superficie estudiada por reflectancia5 especular. Un fotodetector, situado paralelo a la superficie activa del sistema fotovoltaico estudiado le permite medir la radiación reflejada por reflectancia difusa. Deficiencias informativas: (a) No se indica cual es la estructura óptica del encauzamiento de la radiación del láser hacia la superficie estudiada, (b) No se indica la distancia focal de la lente de focalización ni el diámetro del haz prefocalizado,0 esencial para determinar la bondad en el dato del tamaño de foco. G
- L. Miller Emmet, US4301409 (1981); M.D. Egger, US3643015 (1972); A.E. Dixon, US6072624 (2000); I. Tatsuya, JP4312942 (1991); B. Michael, US6177989 (2001). Estas patentes describen sistemas en donde la superficie fotoactiva se mantiene estática y es el haz fotónico el que se desplaza, funcionando bajo la técnica
5 de deflexión del haz, que hace que el sistema sea más rápido. La diferencia principal entre ellos es la técnica de deflexión del haz utilizada, por ejemplo se usan pares de lentes simples desplazadas fuera del eje óptico del sistema (L. Miller Emmet, 1981 ; M.D. Egger, 1972), o se utilizan lentes telecéntricas que permiten la salida de un haz que se desplaza paralelamente al eje óptico cuando el haz incide con una inclinación
ID axial sobre dicho eje (A.E. Dixon, 2000) o se utilizan pares de espejos que giran en ejes perpendiculares entre sí (I. Tatsuya, 1991). Desventajas funcionales: El uso de la técnica de deflexión del haz genera problemas en la focalización ya que necesitan lentes de elevada distancia focal, lo que hace que la resolución espacial sea pequeña (tamaño del haz sobre la superficie), llegándose en algunos casos a utilizar haces no
15 focalizados. Esto implica que estos sistemas generan imágenes de baja resolución espacial.
- L. Sopori, US5757474 (1998); L. Sopori, US5581346 ( 1996); L. Sopori, US5406367 (1995); J. Martín, ES2 201 925. (2002). En estas patentes se describe un sistema en el que el haz fotónico se mantiene estático y es la superficie fotoactiva la
ZD que se desplaza, eliminando los problemas generados al variar el ángulo de deflexión, por lo que se mejora en gran medida la resolución espectral y espacial y se obtienen imágenes sin distorsiones geométricas. Desventajas funcionales: Los diseños desarrollados por L. Sopori (L. Sopori, 1995, 1996, 1998) están dirigidos a la detección de anomalías estructurales como dislocaciones, precisando para ello la
25 introducción de elementos ópticos adicionales como divisores de haz o esferas integradoras, que hacen que de nuevo la lente de focalización sea de larga distancia, generando haces fotónicos en el foco de poca resolución espacial. El sistema presentado por J. Martín (J. Martín, 2002) carece de todos estos inconvenientes pero utiliza un único láser como sistema de excitación por lo que el resultado obtenido es
30 dependiente de la longitud de onda utilizada. - W. Mingde Nevil. US6154039 (2000). En este sistema se utiliza el cabezal de un microscopio para conducir la radiación y focalizarla sobre la superficie activa, lo que implica que se trabaja a distancias de focalización impuestas por el cabezal, y que suelen ser muy pequeñas, por lo que mejora la resolución. Desventajas funcionales:
5 Al utilizar un bloque óptico pensado para otras aplicaciones, se ve reducida la capacidad de información que pueden suministrar, como por ejemplo la medida de la reflectancia especular o la medida de la estabilidad de la radiación.
- J.W. Overbeck. US6335824 (2002). En este sistema, un haz de radiación es reflectado siguiendo una trayectoria en forma de arco al tiempo que una plataforma
ID móvil se va desplazando en cada barrido del haz. Desventajas funcionales: los puntos analizados con este sistema no se encuentran según un patrón rectangular, por lo que es necesario efectuar complejas e inciertas operaciones de interpolación para su transformación.
15 En otros casos, es posible encontrar en la bibliografía publicaciones científicas en los que se muestran imágenes, normalmente de baja resolución, de propiedades fotodependientes detectadas mediante un sistema de barrido fotónico (W. Dimassi, M. Bouaicha, M. Kharroubi, M. Lajnef, H. Ezzaouia, B. Bessais. Solar Energy Materials and Solar Cells 92, 1421-1424 (2008); W. Fang, K. Ito, D.A. Redfern.
ZD Mathematical and Computer Modelling 40, 127-136 (2004); M. Acciarri, S. Pizzini, G. Simone, D. Jones, V. Palermo. Materials Science and Engineering B 73, 235-239 (2000); S. Litvinenko, L. Ilchenko, A. aminsky, S. Kolenov, A. Laugier, E. Smirnov, V. Strikha, V. Skryshevsky. Materials Science and Engineering B 71 , 238- 243 (2000)). Sin embargo, no se especifica nada sobre la instrumentación usada para
25 obtener esa información.
Todos estos dispositivos indicados, al igual que un sistema desarrollado previamente por los inventores de la patente aquí desarrollada (J. Martín, 2002), utilizan como fuente de excitación uno o dos láseres monocromáticos (normalmente en este caso en 3D la zona del infrarrojo), alejándose por lo tanto del verdadero interés en la caracterización de dichos dispositivos ya que durante su normal funcionamiento serán irradiados por luz solar. Por esta razón, en esta patente presentamos un sistema que es capaz de obtener mapas de eficiencia fotoconversora de una superficie con propiedades fotodependientes, en condiciones equivalentes a la irradiación solar, con alta resolución espacial y sin distorsiones geométricas, a partir de la excitación con 5 tres láseres de longitudes de onda tales que es posible componer con ellos una fuente de luz semejante a la de la radiación solar.
Descripción de la invención
ID Consta de los siguientes elementos o dispositivos:
(0) Subsistema de haces fotonicos y dispositivo con superficie activa
(1) Subsistema de la base óptica de trabajo
(2) Subsistema de fotoexcitación
15 (3) Subsistema de medición de la potencia de excitación
(4) Subsistema opto-mecánico de acondicionamiento de la radiación láser
(5) Subsistema motorizado de focalizacíón
(6) Subsistema motorizado de posicionamiento de la superficie fotoactiva
(7) Subsistema de acondicionamiento de las señales medidas de fotoconversión O (8) Subsistema de detección de señal de reflexión
(9) Subsistema informático de control
Descripción individualizada de los diferentes elementos o sistemas
25 Subsistema de haces fotonicos y dispositivo con superficie activa (0): Este subsistema consiste en el dispositivo con superficie fotoactiva a estudiar (0a), así como en el conjunto de caminos ópticos definidos por los haces fotonicos que se generan en el sistema debido a los dispositivos optoelectronicos que lo componen (Ob-Oi). A lo largo de esta descripción se irán detallando estos componentes del
3D susbsistema. Subsistema de la base óptica de trabajo (1): Todos los elementos optomecánicos que se definen en esta patente se encuentran anclados a la plataforma la (figura 1) que constituye la plataforma óptica de trabajo. Esta plataforma define una superficie de trabajo ópticamente plana. La desviación en su planitud en la superficie debe ser 5 inferior a 150 mieras por metro, y presentar mínimas deformaciones por tensión mecánica y por causas térmicas. El sistema de anclaje de los elementos optomecánicos no es relevante en este sistema, pero debe asegurar que una vez posicionado un elemento opto-mecánico, éste sólo puede presentar variaciones en su posición por efectos térmicos o por tensión mecánica.
0
Subsistema de fotoexcitación (2): El sistema utiliza tres láseres LR 2a, LV 2b y LA 2c con emisiones no polarizadas en la zona del rojo, verde y azul. El sistema podría funcionar de forma óptima con un número mayor de fuentes de excitación láser, pero al menos debe disponer de los tres láseres descritos en este documento, para poder5 simular la radiación solar. La situación de cada láser es regulada respectivamente por los tornillos 2d-2e-2f que ajustan el paralelismo de la emisión con respecto al plano de trabajo definido por la plataforma l a, y por los sistemas (2g-2h), (2i-2j) y (2k-21) que regulan su posición con respecto a los dos ejes de giro, uno vertical y otro axial. Los filtros neutros continuos 2m-2n-2o y el sistema medidor de potencia portátil (yD no dispuesto permanentemente) 2p capaz de medir a diferentes longitudes de onda, establecen las condiciones de irradiación para cada láser que permite obtener unas condiciones de irradiación semejantes a la de la radiación solar. Los tres láseres se encuentran situados de tal forma que las trayectorias de sus emisiones 0b-0c-0d son paralelas al plano de referencia constituido por el elemento la y confluyen en un5 mismo punto sobre el elemento reflectante 2q, es cual está montado sobre un sistema de rotación 2r que lleva el haz de cada láser según el camino óptico establecido para el sistema. Los obturadores 2s-2t-2u y el sistema de rotación 2r, están controlados informáticamente y permiten establecer cual será el haz de láser que seguirá el camino óptico del sistema e incidirá sobre la superficie del material fotoactivo. En laD figura 2 se muestra un esquema de este subsistema. Subsistema de medición de la potencia de excitación (3): El haz láser Oe emergente del elemento reflectante 2q incide sobre el elemento óptico 3a que es divisor de haz no polarizante. En el caso de que las emisiones de los láseres 2a, 2b y 2c sean polarizadas, se ajustará en ángulo de emisión para que la relación entre la potencia
5 trasmitida respecto a la reflejada en el divisor de haz 3a sea como máximo de 9: 1. La potencia de la radiación trasmitida Og es medida con un sistema constituido por el difusor 3b y el dispositivo medidor fotosensible 3c, y se utilizará para controlar la estabilidad de la emisión del láser. La señal eléctrica generada por el sistema medidor fotosensible 3c es transportada hasta el subsistema acondicionador de las
ID señales medidas (8) por medio de un cable 3d con apantallamiento antiparasitario. En la figura 3 se muestra un esquema de este subsistema.
Subsistema opto-mecánico de acondicionamiento de la radiación láser (4): La emisión emergente Of a 90° del elemento óptico divisor de haz 3a, es expandida hasta
15 un diámetro superior a 8 mm, mediante el empleo de las lentes 4a y 4b en disposición coaxial y confocal, tal y como se muestra en la figura 4. Estas lentes pueden estar constituidas por un conjunto divergente-convergente o convergente- convergente. La lente 4a tiene una distancia focal respecto a la lente 4b con una relación inferior a 1 :6. La utilización de objetivos de microscopio resulta provechosaD a este fin al estar corregidos de aberraciones cromáticas. La lente 4b está situada sobre la plataforma de deslizamiento micrométrico 4c que permite controlar la confocalidad de ambas lentes. En el caso de utilizar un conjunto convergente- convergente se puede introducir el agujero centrador (pinhole) 4d, situado en el foco común de ambas lentes cuya misión es eliminar las irradiaciones parásitas que5 acompañan a la emisión láser principal. Al utilizar láseres con emisión en el modo TEM00, la emisión láser finalmente emergente tiene unas características de divergencia y distribución de potencia Gaussiana similares a la de la radiación incidente. II
La radiación trasmitida Oh debe incidir en el sistema motorizado de focalización después de atravesar el diafragma o abertura circular 4e con un tamaño ligeramente inferior al del haz láser expandido.
5 Subsistema motorizado de focalización Í5): El haz láser Oh emergente del subsistema opto-mecánico de acondicionamiento de la radiación láser (4) incide en el sistema de focalización que consiste en una lente acromática 5a de corta distancia focal anclada a un sistema de posicionamiento motorizado 5b con el eje de desplazamiento paralelo al eje óptico de irradiación. El motor que controla el desplazamiento de la
ID lente 5a es un motor con funcionamiento paso a paso y está controlado por el sistema informático. Para la óptima focalización del haz láser, el sistema de posicionamiento debe cumplir los siguientes requisitos: (a) resolución de paso de avance y retroceso de 0.25 mieras, (b) reproducibilidad de posicionamiento mejor que 1 miera y (c) holgura en cabeceo inferior a 0.25 mieras. El control del posicionamiento es atendido
15 por el controlador 9b, el cual depende del sistema informático de control. En la figura 5 se muestra un esquema de este subsistema.
Subsistema motorizado de posicionamiento de la superficie fotoactiva (6): El dispositivo con superficie activa 0a a estudiar, se sitúa mediante succión de aire o0 cualquier otro sistema a la superficie 6a que actúa como soporte y que está situado perpendicularmente al eje óptico del sistema. El sistema de sujeción no es decisorio mientras cumpla con el requisito de no presentar elementos fijos o móviles que sobresalgan del plano definido por la superficie activa a estudiar ya que estos podrían dificultar el acceso físico al estudio de los bordes de la célula por interacción con la5 lente de focalización. Este soporte 6a está firmemente anclado a un sistema de posicionamiento motorizado biaxial constituido por las plataformas de deslizamiento 6b y 6c que debe cumplir con las siguientes características: (a) resolución de paso de avance y retroceso de 0.25 mieras, (b) reproducibilidad de posicionamiento mejor que 1 miera y (c) holgura en cabeceo inferior a 0.25 mieras.
0 Todo el sistema está diseñado para que la radiación de excitación incida perpendicularmente a la superficie activa a estudiar y la superficie activa se desplace por medio del sistema motorizado de posicionamiento según un plano vertical. Estas medidas son necesarias con el fin de minimizar los efectos gravitatorios generados
5 por las masas suspendidas fuera del centro gravitacional. Además, el contacto entre la superficie posterior del dispositivo con superficie activa a estudiar 0a y el soporte 6a debe ser eléctricamente conductor dando lugar a uno de los contactos eléctricos para la medida de la señal de fotoconversión. Mediante el cable apantallado 6d se transporta la corriente eléctrica generada hasta el subsistema de acondicionamiento
ID de las señales medidas (8).
Subsistema de detección de la señal de reflexión (7s): La radiación reflejada especularmente por la superficie del elemento fotoactivo viaja por el mismo camino óptico de incidencia 0i-0h-0f cuando la lente de focalización 5 a se encuentra justo a
15 su distancia focal de la superficie fotoactiva. Esta radiación reflejada incide nuevamente en el divisor de haz 3 a, trasmitiéndose hacia el elemento difusor 7a y el fotodetector 7b (Oj). Mediante el cable con apantallamiento antiparasitario 7c se transporta la corriente eléctrica generada hasta el subsistema acondicionador de señal (8). La radiación reflejada por la superficie fotoactiva que no presenta característicasD de reflexión especular no es medida. La colocación de la lente de focalización 5a a una distancia distinta a la de su valor focal genera una reflexión especular no coincidente con la trayectoria de incidencia por lo que no es detectada por el sistema. En la figura 3 se muestra un esquema de este subsistema. 5 Subsistema acondicionador de señal (81: Como paso previo a la medición de la señal eléctrica generada por el elemento fotoactivo a estudiar, ésta es transformada por el subsistema acondicionador de las señales medidas (8) en una diferencia de potencial proporcional a su valor de intensidad. El valor VC proporcionado dependerá de la potencia de irradiación (PR, PV o PA) y de las características de eficacia conversoraG de la superficie activa sobre la cual incida la radiación láser. La señal acondicionada es enviada al conversor analógico digital por medio del cable apantallado 8a. A su vez, este sistema de acondicionamiento de señales también acondiciona las señales suministradas por el subsistema de medición de la potencia de excitación 3c, por el sistema medidor de potencia 2p que controla la potencia de los láseres de 5 excitación con el fin de establecer una radiación semejante a la radiación solar, y por el subsistema de detección de la señal de reflexión 8b.
Subsistema informático de control (9): Las señales eléctricas suministradas por los detectores fotosensibles 3 c y 7b, así como la suministrada por el dispositivo con0 superficie activa Oa, después de pasar por el subsistema acondicionador de señal (8) son conducidas mediante el cable apantallado 8a al sistema conversor analógico- digital 9a que debe poseer una profundidad de escala mínima de 4096 divisiones en todo el intervalo de medición y un tiempo de conversión inferior a 35 microsegundos. Por su parte el control del movimiento y posicionamiento de las5 plataformas motorizadas y del sistema de rotación, así como la apertura o cierre de los obturadores, es acometido por el controlador 9b que permite el control de los elementos 5b, 6b, 6c, 2r, 2s, 2t y 2r mediante el envío del adecuado número de impulsos eléctricos a los respectivos motores paso a paso, y a los obturadores. D Ambos sistemas de control 9a y 9b están a su vez bajo el control del subsistema 9c que consiste en una secuencia de sentencias organizadas según un criterio lógico de actuación que constituyen el programa informático de control. Este programa informático de control maneja la información requerida para: (a) asignar un valor numérico proporcional a la potencia de la radiación emitida por el láser en cada5 instante de tiempo, (b) medir la eficacia conversora de la superficie fotoactiva donde está incidiendo el láser usado para la excitación, (c) medir, mediante el subsistema 7, la radiación reflejada especularmente por la superficie fotoactiva, (d) controlar el posicionamiento de la lente focal del subsistema motorizado de focalización (5) para conseguir una óptima focalización en cada punto, (e) controlar, a través delD subsistema motorizado de posicionamiento de la superficie fotoactiva (6), el posicionamiento de la superficie fotoactiva para hacer que el haz láser incida en el punto deseado, (f) fotocomponer una imagen de la eficacia conversora de la superficie fotoactiva así como de su reflectancia especular para cada uno de los tres láseres, (g) componer imágenes de eficacia conversora y de reflectancia especular a partir de las imágenes correspondientes a cada uno de los láseres de excitación, y (h) 5 guardar informáticamente en algún soporte de almacenamiento masivo toda la información generada.
Descripción de los dibujos
ID Figura 1.- Esquema general del sistema. Se muestra la disposición relativa de todos los elementos ópticos necesarios que conforman el sistema, así como los caminos ópticos que se definen en el mismo.
Figura 2 - Esquema del subsistema de fotoexcitación (2) compuesto por los tres láseres y los elementos para la elección del haz láser activo en cada uno de los 15 barridos a desarrollar.
Figura 3.- Esquema del subsistema de medición de la potencia de excitación (3) y del subsistema de detección de la señal de reflexión (7).
Figura 4.- Esquema del subsistema opto-mecánico de acondicionamiento de la radiación láser (4).
0 Figura 5.- Esquema del subsistema motorizado de focalización (5) y del subsistema motorizado de posicionamiento de la superficie fotoactiva (6).
Modo de realización de la invención
25 El sistema diseñado permite la obtención de mapas de propiedades fotodependientes con una resolución inferior a una 1 miera. Con este fin, toda la instrumentación optomecánica empleada debe tener unas características de funcionamiento con un error inferior a dicha magnitud. Además el sistema debe estar montado sobre una plataforma ópticamente plana y de baja deformabilidad térmica y mecánica.
3D A continuación se describe, a modo ilustrativo pero no limitativo, el modo de ensamblar la invención en el ejemplo sencillo de utilización de tres fuentes láseres de excitación. Genéricamente, los láseres utilizados 2a, 2b y 2c tienen como características: (a) una potencia de excitación en el rango de los miliwatios, (b) una emisión en haz paralelo con baja dispersión angular y un diámetro del haz entorno a 1.5 mm, (c) una emisión en modo continuo con una distribución de potencia en el 5 modo TEM00 y (d) una emisión preferiblemente no polarizada.
La superficie a caracterizar del material activo debe ser coincidente para cada barrido con diferente radiación lo que se consigue mediante el empleo de un camino óptico de incidencia único. El encauzamiento de las emisiones individuales de cada láser al ID camino óptico común se realiza mediante una deflexión del haz láser emitido por el espejo no refractante 2q. El posicionamiento de este espejo a las posiciones específicas en la que el haz reflectado es coincidente con el eje óptico del resto del sistema se lleva a cabo mediante el sistema de rotación 2r, controlado informáticamente.
15
Los pasos a seguir para obtener una imagen de la variación de la fotoconversión de una superficie fotoactiva excitada con tres radiaciones en proporciones tales que generan una radiación semejante a la solar son los siguientes:
1.- Definición del eje óptico y trayectoria de la radiación de excitación.
0 2.- Posicionamiento del material con la superficie fotoactiva a estudiar.
3. - Elección de la primera radiación de excitación.
4. - Focalización del haz láser seleccionado sobre la superficie fotoactiva.
5. - Medición, para la primera radiación de excitación y en la zona seleccionada de la muestra, de:
5 5.a.- la propiedad fotodependiente generada.
5.b.- la reflectancia especular.
6. - Selección de la segunda radiación y repetición de los pasos descritos en el punto 5.
7. - Selección de la tercera radiación y repetición de los pasos descritos en el punto 5.0 8.- Composición de las imágenes de la variación de la fotoconversión y de la reflectancia especular a partir de las obtenidas con las tres radiaciones utilizadas. 15
1.- Definición del eje óptico y trayectoria de la radiación de excitación.
Todos los elementos necesarios para definir el eje óptico y la trayectoria de la radiación incidente serán anclados a la plataforma de trabajo l a. En primer lugar se
5 ajusta la emisión de los tres láseres (0b-0c-0d) haciéndolas paralelas a la plataforma de trabajo, para ello se utilizan los tornillos micrométricos 2d-2e-2f que ajustan la posición de los láseres en el eje Z, y por los sistemas de rotación 2h-2j-21 que ajustan el paralelismo del láser con respecto a la plataforma de trabajo. Los tres láseres deben quedar a la misma altura con respecto a la plataforma de trabajo, y su emisión
ID completamente paralela a dicha plataforma en todo su recorrido hasta el elemento reflectante 2q. En segundo lugar, se ha de establecer el ángulo entre las emisiones de los tres láseres. Estableciendo la emisión del láser 2b (0c) como referencia, los haces emitidos por los dos láseres restantes han de formar un ángulo simétrico con respecto a la emisión del láser 2 b usada como referencia. A su vez, la posición de los láseres
15 ha de fijarse de forma que cumplan que los tres inciden sobre el mismo punto del elemento reflectante 2q, para que el camino óptico (Oe) a partir de este elemento sea completamente coincidente para las tres emisiones láser y perpendicular al haz emitido por el láser 2b. Para ello utilizamos los sistemas de rotación 2g-2i-2k que permiten el giro de los láseres con respecto al eje adecuado para conseguir esteD ajuste.
Una vez definidos los caminos ópticos para los tres láseres, y el camino principal a partir del elemento reflectante, se sitúan los elementos ópticos que establecen las condiciones de la emisión de los tres láseres, que son: en primer lugar, los filtros5 neutros de densidad variable 2m-2n-2o que establecen la potencia de irradiación de cada láser de forma que, fijada la del láser de referencia (2b), las de los otros láseres tendrán un valor proporcional a la relación entre las irradiancias equivalentes de la emisión solar a la longitud de onda de emisión de cada láser, y en segundo lugar, los obturadores 2s-2t-2u que definirán qué radiación es activa en cada momento delD procedimiento de trabajo. A continuación, se coloca el divisor de haz 3a que, para minimizar las distorsiones en la trayectoria, es de tipo biprismático rectangular en montaje cúbico, de alta transmitancia, con recubrimiento externo antirreflectante y no polarizador. El divisor de haz se coloca de tal forma que genera una trayectoria para el haz principal (Of) completamente perpendicular a la trayectoria incidente (Oe), siendo esta trayectoria la que define el eje óptico principal. Por otra parte, el haz transmitido (Og) define el eje óptico secundario, siendo perpendicular al principal, y pasa a través del difusor 3b hasta incidir en el dispositivo medidor fotosensible 3c. La intensidad generada por este dispositivo es conducida por medio del cable con apantallamiento antiparasitario 3d hacia el subsistema acondicionador de las señales medidas (8).
Sobre el eje óptico principal se sitúan los elementos ópticos para conseguir una expansión del haz, que son: las lentes 4a y 4b, y la apertura centradora (pinhole) 4d. La lente 4a, que puede ser convergente o divergente, es la lente expansora y se coloca sobre una plataforma de desplazamiento micrométrico (4c) que permite su ajuste para que la radiación emergente (Oh) forme un haz de rayos paralelos. A continuación, en el caso de utilizar un montaje con dos lentes convergentes, se coloca la abertura micrométrica (4d) en el foco común de las lentes que configuran el expansor de haz (4a y 4b). La óptima colocación de la apertura centradora (pinhole) 4d se realiza comprobando que la intensidad del haz de salida (Oh) sea máxima. A la salida de la lente 4b debe obtenerse un haz paralelo, no divergente, cuyo diámetro es controlado por el diafragma 4e, el cual deja pasar un haz con un diámetro ligeramente inferior al haz expandido, y que asegura la confocalidad de la radiación. 2.- Posicionamiento del material con la superficie fotoactiva a estudiar.
El material o dispositivo con superficie fotoactiva a estudiar (Oa) se sitúa en la trayectoria del haz emergente del subsistema opto-mecánico de acondicionamiento de la radiación láser (4) y debe quedar perpendicular a la trayectoria de irradiación. El material se sitúa sobre el soporte 6a, el cual no es relevante pues puede ser modificado en función de la morfología del material a estudiar. Dicho soporte se ancla a la plataforma de deslizamiento vertical 6b de forma que los movimientos incontrolados de todo el sistema no sean mayores de 0.1 μιη. A su vez, el conjunto formado por el soporte y la plataforma de deslizamiento vertical se sitúa anclado a la plataforma de deslizamiento horizontal 6c. Ambas plataformas de deslizamiento se motorizan por medio de motores paso a paso con una capacidad mínima de control de desplazamiento de 0.2 μιη. Así, cada uno de los dos posibles movimientos tiene un control individualizado a partir de las órdenes específicas del programa de control del sistema 9c y del subsistema de control de motores 9b.
Una vez que el dispositivo a estudiar se ha colocado sobre el soporte, se decide la zona de estudio, la cual se define como una superficie rectangular acotada por la introducción de cuatro datos, que son las coordenadas (Xi, Zi) de la posición inicial y las coordenadas (Xf, Zf) de la posición final, siendo ésta la esquina opuesta a la que se defina como posición inicial. Igualmente se debe definir el incremento de distancia mínima que se recorre en cada paso de cada eje, esta distancia debe permitir partir desde la posición inicial y llegar a la posición final a través de M saltos en el eje X y N saltos en el eje Y. De esta forma se define un barrido de la superficie fotoactiva de MxN líneas, que generará una matriz de datos de fotoconversión para cada láser de excitación de MxN datos. 3.- Elección de la primera radiación de excitación.
Una vez establecida la zona de estudio de la superficie fotoactiva y prefocalizado el haz incidente sobre la misma, se define el primer láser de excitación a utilizar. Para ello, el programa informático 9c controla la posición del elemento reflectante 2q mediante el sistema de rotación 2r que a su vez es controlado por el controlador de motores 9b, estableciendo el láser 2a como el sistema de excitación lumínica activo para desarrollar el barrido de la zona de estudio. A su vez, el sistema informático establece las condiciones de apertura o cierre de los obturadores 2s-2t-2u, estableciendo abierto el obturador 2s y cerrado los correspondientes a los otros dos láseres. Por medio del filtro neutro continuo 2m y utilizando el sistema medidor de potencia 2p se establece la potencia necesaria del láser 2a, previamente calculada, para poder establecer una irradiancia semejante a la radiación solar por la unión de los tres láseres.
4.- Focalización del haz láser sobre la superficie fotoactiva.
5 Aunque la distancia focal de una lente pueda ser un dato conocido por sus especificaciones, la focalización de la misma utilizando un procedimiento óptico para el posicionamiento físico exacto de la misma mediante la manipulación de los distintos elementos que actúan como soporte, tanto de la lente como de la superficie sobre la que se quiere focalizar el haz láser, es una tarea que no conduce a resultados
ID óptimos. Esto es debido a que en muchas ocasiones la capa fotoactiva se encuentra tras una o más capas inactivas que serían las que se focalizarían por métodos ópticos. La focalización del haz láser en el sistema que se presenta está basada en la detección de las más pequeñas heterogeneidades presentes en la superficie activa lo cual sólo se puede efectuar cuando la superficie iluminada es igual o menor al
15 tamaño de dichas heterogeneidades. Dado que el tamaño de la superficie iluminada es dependiente del nivel de focalización del haz láser sobre la superficie activa, la variación de la efectividad fotoconversora de la superficie activa por el acoplamiento entre el tamaño del haz láser incidente y la existencia de heterogeneidades en la superficie fotoconversora es empleado para la óptima focalización.
0
Se lleva a cabo mediante un programa informático que controla la utilización combinada de: (a) el posicionamiento de la lente de focalización 5a a partir del desplazamiento de la plataforma motorizada 5b mediante el envío de órdenes al controlador 9b, (b) el posicionamiento de la superficie fotoactiva Oa anclada en el5 soporte 6a a partir del desplazamiento individualizado de las plataforma motorizadas 6b y 6c mediante el envío de órdenes al controlador 9b, (c) la medida de la corriente de fotoconversión generada por la incidencia del haz láser sobre la superficie fotoactiva Oa a través del subsistema acondicionador de las señales medidas 8 y del conversor AJO 9a y (d) la medida de los valores de corriente generados por el0 fotodetector 8b a través del subsistema acondicionador de las señales medidas 8 y del conversor AJO 9a. El procedimiento de localización utilizado se basa en que cuando se coloca la lente de focalización 5a a una distancia distinta a la de su valor focal teórico, entonces se genera una reflexión especular no coincidente con la trayectoria de incidencia por lo que no es detectada por el sistema. De esta forma, el procedimiento utilizado por el programa informático es el siguiente:
1. - Posiciona la lente de focalización de forma que la distancia FI entre la lente 5a y el plano de la superficie activa Oa sea distinto al de la distancia focal teórica FT. Este posicionamiento a una distancia distinta de la focal teórica se hace mediante el envío de las adecuadas órdenes a la plataforma motorizada 5b.
2. - Se efectúa un desplazamiento lineal de la superficie activa 0a de forma que el haz láser incida a lo largo de un recorrido L entre las posiciones LI y LF, en el cual se encuentre alguna heterogeneidad que genere una diferencia en la eficacia conversora. Este desplazamiento se efectuará mediante pequeños saltos discretos de valor DL, de forma que para recorrer toda la distancia L sea necesario dar N saltos. El desplazamiento se efectúa enviando las adecuadas órdenes a las plataformas motorizadas 6a y 6b a través del controlador 9b.
3. - Para cada posición irradiada en cada nuevo salto de los N totales se efectúa una medida de la corriente generada 1G en la superficie fotoactiva Oa y de la potencia medida PL por la fotocélula de control 7b. Todos los valores de corriente generados por la superficie fotoactiva Oa y el fotodiodo 7b son medidos por el conversor AJO 9a después de su acondicionamiento en 8. El valor de la corriente IG es corregido por normalización a un valor de potencia incidente constante dividiendo por PL, obteniendo como valor normalizado de corriente generada IN. Después de completar totalmente el desplazamiento L se obtendrá un total de N+l datos de valores IN.
4. - A partir de la colección de los N+ l datos de IN se obtiene una nueva colección de datos DI formada a partir de restar cada dos datos contiguos. El primer elemento de esta nueva colección DI( 1) se corresponderá con la diferencia entre ΓΝ(1) menos ΓΝ(2), el segundo DI(2) a IN(2) menos IN(3) y así sucesivamente.
5. - La nueva colección de datos DI contará con N elementos a partir de los cuales se calculará la diferencia entre el de más valor y el de menos valor. El valor obtenido constituirá el primer elemento de una nueva colección de datos que llamamos MM.
6. - Se cambia la posición de la lente de focalización mediante el desplazamiento de una cierta cantidad DF de forma que si estaba a mayor distancia que la de su focalización teórica se acerque y si estaba más cerca se aleje. En esta nueva posición de la lente se repite todo el proceso definido en los puntos 2, 3, 4 y 5. De esta forma se obtiene el segundo punto de la colección MM.
7. - El proceso 6 se repite iterativamente hasta que nos encontremos a una distancia FF entre la lente de focalización y el plano de la superficie activa de forma que en el recorrido se haya sobrepasado la distancia teórica de focalización en una cantidad simétrica a la existente entre este punto y el punto inicial. Como resultado de este proceso iterativo se tendrá una colección de datos MM formada por tantos puntos como saltos de valor DF se hayan producido para cubrir la distancia entre FI y FF.
8. - La colección de datos MM relacionada con cada una de las posiciones de la lente de focalización se ajusta matemáticamente a una curva de pico tipo: (a) Pseudo Voigt II, definida como una combinación lineal de una campana de Lorentz y una campana de Gauss con coincidencia obligada de la posición del máximo de ambas campanas, (b) Pearson VII, (c) Lorentz o (d) Gauss. El valor calculado para la posición del máximo de la curva ajustada es la posición óptima de la lente de focalización FO.
9. - Se envían las órdenes oportunas al controlador 9b para que la plataforma motorizada 5b posicione la lente de focalización a la distancia FO. Puesto que la lente 5a utilizada es acromática, la posición de la misma que genera la mejor localización de la luz incidente es la misma para los tres láseres de excitación utilizados en el sistema.
5 5.- Medición de la propiedad fotodependiente y de la reflectancia especular para la primera radiación de excitación:
5.a.- Medida de la propiedad fotodependiente generada
Para medir la fotocorriente generada por el material o dispositivo con superficie fotoactiva el programa informático 9c realiza los siguientes pasos:
ID a) Envía las órdenes al controlador de los motores 9b de las plataformas motorizadas 6b y 6c para que el haz de excitación Oi incida sobre la esquina del paralelogramo definida como posición inicial del barrido.
b) Conduce por medio del cable apantallado 6d la fotocorriente generada por el dispositivo con superficie fotoactiva hasta el acondicionador de señales 8, el cual
15 transforma dicha medida de intensidad eléctrica en un valor de diferencia de potencial proporcional.
c) Conduce por medio del cable apantallado 3d la fotocorriente generada por el dispositivo medidor fotosensible 3c hasta el subsistema acondicionador de señal 8, el cual transforma dicha medida de intensidad eléctrica en un valor de diferencia de0 potencial proporcional. De esta forma se genera la señal de control de potencia de irradiación.
d) Mediante el sistema 9a, determina los valores numéricos proporcionados por el subsistema acondicionador de señal 8 tanto para la señal generada por el dispositivo fotoactivo 0a como por el sistema medidor fotosensible 3c. Este proceso5 se repite un número P de veces de forma que los P valores numéricos registrados por el conversor A/D 9a son enviados al sistema informático 9c que genera un valor promedio de todos ellos para ambas señales.
e) A continuación, normaliza la señal generada por el dispositivo fotoactivo en función de la señal de control de potencia medida por el sistema medidor0 fotosensible 3c. Este dato es guardado y constituye el primer valor de la matriz que va a representar la fotoconversión del dispositivo fotactivo. f) Envía las órdenes al controlador de motores 9b para que una de las plataformas motorizadas 6b o 6c posicione la superficie fotoactiva para que la incidencia del haz de excitación Oi se produzca en el siguiente punto de los N que definen la línea del barrido que se está desarrollando. A continuación se repiten los pasos b-e en esta nueva posición. Este procedimiento se repite hasta que se complete la línea de barrido en su totalidad.
g) Terminada esta primera línea, envía las órdenes a una de las plataformas motorizadas 6b o 6c para obtener la información correspondiente a la segunda línea del barrido según el procedimiento establecido en los puntos anteriores. Este procedimiento se repite hasta completar las M líneas de N puntos que definen la zona de estudio de la superficie del dispositivo fotoactivo.
5.b.- Medición de la reflectancia especular.
La colocación de la lente acromática de focalización 5a a una distancia exacta a la de su valor focal, gracias al procedimiento diseñado para tal fin descrito en el punto 4, genera una reflexión especular coincidente con la trayectoria incidente, esto implica que el haz reflejado llega de nuevo al divisor del haz 3a que debido a su disposición óptica hace que este haz se transmita a través de él según el camino óptico Oj, en el cual se coloca el sistema de medición 7 compuesto por el difusor 7a y el dispositivo de medición fotosensible 7b. La corriente generada al incidir el haz sobre el dispositivo de medición 7b se transporta mediante el cable apantallado 7c hasta el acondicionador de señales 8. Esta señal que se registra es la medida de la reflectancia especular del dispositivo fotoactivo. La repetición del paso 5.a pero utilizando la señal de reflectancia en lugar de la señal de fotocorriente generada por el dispositivo con superficie fotoactiva genera una matriz de datos que representa la variabilidad de la señal de reflectancia especular en la zona de estudio del dispositivo fotoactivo. 6.- Selección de la segunda radiación y repetición de los pasos descritos en el punto 5,
Una vez almacenados los MxN datos generados por medio del láser 2a, que generan un mapa de fotoconversión del dispositivo fotoactivo para dicha radiación, se define el segundo láser de excitación a utilizar. Para ello, el programa informático 9c controla la posición del elemento reflectante 2q mediante el sistema de rotación 2r que a su vez es controlado por el controlador 9b, estableciendo el láser 2b como el sistema de excitación lumínica activo para desarrollar el barrido de la zona de estudio. A su vez, el sistema informático cierra el obturador 2s y abre el correspondiente al láser 2b (2t). Por medio del filtro neutro continuo 2n y utilizando el medidor de potencia 2p se establece la potencia necesaria d sistema el láser 2b, previamente calculada, para poder establecer una irradiancia semejante a la radiación solar por la unión de la de los tres láseres. A continuación se repiten los pasos descritos en el punto 5 de este procedimiento para obtener otra matriz de datos de MxN puntos de fotoconversión del dispositivo fotoactivo excitado con el láser 2b, así como otra matriz de MxN puntos de la señal de reflectancia especular para dicho láser. 7.- Selección de la tercera radiación y repetición de los pasos descritos en el punto 5. Una vez almacenados los MxN datos generados por medio del láser 2b, que generan un mapa de fotoconversión del dispositivo fotoactivo para dicha radiación, se define el tercer láser de excitación a utilizar. Para ello, el programa informático 9c controla la posición del elemento reflectante 2q mediante el sistema de rotación 2r que a su vez es controlado por el controlador 9b, estableciendo el láser 2c como el sistema de excitación lumínica activo para desarrollar el barrido de la zona de estudio. A su vez, el sistema informático cierra el obturador 2t y abre el correspondiente al láser 2c (2u). Por medio del filtro neutro continuo 2o y utilizando el sistema medidor de potencia 2p se establece la potencia necesaria del láser 2c, previamente calculada, para poder establecer una irradiancia semejante a la radiación solar por la unión de la de los tres láseres. A continuación se repiten los pasos descritos en el punto 5 de este procedimiento para obtener otra matriz de datos de MxN puntos de fotoconversión del dispositivo fotoactivo excitado con el láser 2c, así como otra matriz de MxN puntos de la señal 5 de reflectancia especular para dicho láser.
8.- Composición de las imágenes de la variación de la fotoconversión y de la reflectancia especular a partir de las obtenidas con las tres radiaciones utilizadas.
A partir de las tres matrices obtenidas para la señal de fotocorriente generada con los
ID tres láseres de excitación utilizados, se compone una imagen de la zona de estudio en la que se representaría la señal fotogenerada por el dispositivo con superficie fotoactiva cuando este fuese irradiado con una fuente de luz semejante a la radiación solar. Es decir, obtenemos un mapa de la variabilidad de la fotocorriente generada por la superficie activa en la zona de estudio definida previamente. De la misma
15 manera, es posible obtener un mapa de la variabilidad de la señal de reflectancia especular del dispositivo fotoactivo.
ZD

Claims

Reivindicaciones
1. - Sistema para el mapeo de la eficiencia de superficies fotovoltaicas bajo condiciones de irradiación solar, que comprende:
a) un subsistema de excitación que comprende al menos tres fuentes de emisión láser que siguen un camino óptico hasta el material a estudiar pasando por diferentes elementos ópticos,
b) un subsistema que permite la elección de la radiación láser activa que incide sobre el material a estudiar en cada momento,
c) un subsistema para medir y establecer la potencia de irradiación de cada una de las tres fuentes de excitación,
d) un subsistema de sujeción del material o dispositivo a estudiar, e) un subsistema y procedimiento para la perfecta focalización de las tres radiaciones láser sobre la superficie fotodependiente del material o dispositivo a estudiar,
f) un subsistema de elementos electrónicos para controlar los movimientos de la lente de focalización, los desplazamientos del material a estudiar, y del sistema para la elección de la radiación láser activa mediante el concurso de un ordenador y un programa informático,
g) un subsistema de elementos electrónicos para medir la reflectancia especular y la fotoseñal generada por el material o dispositivo a estudiar.
2. - Un sistema según reivindicación 1, caracterizado por la capacidad de medir la variabilidad de la fotoseñal generada por el dispositivo fotovoltaico con al menos tres fuentes de irradiación, con emisión de al menos una fuente en la zona del rojo, otra en la zona del verde y otra en la zona del azul, cuya unión generaría la iluminación solar, permitiendo obtener una aproximación de la fotorrespuesta del dispositivo para iluminación solar.
3.- Un sistema según reivindicación 1, en el cual al menos tres láseres pueden actuar como fuente de excitación del material o dispositivo con propiedades fotodependientes a estudiar.
5 4.- Un sistema según reivindicaciones 1 y 3, que comprende un subsistema capaz de establecer un láser de excitación activo sobre la superficie del material o dispositivo a estudiar.
5. - Un sistema según reivindicaciones 1 y 3, capaz de establecer las potencias de ID irradiación para cada uno de los láseres de excitación tales que la unión de las radiaciones generasen una radiación equivalente a la radiación solar.
6. - Un sistema según reivindicación 1, en el que el camino óptico de la radiación de excitación está configurado de tal forma que incide sobre la superficie del material a
15 estudiar, incluyéndose en el un divisor de haz, un expansor de haz, un diafragma y una lente de focalización acromática.
7. - Un sistema según reivindicación 1, en el que la lente acromática de focalización está situada sobre una plataforma motorizada capaz de ser controlada por un D ordenador y un programa informático, siendo dicha lente acromática desplazable a lo largo del camino óptico.
8. - Un sistema según reivindicación 1, en el que la incidencia del haz en diferentes puntos se realiza manteniendo fijo el haz incidente y produciendo el movimiento del
25 material o dispositivo a estudiar.
9. - Un sistema según reivindicaciones 1 y 8, en el que el material o dispositivo con superficie fotodependiente está montada sobre dos plataformas motorizadas controladas por ordenador que producen movimientos independientes y 0 perpendiculares entre sí, manteniendo siempre la superficie fotoactiva perpendicular al eje óptico del sistema.
10. - Un sistema según reivindicación 1, en el que todos los elementos movibles presentan una capacidad para reposicionarse en un punto concreto con un error inferior a 0.1 μπι.
5
1 1. - Un sistema según reivindicación 1, en el que la radiación no principal emergente del divisor de haz incide en un detector fotosensible que genera una señal eléctrica que da información de la potencia de irradiación previo paso por un difusor.
ID 12.- Un sistema según reivindicación 1, en el que la disposición de los elementos ópticos y del material o dispositivo a estudiar es tal que la radiación reflejada por dicho dispositivo retorna por el camino óptico principal transmitiéndose a través del divisor de haz e incidiendo, previo paso por un difusor, en un detector fotosensible. Este detector genera una señal eléctrica que da información sobre la magnitud de la
15 radiación reflejada por el material o dispositivo a estudiar (reflectancia especular).
13. - Un procedimiento para el estudio de superficies con propiedades dependientes de la irradiación fotónica, que utiliza la instrumentación según reivindicación 1, por el que se puede estudiar la respuesta de superficies fotoactivas planas con al menosD tres fuentes de excitación con tal potencia que generan una envolvente de irradiación similar a la radiación solar.
14. - Un procedimiento según reivindicaciones 1 y 13, caracterizado porque permite elegir una de las tres fuentes de excitación como fuente activa y de fijar y medir la5 potencia de emisión de dicha fuente tal que es la adecuada para generar una radiación similar a la radiación solar por la composición de la radiación generada por las tres fuentes.
15. - Un procedimiento según reivindicaciones 1 y 13, caracterizado porque el haz deD la fuente de excitación se focaliza de forma automatizada en cada punto de la superficie fotodependiente a estudiar.
16. - Un procedimiento según reivindicaciones 1, 13 y 15, caracterizado porque para conseguir la focalización óptima en cada punto se utiliza un protocolo que implica la obtención de la fotorrespuesta lineal a varias distancias de la lente focal acromática en torno a la distancia focal teórica, un análisis matemático de dicha información y la deducción de la distancia óptima de focalización.
17. - Un procedimiento según reivindicaciones 1, 13, 15 y 16, caracterizado porque el análisis matemático del protocolo implica obtener señales de fotorrespuesta a diferentes distancias de la lente focal en torno a la distancia focal teórica cuando se efectúa un barrido lineal sobre la superficie fotoactiva de forma que esta incluya algún tipo de heterogeneidad.
18. - Un procedimiento según reivindicaciones 1, 13, 15, 16 y 17, caracterizado5 porque los datos de fotorrespuesta frente a la distancia se ajustan a una función de pico para determinar la posición de máxima variación.
19. - Un procedimiento según reivindicaciones 1, 13, 15, 16, 17 y 18, caracterizado porque la función de pico puede ser una función Pseudo Voigt-II. Pearson VII, de0 Lorentz o de Gauss.
20. - Un programa informático que, según la reivindicación 1 y los procedimientos 13, 14, 15, 16, 17, 18 y 19, es capaz de desarrollar todos estos procedimientos según una lógica informática adecuada.
5
21. - Un programa informático que según las reivindicaciones 1, 2, 4, 5 y 20, es capaz de medir la fotorrespuesta de un material o dispositivo con propiedades fotodependientes en una zona previamente designada, utilizando al menos tres fuentes de excitación diferentes, registrando cada una de las matrices de datosG obtenidas, y representando en un diagrama tridimensional el valor de la propiedad 3D fotodependiente con respecto a las coordenadas de desplazamiento del material o dispositivo con superficie fotoactiva.
22. - Un programa informático que según las reivindicaciones 1, 2, 4, 5 y 20, es capaz 5 de establecer en cada momento una de las fuentes de excitación como la fuente activa con la cual se va a obtener la fotorrespuesta del material o dispositivo con superficie fotoactiva.
23. - Un programa informático que según las reivindicaciones 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9, 10 y 10 20, es capaz de detectar la posición en la que se encuentran el sistema de rotación para la elección de la fuente de excitación activa, las bases móviles de las plataformas motorizadas de posicionamiento de la superficie con propiedades fotodependientes y la base móvil de la plataforma motorizada de posicionamiento de la lente de focalización.
15
24. - Un programa informático que según las reivindicaciones 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 20 y 23, es capaz de modificar la posición del sistema de rotación para la elección de la fuente de excitación activa, las bases móviles de las plataformas motorizadas de posicionamiento de la superficie con propiedades fotodependientes y la base móvil0 de la platafonna motorizada de posicionamiento de la lente de focalización, y controlar que las nuevas posiciones son las deseadas.
25. - Un programa informático que según las reivindicaciones 1, 2, 11 , 12, 17, 20 y 21, es capaz de adquirir la información suministrada por el detector fotosensible que5 mide la potencia de irradiación, por el detector fotosensible que mide la radiación reflejada por el material o dispositivo con superficie fotoactiva, así como la información suministrada por dicho dispositivo al transforma la radiación incidente en señal eléctrica. 0
26.- Un programa informático que según las reivindicaciones 1, 20, 21 y 25, es capaz de componer un diagrama tridimensional del valor de la propiedad fotodependiente del material o dispositivo con superficie fotoactiva a partir de los diagramas tridimensionales obtenidos para cada una de la fuentes de excitación presentes en el sistema.
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