第二十四章 性能测试

“接下来，我们检验一下学弟的成果如何吧。”陈婉清道。

“学姐你放心，肯定没问题的。”许秋自信满满。

“好呀，那我拭目以待，”陈婉清道：”先教你如何测试。”

顺着学姐的指引，许秋看向蒸镀机器右边的一套仪器。

一台电脑、一个带数显面板的盒子、一个集成了八只探针的元件，一个黑色的罩子；

最显眼的是一个探照灯状的半球体，嵌在手套箱的底部，旁边的铭牌上标注着“sol3aclassaaasolarsitor，a型太阳模拟器”。

陈婉清没有急着介绍仪器，而是从原理开始：

“测试过程，简单来说，就是用模拟的太阳光，照射电池器件。

在此期间，用线性电压扫描，从而得到电流密度随电压变化的曲线，即j-v特性曲线。

通过j-v特性曲线，可以计算得到器件的短路电流密度jsc、开路电压voc和填充因子ff。

此外，还有输入功率密度，我们模拟的是abview编写的。”陈婉清道。

许秋打开软件，发现软件界面没有什么花里胡哨的东西，非常简洁。

左上方是参数设置区域，左下方是图像显示区域，有横纵两根坐标轴，横轴是电压，单位是伏特，纵轴是电流密度，单位是安培每平方厘米；

右上方是测试结果显示区域，包括jsc、voc、ff、pce四项，右下方是暗态补偿、启动、停止按钮。

参数有默认值，基本上已经设置好了。

起始扫描电压-1伏特，最大电压1伏特，扫描间隔0.01伏特，电池面积0.09平方厘米，暗态补偿0，当前测试条件为暗态。

熟悉了软件界面后，许秋看向电脑旁边的带数显面板的盒子，问道：

“学姐，这个是什么？用来测试电流的吗？”

“很聪明嘛，”陈婉清道：“这个是keithley2400源表，它可以提供高度稳定的直流电压，同时实时测试通过的电***度可达1皮安，也就是十的负12次方安培。”

许秋按下源表的启动键，在“滴”的一声后，仪器启动，两个数显面板亮起，分别显示电流和电压。

随后，他开始安装基片。

先取了一片标有“1:1:0，1200r”的氧化锌基片，将基片的背面，也就是玻璃面向下，放置在太阳模拟光源的上方平台。

平台上有一凹槽，基片刚好可以卡进去，并且正对着模拟光源半球面的上方，

在开启光源后，光就可以透过玻璃，垂直照射到有效层上，发生光电转换，产生光电流。

接着，他取来带着八只探针的元件，将其用支架连接，探针朝下，压在基片上方。

元件外面连接有两组导线，每组导线一黑一红，共四根，以“四线法”的方式与keithley源表连接着。

八根探针彼此平行，左右各三根，上下各一根。

这些探针刚好可以扎在电池器件的边缘。

其中左右六根探针，刚好扎在器件的六组铝电极的末端，而上下两根则扎在ito电极上。

其实六个电池的ito电极是共用的，只需要一根探针即可，但出于美观、防止探针意外断裂等方面的考虑，还是设计成了两根。

最后，许秋用黑色的罩子，将太阳模拟光源连同基片、探针元件一起罩起来。

“好啦，可以准备测试了，”陈婉清道：“测试分为两种，光照和暗态，一般需要先测试一次暗态，然后再持续进行光照下的测试。”

“因为暗态下，电池器件也会产生少量电流，这部分电流不是因为光照而产生的，所以需要扣除。

虽然在一般情况下，即使不扣除对结果的影响也不大，但是为了保证结果的严谨性，这个步骤不能省略。”

“好的。”许秋点击软件的启动按钮。

“滴。”

源表开始工作，左侧的电压值以0.01伏特的间隔，从-1伏特开始，不断跳动增加；

右边电流开始是负值，且只有微安级别，在电压达到0.64伏特后，转为正值，并迅速提高。

扫描结束，得到结果。

暗态下，短路电流密度只有-0.0018毫安每平方厘米，光电转换效率为0.0033%。

许秋点击暗态补偿后，左上角的暗态补偿自动变为-0.0033%。

看到短路电流密度为负值，他疑惑道：“学姐，这个jsc为什么是负值呢，文献中都是正值。”

“这是测试方法导致的，我们给电池提供的是一个反向的偏压，用来抵消它产生的光生电流，因此测得的电流就是负值，代表电流方向与电压方向相反。而在电池器件实际工作的时候，就是正值了。”陈婉清道。

许秋若有所思的点点头。

然后，他将软件的测试条件更改为亮态，打开模拟光源的灯光控制开关。

“啪”的一声响，黑色罩子底部透出一丝丝光线。

许秋点击启动按钮，电压扫描过后，得到亮态j-v特性曲线。

软件界面的右边，显示有四项光电参数，短路电流密度为-11.02毫安每平方厘米，开路电压为0.65伏特，填充因子为0.60，光电转换效率为4.30%。

“学弟，厉害啊！”看到实验结果，陈婉清略显激动道：“第一次做器件就成功啦。”