S6全面积太阳能电池光谱响应测量系统

型号 : S6

S6是光焱科技独家研发的光谱响应量测系统,为全世界第一套模组化的156 ×156 mm均匀光大面积照射之设备,用以量测矽晶电池的光谱响应,解决当前仅能测得电池片局部光谱响应的问题;并依据国际电工法规(IEC)进行光谱不合致度因子(Spectral Mismatch Factor)的修正;此套系统目前已被指标研究中心及光电大厂所采用。


项目 规格
系统特色 a. 全片电池的绝对光谱回应测量(绝对误差< 0.5 %)
b. 电池片光谱响应线性度测试; 分析不同照度条件下电池片发电特性
c. 大小光斑进行电池损失分析
d. 具备小组件测试功能
e. 超高单色光光强,可达4.5 uW/cm2
f. 配置高强度偏光系统:  ≧0.3 suns (可选配1 sun 组件)
g. 优异电池片温控速度与稳定性
h. 高测量重复性(≦ 0.1 %) 与重现姓 (≦ 0.3 %)
i. 反射率分布快速测试方案 (选配)
可测样品种类 a. 6寸单晶,多晶电池,各种高效电池等
b. 6寸独立封装电池
c. 6寸双面电池
功能 a. EQE、反射率与IQE
b. 电流损失分析
光源系统 a. 300 W Xe灯光源
b. 高效率、高反射率椭圆反射镜集光系统
c. 光源可提供300~2000 nm连续波长
d. 具备灯源位置三轴微调功能, XYZ行程±5 mm, 调整精度10μm
e. 灯源定时器
单色光系统单色仪 a. Czerny-Turner式单色仪
b. 波长最小步进≦1 nm
c. 单色光半宽: ≦20 nm, 依据IEC 60904-8:2014
d. 扫描间隔0.1 nm-50 nm,预设10 nm
大光斑光学成像系统 a. 测量范围:300-1200 nm
b. 光斑面积为方形≧180 x 180 mm2
c. 单色光光均匀性:≧±95 % (≦160 x 160 mm2) @530 nm
d. 扫描步长: 0.5 nm ~25 nm,可设定
光斩波器 a. 频率范围4~500 Hz
b. 可计算机控制频率
c. 频率分辨率可达0.01 Hz,稳定度< ±0.05 Hz
d. 频率改变所需稳定时间<3秒
自动滤波片转轮系统 a. 光学式滤镜转轮
b. 4片滤波片
c. 自动控制、或手动控制,并具备LED显示器显示目前位置
偏置光源系统 a. 符合IEC 60904-9规范, 大光斑CBA等级
b. 偏置光光强:大光斑0-0.5 Sun,小光斑0-2 Sun
c. 大光斑照射光斑大小:≥160 x 160 mm2
d. 大光斑符合IEC60904-9光谱C级, 光均>±95 %, 光稳<±2 %
光电讯号处理系统 a. DSP 锁相技术
b. 前置直流滤波模块
c. 5 Amps 直流滤片能力(可选配10 Amps直流滤波模块)
d. Bandpass带宽滤波功能,自动滤除干扰信号
e. 双锁相功能,分别支持样品讯号与光强监控讯号
f. 信号自动切换功能
镀金平板测量样品台 a. 6寸标准晶硅测量样品台,铜镀金平台
b. 两段式真空吸附功能,7 L/min吸附能力真空泵(无油)
c. 探针座*4,无影探针,适合三栅,四栅,五栅等电池片
d. 检附4探针,可独立测试电流与电压以达到Kelvin Probe接线
测试软件 a. 绝对光强校正
b. 光谱回应测量
c. 外部量子效率测量(EQE)
d. 自动、实时短路电流密度Jsc计算
e. 数据分析功能
控制器 a. 工业级计算机,LCD屏幕
b. 正版windows操作系统
安全保护 a. 漏电侦测装置
b. 50A 自动断路无熔丝开关
小光斑测量功能 a. 光斑大小:1mm diameter
b. 测量波长范围300-1200 nm
c. 测量EQE,IQE,反射率,透射率
d. IQE和EQE同点同光斑测量
e. 白光偏置光:0-2 Sun
f. 校准探测器:Si for 300-1100 nm与Ge for 900-1200 nm,并附标定证书,溯源到美国NIST
g. BNC界面
h. 面积10×10 mm2不均匀度为千分之五
i. 计算机控制切换探测器通道
j. 标准反射白板:300-1200 nm,溯源到中国计量院
性能表现
  • 大光斑:
EQE: 300~400 nm <0.6 %; 400-1000 nm <0.4 %; 1000-1200 nm <1 %
  • 小光斑:
EQE: 300~400 nm <0.5 %; 400-1000 nm <0.4 %; 1000-1200 nm <1 %
尺寸 a. 主机尺寸: 1750 mm x 1746 mm x 1038 mm
选配功能:自动扫描测试功能 a. XY轴自动样品台
b. X、Y双轴有效移动行程为±100 mm
c. 单向重复定位精度为±0.0 2mm
d. 移动最小分辨率为2.5μm
e. 传动轴为精密滚珠螺杆
f. 精密滑轨作为辅助导轨
g. 水平最大载重为9 Kg
h. 垂直最大载重为2.5 Kg
i. 双轴附有滑台专用保护链
j. 移动方式:自动控制
k. 两端附有光遮断安全装置
l. 一键执行自动量子效率光强校正
m. 自动LBIC扫描功能,单波长绝对量子效率测量(需配合标准探测器),2D和3D显示
n. LBIC测量时间约0.25 S/点
o. 测量不重复性<±2 %(所有测量点3次重复测量平均)
p. 多点量子效率 EQE, IQE光谱量测功能
q. 多点量子效率光谱量测坐标软件设定功能
r. 载台预走功能(具备各点位置修正功能,可储存新的坐标)
选配功能:自动扫描测试功能:垂直入射积分球系统 a. 积分球反射率测量
b. 搭配两寸积分球,硫化钡涂料
c. 1.4 cm积分球开口
d. 光路垂直入射

● 光谱系统测试范围为 300-1200 nm

● 适用全面积量测太阳能电池。

● 与一般小光斑相比,不需扫描样品,测量时间比传统小光斑快10倍以上。


▼大小光斑量测

● Current loss analysis:




◆ 提供量测空间大,可放 3 x 3 小组件且量测,评估全组件更合适

◆ 99.966% 超 高 重 复 性。

◆ 线 性 度 测 试


整体太阳能电池模块封装的光学损失和增益分析 (Analysis of Optical loss and gain in CTM)

运用光焱科技S6全面积太阳能电池光谱响应量测系统(Enli Tech S6 Solar Cell Full-Area Spectral Response Measurement System),进行太阳能电池模块的CTM Loss封装损失分析,如下图:

Analysis of Optical loss and gain in CTM

为了能更清楚了解太阳能电池封装微模块所产生的CTM Loss封装损失,运用S6 全面积太阳能电池光谱响应量测系统,可进行光学损失分析 (Optical Losses)栅线产生的光学增益分析 (Busbar Coupling Gain)、电池背板产生的光学增益分析 (Backsheet Gain),以及封装损失总和 (CTM Total Losses),分别测量出太阳能电池封装前与封装模块后,所产生的封装损失和增益的数据。


 光学损失分析 (Optical Losses)

太阳能电池封装前与封装后的光学损失分析,可量测出的以下光学损失项目之总和:
①Reflection loss air/glass 空气/玻璃界面反射损失
②Absorption loss glass 玻璃材料吸收
③Reflection loss glass/ EVA 玻璃/EVA界面反射损失
④Absorption loss EVA 封装胶EVA材料吸收
运用S6测量可帮助使用者深入了解封装材料的光电特性与结构缺陷,以进行降低CTM Loss封装损失的技术调整。

Optical Losses

- 光学损失实验流程:

Test Processing of Optical Loss


 栅线产生的光学增益分析 (Busbar Coupling Gain)

- 太阳能电池封装前

下图为比较光斑照射在栅在线和电池片上(非栅在线)EQE外部量子效率。当光斑照射在栅在线,会产生栅线反射(Busbar reflection)和栅线散射(Busbar Scattering),大幅降低EQE转换效率。

Busbar Coupling Gain

- 太阳能电池封装后

下图为比较光斑照射在栅在线和电池片上(非栅在线)EQE外部量子效率。当光斑透过太阳能电池模块表面玻璃和封装胶EVA照射到太阳能电池上时,除了产生栅线反射(Busbar reflection)和栅线散射(Busbar Scattering)外,在封装胶EVA/玻璃界面的反射中,再次产生光学增益效果。

Busbar Coupling Gain

- 栅线产生的光学增益分析实验流程

Test Processing of Busbar Coupling Gain

电池背板产生的光学增益分析 (Backsheet Gain)

运用两种大光斑尺寸:160 mm x 160mm162 mm x 162 mm测量电池播板产生的光学增益效果约为2.03 %

Backsheet Gain

-电池背板产生的光学增益分析实验流程

Test Processing of Backsheet Gain


封装损失总和(CTM Total Losses )

S6可精准的测量出太阳能电池封装前与封装后的封装损失总和,如下图:


CTM Total Losses

- 封装损失总和实验流程

Test Processing of Total Loss

掌握太阳光电模块高效率关键!精准CTM   Loss分析

太阳能电池在封装成模块后,其实际产生的效率通常会小于理论效率值,称之为「封装损失」,CTM Loss (Cell to Module Loss)
在太阳能电池模块产业中,除了不断发掘太阳能电池新型材料、研发模块新封装技术、自动化模块设备、模块验证测试技术等等,亦要拥有精准分析CTM Loss封装损失的技术,以利持续推进太阳能电池高效率转换的优势。 

Enli Tech光焱科技 S6 全面积太阳能电池光谱响应量测系统 ( S6 Solar Cell Full-Area Spectral Response Measurement System),为全世界第一套模块化的156 ×156 mm2均匀光大面积量测设备,可进行太阳能电池模块的CTM Loss封装损失分析、量测硅晶电池的光谱响应,解决当前仅能测得电池局部光谱响应的问题。

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