助力光伏行业进入“碳达峰碳中和”高光时刻 | 珀金埃尔默推出光伏材料光学测试方案

光伏发电是一种利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，最终将太阳能高效转化为电能使用。

太阳能电池板原理简图

对于光伏行业，如何提升太阳能电池的光电转换效率和稳定性，是急需解决的重点问题。这两个问题与电池的组成材料息息相关，成为多个企业、大学、研究所攻关的重点，大量的研究工作仍然在进行中。其中材料光学性能的研究有着重要的作用。目前主要的光伏电池一般是利用的200-1800nm的太阳光辐射波长的能量，大多是使用紫外/可见/近红外分光光度计评价其材料的光学性能。

2020年，珀金埃尔默全新推出了基于Lambda1050+系列分光光度计的光伏材料光学测试方案，配置150mm积分球采样附件，可以更加准确测量样品在200~2500nm范围内的透过率、反射率和吸光度。

配有150mm积分球的LAMBDA 1050+紫外/可见/近红外分光光度计

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%。

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。

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。

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