Spektrometr Fotowoltaiczny jest kompleksowym systemem pomiarowym do badania odpowiedzi spektralnej ogniw fotowoltaicznych.
Podczas pomiarów próbka jest oświetlana światłem monochromatycznym pochodzącym z Monochromatora wyposażonego w dwie szczeliny wejściowe. Na pierwszym wejściu Monochromatora zamocowana jest Lampa Ksenonowa, na drugim Lampa Halogenowa. Obie lampy sumarycznie dostarczają światło z zakresu od UV, poprzez VIS do IR. Na wyjściu Monochromatora przymocowany jest Chopper, który daje możliwość modulacji światła padającego na próbkę.
Ponadto, próbka może być wzbudzona światłem białym pochodzącym z dodatkowej Lampy Ksenonowej wyposażonej w filtr AM1.5G.
Badana próbka umiejscowiona jest na zmotoryzowanym stoliku XY z próżniowym systemem mocowania próbek. W stolik wbudowana jest fotodioda do pomiarów transmitancji. Całość umieszczona jest w zamkniętej komorze próbek, która zapewnia ekranowanie układu od światła rozproszonego oraz zewnętrznych pól elektromagnetycznych.
Natężenie światła padającego na próbkę jest monitorowane poprzez fotodiodę referencyjną.
Do pomiarów reflektancji próbki wykorzystana jest ruchoma sfera całkująca.
System pomiarowy jest zautomatyzowany, kontrolowany poprzez dedykowane oprogramowanie.
Dane pomiarowe dostarczane przez instrument:
- Charakterystyki prądowo-napięciowe,
- Potencjał obwodu otwartego (OCP) w warunkach naświetlenia,
- Krzywa reflektancji (R),
- Krzywa transmitancji (T),
Charakterystyki:
- Zewnętrzna wydajność kwantowa (EQE or IPCE),
- Wewnętrzna wydajność kwantowa (IQE or APCE),
- Gęstość prądu zwarciowego (Jsc),
- Współczynnik wypełnienia.
Na system składają się:
- Komora Próbek
- Zmotoryzowany Próżniowy, Wielo-Osiowy Stolik z wbudowaną fotodiodą,
- Sfera całkująca,
- Lampa Ksenonowa +filtr AM1.5G,
- Monochromator z dwoma szczelinami wejściowymi i automatycznym przełączaniem między źródłami światła,
- Lampa Ksenonowa na jednym z wejść Monochomatora,
- Lampa Halogenowa na drugim wejściu Monochromatora,
- Lockin do rejestrowania i przetwarzania mierzonych sygnałów prądowych,
Pomiar fotoprądu/ strumienia odbitego/ Wbudowana fotodioda do pomiarów światła przepuszczonego
Parametry instrumentu mogą być dostrojone do indywidualnych wymogów
Ogólne
- Całkowity zakres długości fal: 200 ÷ 1650 nm,
- Regulowane natężenia światła białego: 0.01 ÷ 0.1 W/cm²,
- Równomierność wiązki: 10%,
Lampa Ksenonowa
- 150 W palnik ksenonowy,
- System chłodzenia wodą,
- Niskoemisyjny zapłonnik,
- Trzy tryby stabilizacji:
– stabilizacją natężenia prądu elektrycznego (zniekształcenia < 1%),
– stabilizacja mocy elektrycznej,
– Stabilizacja natężenia światła (unikalne rozwiązanie zapewniające stałe natężenie na próbce w czasie trwania eksperymentu, - Maksymalne natężenie światła na próbce: 35 mW/cm2
Lampa Halogenowa
- Moc elektryczna zarówki halogenowej: 150 W,
- Reflektor eliptyczny,
- System chłodzenia powietrzem,
Monochromator
- Trzy siatki dyfrakcyjne na karuzeli, każda zoptymalizowana pod inny zakres długości fal,
- Automatyczna zmiana siatki dyfrakcyjnej w zależności od zadanej długości fali,
- Zmotoryzowane szczeliny wyjściowa i wejściowa, kontrolowane z poziomu oprogramowania,
- Dwie szczeliny wejściowe dla dwóch różnych źródeł światła, przełączane poprzez oprogramowanie,
- Zakres rozwarcia szczelin wejściowych i wyjściowej: 0 ÷ 5 mm,
- Zmotoryzowana przesłona, zapewniająca pełne odcięcie wiązki światła,
- Maksymalna zdolność rozdzielcza: 0.1 nm (w zależności od ustawień szerokości szczelin wejściowej i wyjściowej),
- Chopper na wyjściu monochromatora,
Zmieniacz Filtrów
- Na wejściu Komory Próbek,
- Do 6 filtrów,
- Domyślnie dwa filtry górnoprzepustowe: 400 nm and 600 nm,
Detektory
Zestaw Si/InGaAs Fotodiod wykorzystany do monitorowania natężenia światła padającego na próbkę, pomiaru światła odbitego oraz transmitancji.
Lockin
- Zakres napięć polaryzacji: -5 V ÷ 5 V,
- Zakresy prądowe: 1 µA, 10 µA, 100 µA, 1 mA, 10 mA, 100 mA,
- Zdolność rozdzielcza pomiaru natężenia prądu: 1 pA ÷ 100 nA (w zależności od wybranego zakresu),
- Maksymalna częstotliwośc próbkowania: 1000 póbek/s,
- Komunikacja z PC: USB 2.0,
- Dwa kanały wejściowe z fotodiod pomiarowych obsługiwane jednocześnie (Fotodioda Referencyjna oraz Fotodioda Reflektancji/Fotodioda Transmitancji),
- Tryby pomiaru: DC i AC,
- Wzmocnienie sygnału wejściowego: x1, x2, x4, x8, x12,
- Zakres czasów integracji: 1 ms ÷ 10 s.
Zmotoryzowany, Próżniowy Stolik Wielo-Osiowy
- Maksymalne wymiary próbek: 20 x 20 cm,
- Elektrody kontaktowe do pomiaru fotoprądu przesuwane manualnie na dowolny punkt próbki,
- Pokrycie: warstwa złota,
- Zakres pomiaru w osi Z (pionowo): 12 mm (ruch manualny),
- Precyzja przesuwu w osiach X oraz Y: 0.01 mm,
- Wbudowana fotodioda do pomiaru transmitancji,
- System próżniowy do mocowania próbki w stabilnej pozycji na stoliku.