紫外可见光谱法研究光伏电池

近些年来，寻找环境问题解决方案日益成为全球亟待解决的主要难题。鉴于化石燃料资源正在迅速耗竭及其对环境造成严重破坏，发展替代性能源产品已经成为当务之急。

太阳是清洁能源的一个丰富来源，可通过光伏系统，将太阳光转化为直流电能从而为我们所用。近年来各国都在积极推动可再生能源应用，因此，光伏产业发展十分迅速。今年是“十四五”开局之年，在国家政策的支持下，在“碳达峰”、“碳中和”的目标要求下，光伏行业将迎来更大的发展。

光伏转换技术的发展和进步需要在化学、电子、机械和光学等方面对整个过程的各个阶段进行表征，大量的研究工作仍然在进行中。紫外/可见/近红外光谱仪在光学性质研究中有着重要的应用。

配有150mm积分球的LAMBDA 1050+紫外/可见/近红外分光光度计

使用LAMBDA 1050+紫外/可见/近红外分光光度和150mm积分球，可以测量样品在200~2500nm范围内的透过率、反射率和吸光度。

积分球的内表面使用Spectralon高分子材料制成，其反射率接近100%。150mm积分球的窗口面积占内反射表面比值小于2.5%。窗口面积比例越低，测量结果的精密度越高。60mm积分球的窗口面积比大约为7%。

透射率和反射率

积分球测量：透射模式（上）和反射模式（下）

积分球内部的检测器（可见光区域使用光电倍增管，近红外光区域使用PbS检测器）被Spectralon材料制成的挡板所保护，避免直接反射光线进入检测器，从而保证测试结果的准确度。在进行反射率测量时，可以打开镜面反射侧翼，将镜面反射光线排除，从而只测量漫反射光线。在进行透射率测量时，将正对入射光束的窗口上的标准盖板取走，可以排除直接透射光线，从而只测量漫透射光线。

吸光度

中心样品架附件；使用积分球测量吸收光谱

使用中心样品架，将待测样品放置在积分球的中心位置，可以直接测量样品的吸光度。

光伏电池的测量

光伏电池是将光能转换为电能的半导体器件，第一阶段是吸收有效光谱范围内的光线。为了增加光电转换效率，需要对硅片表面进行处理，以增加光伏电池的吸光度。

测量光伏电池的反射率、透过率和吸光度，可以评价其处理方式的效果。

未处理的硅晶片、经过织构化处理的硅晶片、覆盖了抗反涂层的硅晶片以及光伏电池成品

处理前和处理后硅晶片的透过率（左）和反射率（右）

硅片的吸光度可通过如下公式获得：

%吸光度=100%-%反射率-%透过率

可见，经过处理的硅片吸光度更高，从而光能利用率更高。

光伏电池的有效反射率是包含了AM1.5太阳辐射光谱权重的积分反射率，可以表示为：

其中R(λ)是测量得到的百分比反射率，Sλ是太阳辐射光谱（以光子流表示）。

有效反射率可以在光伏电池生产过程的任意环节进行测量，所得数值可以用于不同样品的相互比较。

光伏电池对不同角度光线的透射率和反射率非常重要，后续文章会介绍相应分析方法，敬请期待。

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