用iKon-M PV Inspector对太阳能电池的表征

图1 -电致发光测量的实验装置该电池被放置在相机下方，并从两侧电接触。

太阳能电池发光特性的测定是一种重要的表征手段。典型的太阳能电池通常有缺陷，这些缺陷限制了电池的效率或寿命。这些缺陷中的许多都可以通过发光成像来可视化，因此通过使用这种技术，可以优化制造过程以生产更好的电池。

发光成像利用了太阳能电池中激发载流子的辐射带间重组。发射的光子可以用灵敏的CCD相机捕捉，以获得细胞内辐射重组分布的图像。这种分布是由局部激发水平决定的，可以检测到电损耗，例如，可以用来绘制少数载流子[1]的扩散长度。由于发射光的强度非常低，且为近红外线，因此相机必须在900 ~ 1100 nm的波长范围内具有较高的灵敏度，且热噪声小。安铎iKon-M BR-DD相机以非常合适的1024 x 1024像素分辨率满足了所有这些要求。

图2 -叠层组件中的太阳能电池的视觉图像。

整个装置由塑料布包围，不允许任何环境光线进入。摄像机放置在样品上方的线性舞台上，以允许不同的显示窗口，使样品尺寸为2 x 2到21 x 21 cm2的测量成为可能。物镜可以安装间隔环以获得详细的近距离图像。对于电致发光图像，太阳能电池通过其金属触点通过可编程电源提供外部激励电流，同时相机拍摄发射光子的图像。典型的曝光时间在1到60秒之间。该电源可以在IV特性的所有四个象限内提供定义的电流或电压，从而在未来实现结合电光激发的发光图像。

图3 -在20mA/cm2激发电流密度和曝光时间为1秒下，12:5 x 12:5 cm2多晶电池的电致发光图像。

电致发光成像技术可用于检测晶体硅太阳能电池中的多种缺陷，如裂纹、晶界、触点断裂和分流[2]。它还可以得到串联电阻[3]和扩散长度[1]的绝对映射。在图2和图3中，显示了一个多层实验室原型模块的一个多晶体3 x 3 cm2单元的照片和电致发光图像。电致发光图像清楚地显示了细胞左半部分的裂缝，这在照片中是不可见的。该裂纹是在模块层压时引入的，使整个模块的电流降低了~25%。串联电阻的影响也可以在图3中看到，随着辐射强度沿接触手指向细胞边界和在这些手指之间的区域下降。图4和图5显示了相同的单元格，曝光时间为1秒和10秒(注意不同的计数尺度)。质量上的差异非常小，这表明即使在太阳能电池大规模生产所需的内联测量的短曝光时间内，相机也可以提供高质量的图像。