b1500a 使用B1500A对太阳能光伏电池进行IV和CV特性

使用B1500A对太阳能光伏电池进行IV和CV特性表征
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使用B1500A对太阳能光伏电池进行IV和CV特性表征
用於建立太陽能電池DC及AC行為模
型的等效電路不同。圖1顯示出上述
的兩種等效電路模型。
DC等效電路用於描述太陽能電池的
靜態行為，通常是由一電流源、一pn
接面二極體並聯一分流電阻(Rsh)以及
一串聯電阻(Rs)所組成。電流源作為
由光注入電子的模型。Rs是太陽能電
池的總歐姆電阻，主要為其本體電阻
值。Rs阻值越小，太陽能電池效益越
高。Rsh視雜散電流而定，例如：重組
電流及圍繞元件邊緣的漏電流。此種
情況下，Rsh阻值越大，代表太陽能電
池效益越高，因雜散電流已降低。
AC等效電路模型是採用三元件模型。
AC等效電路包含一並聯電容(Cp)、
一並聯電阻(rp)及一串聯電(rs)。AC
等效電路可用於描述太陽能電池的
動態行為。Cp包含並聯的過渡電容
(Ct)及擴散電容(Cd)，視施加的電壓而
定。此外，Cd亦視AC信號頻率而定。
rp電阻是由Rsh及動態電阻(Rd)並聯而
成，亦隨電壓而變化。
也因此促成以替代材料為基底的太陽
能電池研發，例如：Cu(In,Ga)Se2(銅
銦鎵硒，CIGS)太陽能電池及染料敏
化太陽能電池(DSC)，希望藉此改善
轉換效益並降低成本。
雖說目前正進行多種類型太陽能電池
的研發，然而現今絕大部分的太陽能
電池建構仍是以單晶矽、大粒徑多晶
矽及非晶矽為主力。矽是一種地球存
量豐富的材料，高度穩定並具有極佳
均衡性的電子、物理及化學性質，
合適大量生產。這些特性不僅使矽成
為微電子的佳材料，亦奠定了矽在
太陽能電池中的主導地位。然而，雖
說矽質太陽能電池的效能仍有改善的
空間，但也已趨近其理論極限。此外，
對太陽能電池的潛在要求，尋求佳
化太陽能電池效益時所需的高品質、
純矽晶格亦超出目前生產製造能力。
B1500A主機擁有10個模組插槽，各
插槽均可支援不同的模組類型。其中
包括電源/監控單元(SMU)、多重頻
率電容量測單元(MFCMU)、一組波
形產生器/快速量測單元(WGFMU)
及一組高電壓半導體脈衝產生器單元
(HV-SPGU)。此外，每一部B1500A
主機包含一組接地單元(GNDU)；
GNDU的作用如同一主動式接地，永
遠保持±4.2A電流的0V電位。使用
這些模組及接地單元，您可以執行多
種不同的參數測試-自基本的IV及電
容特性化量測超快速IV時域量測。
IV量測能力
如先前所述，Isc,Jsc,Voc,Pmax,Imax,Vmax,
FF,η,Rsh及Rs等基本太陽能池參數
均可由基本IV量測中測定。B1500A
SMU可進行所有四個象限的太陽能電
池IV量測，請見以下敘述。
SMU是一單端裝置，由一電流源、一
電壓源、一電流表、一電壓表及數個
開關所組成(請參見圖9)。
MPSMUHPSMUHRSMU
供應／量測的大值
(絕對值)
電流100mA1A100mA
電壓100V200V100V
量測的小解析度電流10fA10fA1fA
電壓0.5μV2μV0.5μV
大功率2W14W2W
表3.SMU量測功能比較
SMU可評估所有四個象限的元件IV
特性，在不使用任何外部開關的情形
下容許進行亮IV特性及暗IV特性的
量測(請參見圖10)。SMU不僅具有
供應/量測電壓或電流的能力，亦擁
有相對應限壓或限流的功能，以避免
元件損壞。例如，當SMU處於電壓
源模式時，您可以電流上限值，
以避免大電流流入待測元件(DUT)內。
B1500A可支援三種類型的SMU：
中功率SMU(MPSMU)、高功率SMU
(HPSMU)及高解析SMU(HRSMU)。如
此可供您為待測元件類型選擇適當的
SMU。表3摘要出不同的SMU量測
能力，圖11則顯示出各SMU可供應
/量測的電流/電壓量。

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