本發(fā)明涉及一種用于太陽能電池的QE測試裝置及測試方法，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽能發(fā)電裝置又稱為太陽能電池或光伏電池，可以將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，其發(fā)電原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。

綜合分析太陽能電池的參數(shù)信息對于提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率越來越重要，綜合測量太陽能電池的量子效率（QE）是獲得上述參數(shù)的一種重要途徑?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般采用QE測試裝置來進(jìn)行量子效率測試?，F(xiàn)有的QE測試裝置是一種專業(yè)的失效分析設(shè)備，主要具有測試反射率（REF）、透射率和QE測試等功能。

現(xiàn)有的QE測試裝置主要包括光源、聚光鏡、積分球、探針、反射率測試平臺和QE測試平臺?，F(xiàn)有的QE測試裝置的測試過程如下：（1）在測試反射率時(shí)，先將待測電池片固定于反射率測試平臺3上，將光源射出的光通過聚光鏡聚集后射入積分球4內(nèi)，將積分球出光口1抵于待測電池片2上，即可測得所述積分球出光口籠罩區(qū)域的電池片的反射率（將上述積分球出光口籠罩區(qū)域標(biāo)記為A區(qū)域），參見附圖1所示的示意圖；（2）在待測電池片上標(biāo)記上述A區(qū)域；（3）進(jìn)行QE測試，先將上述待測電池片2轉(zhuǎn)移至QE測試平臺6上，安裝探針5，然后將聚光鏡聚集后的光線通過反光鏡射入待測電池片上的A區(qū)域（反光鏡設(shè)于積分球4的一側(cè)），完成測試，參見附圖2所示的示意圖。

然而，在上述QE測試過程中，需要反復(fù)調(diào)整待測電池片位置，使光照射到A區(qū)域，以使得測試QE位置與REF位置對齊。顯然，該調(diào)整過程非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且極易出現(xiàn)測試不準(zhǔn)的情況。此外，實(shí)際測試過程中還會存在如下問題：(1) 由于測試一般都是多次重復(fù)進(jìn)行的，因此需要準(zhǔn)備多片待測電池片，然而，由于上述現(xiàn)有測試方法中需要將待測硅片從一個(gè)測試平臺轉(zhuǎn)移到另一個(gè)測試平臺，極易出現(xiàn)拿錯(cuò)待測電池片的情況，或者，極易出現(xiàn)一個(gè)測試項(xiàng)目未完成而被其他測試人員拿去做其他測試項(xiàng)目的情況，導(dǎo)致混亂；(2) 在進(jìn)行QE測試時(shí)，由于需要使光照射到A區(qū)域，因此，光路的調(diào)整是非常限制的，然而，由于需要在待測電池片上壓設(shè)探針，因此還要避免探針及其相應(yīng)的支架等機(jī)構(gòu)遮擋光線，這在光路調(diào)整困難的情況下是很難實(shí)現(xiàn)的，給測試工作帶來了實(shí)際的困難。

因此，開發(fā)一種用于太陽能電池的QE測試裝置及測試方法，以簡化反射率和QE測試，提高測試效率，顯然具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種用于太陽能電池的QE測試裝置及測試方法。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于太陽能電池的QE測試裝置，主要由光源、聚光鏡、積分球、探針和QE測試平臺組成；所述積分球具有積分球出光口；

所述探針為圓弧形探針排，該圓弧所對應(yīng)的圓心角小于360度；

當(dāng)探針排安裝于積分球出光口時(shí)，積分球出光口出來的光圍設(shè)于圓弧形探針排之內(nèi)；

當(dāng)探針排安裝于積分球出光口時(shí)，所述圓弧形探針排所在的圓與積分球出光口所在的圓重合，或者，上述2個(gè)圓的直徑差小于5mm且2個(gè)圓的圓心距小于5mm。

本發(fā)明對探針進(jìn)行了改進(jìn)，將其設(shè)計(jì)成圓弧形探針排，并將其設(shè)于積分球出光口處，從而不僅簡化了設(shè)備，更關(guān)鍵的是實(shí)現(xiàn)了QE測試工序可以在反射率測試工序的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行，而不需要像現(xiàn)有技術(shù)中更換測試平臺和測試光路，從而大大簡化了測試過程，打破了現(xiàn)有技術(shù)中長期以來的測試程序和思維定式，大大提高了測試效率。

所述圓弧形探針排的圓弧缺口應(yīng)當(dāng)盡可能小，但不能形成封閉的圓形，因此圓弧所對應(yīng)的圓心角小于360度；因?yàn)樾纬煞忾]圓形會干擾電流信號的收集，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；而缺口盡可能小是為了確保光通量的損失，確保測試的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，所述圓弧形探針排的圓弧所對應(yīng)的圓心角為250~359度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述圓弧形探針排的圓弧所對應(yīng)的圓心角為320~350度。

上述技術(shù)方案中，所述探針排包括探針支架和設(shè)于探針支架上的復(fù)數(shù)個(gè)探針，所述探針彈性連接于探針支架上，使得當(dāng)探針排安裝于積分球出光口時(shí)，探針相對于積分球出光口具有上下運(yùn)動的自由度。此處，也可以將探針固定于探針支架上，而將探針排彈性連接于積分球出光口上，從而使得探針相對于積分球出光口具有上下運(yùn)動的自由度?；蛘?，將探針支架和積分球出光口設(shè)計(jì)為一體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，探針排上有盡可能多的探針，優(yōu)選的，探針數(shù)目為20根以上，以保證有針扎到細(xì)柵線上搜集電流。探針表面為尖狀，從而可以扎透柵線和氮化硅膜盡量減少接受光生電流的損失。

上述技術(shù)方案中，探針露出探針支架的部分要小一些，防止積分球出光口出來的光露出圓弧形探針排之外；并且要求探針扎入電池片內(nèi)，確保探針和待測電池片能導(dǎo)通。

優(yōu)選的，所述探針支架為EVA柔性支架。即探針外圍由柔性材質(zhì)（如EVA)包裹，該EVA柔性支架有兩個(gè)功能，一是可以便于固定探針，二是可以遮擋積分球出光口出來的光。探針通過非透光材料環(huán)繞固定，且露出部分的探針盡可能小，只要能確保探針和待測電池片能導(dǎo)通即可。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述EVA柔性支架為導(dǎo)電支架，該導(dǎo)電支架與其上的探針電連接。優(yōu)選的，導(dǎo)電支架的外部設(shè)有連接導(dǎo)線，該連接導(dǎo)線的尾端可以設(shè)置一根直徑為2mm長為3cm的金屬棒，測試時(shí)與QE負(fù)極的鱷魚夾相連。當(dāng)然，只要將導(dǎo)電支架與外部的電源實(shí)現(xiàn)電連接即可。此處的EVA柔性支架也可以不導(dǎo)電，此時(shí)，可以額外設(shè)置一導(dǎo)電層，將探針電連接起來，最后通過連接導(dǎo)線引出亦可。

優(yōu)選的，所述探針排套接于或插接于積分球出光口上，構(gòu)成可拆卸式連接結(jié)構(gòu)。例如，可以在圓弧形探針排上連接一彈性件，使其構(gòu)成一個(gè)彈性環(huán)，從而可以套接于積分球出光口上。當(dāng)然，也可以在圓弧形探針排的外圍再設(shè)置一個(gè)彈性環(huán)，將探針排綁在積分球出光口上。當(dāng)時(shí)，也可以將探針排固定于積分球出光口上。

上述技術(shù)方案中，還包括具有真空吸片作用的輔助測試平臺。輔助測試平臺可以設(shè)置真空吸孔，以此來吸附固定待測電池片。輔助測試平臺是在QE測試平臺無法應(yīng)用于測試反射率工序的情況下出現(xiàn)的。因?yàn)椋F(xiàn)有的QE測試平臺非常笨重，可能無法豎立起來，此時(shí)需要額外設(shè)置輔助測試平臺。但此時(shí)，在進(jìn)行QE測試工序時(shí)，仍然需要將其與QE測試平臺電連接，因?yàn)镼E測試平臺具有信號整合的作用。這一點(diǎn)是發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的。

本發(fā)明同時(shí)請求保護(hù)一種由上述用于太陽能電池的QE測試裝置的使用方法，包括如下步驟：

(1) 將待測電池片固定于QE測試平臺上，然后將積分球出光口抵于待測電池片上，并使探針排的探針接觸待測電池片，然后調(diào)節(jié)光路，將光源射出的光通過聚光鏡聚集后射入積分球內(nèi)，進(jìn)行反射率測試；

(2) 反射率測試結(jié)束之后，直接進(jìn)行QE測試。

本發(fā)明可以在反射率測試的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行QE測試，采用的都是積分球出光口籠罩區(qū)域，因此可以避免現(xiàn)有技術(shù)中反復(fù)調(diào)整光路以獲得同一測試區(qū)域的問題。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中，將待測電池片固定于輔助測試平臺上，進(jìn)行反射率測試；在進(jìn)行步驟(2)的QE測試時(shí)，先將輔助測試平臺與QE測試平臺進(jìn)行電連接。其中，將輔助測試平臺與QE測試平臺進(jìn)行電連接也可以放在步驟(1)中進(jìn)行，即事先將QE測試需要的電路都連接好。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于太陽能電池的QE測試裝置及測試方法，采用本發(fā)明的測試裝置可以一次上片后就可以全程完成反射率和QE/IQE測試，反射率和QE/IQE測試可以在相同光路中進(jìn)行，而不用像現(xiàn)有技術(shù)中來回調(diào)整光路，避免了現(xiàn)有技術(shù)中反射率測試位置和QE測試位置實(shí)際難對應(yīng)的缺點(diǎn)，從而大大提高了測試效率和工作效率，取得了顯著的效果；

2、本發(fā)明的測試方法簡單易行，與現(xiàn)有的測試方法相比，本發(fā)明的測試方法無需調(diào)整光路、無需更換測試平臺、無需對準(zhǔn)兩次的測試位置，而實(shí)驗(yàn)證明：本發(fā)明的方法測得的測試數(shù)據(jù)與現(xiàn)有技術(shù)的方法測得的測試數(shù)據(jù)非常吻合，說明本發(fā)明的方法可以得到準(zhǔn)確可靠的測試數(shù)據(jù)；

3、本發(fā)明的測試裝置的結(jié)構(gòu)簡單，操作工藝簡單，可以快速移植到工業(yè)化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明對比例一中反射率測試的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明對比例一中QE測試的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中探針排的俯視圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一中探針排的剖視圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例和對比例的數(shù)據(jù)對比圖。

其中：1、積分球出光口；2、待測電池片；3、反射率測試平臺；4、積分球；5、探針；6、QE測試平臺；7、探針排；8、輔助測試平臺；9、金屬棒；10、探針支架；11、光源；12、聚光鏡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步描述。

實(shí)施例一：

參見圖3~6所示，一種用于太陽能電池的QE測試裝置，主要由光源11、聚光鏡12、積分球4、探針和QE測試平臺6組成；所述積分球具有積分球出光口；

所述探針為圓弧形探針排7，該圓弧所對應(yīng)的圓心角為350度；

所述探針排與所述積分球出光口構(gòu)成可拆卸式連接結(jié)構(gòu)，且當(dāng)探針排安裝于積分球出光口時(shí)，該圓弧形探針排所在的圓與積分球出光口所在的圓重合，

所述探針排包括探針支架10和設(shè)于探針支架上的復(fù)數(shù)個(gè)探針，且當(dāng)探針排安裝于積分球出光口時(shí)，所述探針相對于積分球出光口具有上下運(yùn)動的自由度。

所述探針彈性連接于探針支架上，使得當(dāng)探針排安裝于積分球出光口時(shí)，探針相對于積分球出光口具有上下運(yùn)動的自由度。所述探針支架為EVA柔性支架。所述EVA柔性支架為導(dǎo)電支架，該導(dǎo)電支架與其上的探針電連接，導(dǎo)電支架的外部設(shè)有連接導(dǎo)線。該連接導(dǎo)線的尾端可以設(shè)置一根直徑為2mm長為3cm的金屬棒9，測試時(shí)與QE負(fù)極的鱷魚夾相連。

所述探針排套接于積分球出光口上，構(gòu)成所述可拆卸式連接結(jié)構(gòu)。

還包括輔助測試平臺8。輔助測試平臺還可以設(shè)置真空吸孔，以此來吸附固定待測電池片。輔助測試平臺是在QE測試平臺無法應(yīng)用于測試反射率工序的情況下出現(xiàn)的。因?yàn)?，現(xiàn)有的QE測試平臺非常笨重，可能無法豎立起來，此時(shí)需要額外設(shè)置輔助測試平臺。但此時(shí)，在進(jìn)行QE測試工序時(shí)，仍然需要將其與QE測試平臺電連接，因?yàn)镼E測試平臺具有信號整合的作用。

上述QE測試裝置的使用方法，包括如下步驟：

(1) 將待測電池片固定于輔助測試平臺上，然后將探針組安裝于積分球出光口上，將積分球出光口抵于待測電池片上，并使探針組的探針接觸待測電池片，然后將輔助測試平臺與QE測試平臺進(jìn)行電連接；

然后調(diào)節(jié)光路，將光源射出的光通過聚光鏡聚集后射入積分球內(nèi)，進(jìn)行反射率測試；

(2) 反射率測試結(jié)束之后，直接進(jìn)行QE測試。

對比例一：

采用現(xiàn)有的QE測試裝置進(jìn)行測試，現(xiàn)有的測試裝置的工作原理圖可以參見附圖1和2所示?，F(xiàn)有的QE測試裝置的測試過程如下：

（1）在測試反射率時(shí)，先將待測電池片固定于反射率測試平臺3上，將光源射出的光通過聚光鏡聚集后射入積分球4內(nèi)，將積分球出光口1抵于待測電池片2上，即可測得所述積分球出光口籠罩區(qū)域的電池片的反射率（將上述積分球出光口籠罩區(qū)域標(biāo)記為A區(qū)域），參見附圖1所示的示意圖；

（2）在待測電池片上標(biāo)記上述A區(qū)域；

（3）進(jìn)行QE測試，先將上述待測電池片2轉(zhuǎn)移至QE測試平臺6上，安裝探針5，然后將聚光鏡聚集后的光線通過反光鏡射入待測電池片上的A區(qū)域（反光鏡設(shè)于積分球4的一側(cè)），進(jìn)行QE測試，參見附圖2所示的示意圖。

將實(shí)施例和對比例得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，參見圖6所示，實(shí)驗(yàn)測得兩條曲線比較接近，除了在短波一小段差別，QE測試本身有2%的偏差，短波段的偏差在可接受的誤差范圍之內(nèi)，因此兩次測試的數(shù)據(jù)基本吻合，說明采用本發(fā)明的方法測試的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確和可靠的。