“很聰明嘛,”陳婉清道:“這個是Keithley 2400源表,它可以提供高度穩定的直流電壓,同時實時測試透過的電***度可達1皮安,也就是十的負12次方安培。”
許秋按下源表的啟動鍵,在“滴”的一聲後,儀器啟動,兩個數顯面板亮起,分別顯示電流和電壓。
隨後,他開始安裝基片。
先取了一片標有“1:1:0,1200r”的氧化鋅基片,將基片的背面,也就是玻璃面向下,放置在太陽模擬光源的上方平臺。
平臺上有一凹槽,基片剛好可以卡進去,並且正對著模擬光源半球面的上方,
在開啟光源後,光就可以透過玻璃,垂直照射到有效層上,發生光電轉換,產生光電流。
接著,他取來帶著八隻探針的元件,將其用支架連線,探針朝下,壓在基片上方。
元件外面連線有兩組導線,每組導線一黑一紅,共四根,以“四線法”的方式與Keithley源表連線著。
八根探針彼此平行,左右各三根,上下各一根。
這些探針剛好可以紮在電池器件的邊緣。
其中左右六根探針,剛好紮在器件的六組鋁電極的末端,而上下兩根則紮在ITO電極上。
其實六個電池的ITO電極是共用的,只需要一根探針即可,但出於美觀、防止探針意外斷裂等方面的考慮,還是設計成了兩根。
最後,許秋用黑色的罩子,將太陽模擬光源連同基片、探針元件一起罩起來。
“好啦,可以準備測試了,”陳婉清道:“測試分為兩種,光照和暗態,一般需要先測試一次暗態,然後再持續進行光照下的測試。”
“因為暗態下,電池器件也會產生少量電流,這部分電流不是因為光照而產生的,所以需要扣除。
雖然在一般情況下,即使不扣除對結果的影響也不大,但是為了保證結果的嚴謹性,這個步驟不能省略。”
“好的。”許秋點選軟體的啟動按鈕。
“滴。”
源表開始工作,左側的電壓值以0.01伏特的間隔,從1伏特開始,不斷跳動增加;
右邊電流開始是負值,且只有微安級別,在電壓達到0.64伏特後,轉為正值,並迅速提高。
掃描結束,得到結果。
暗態下,短路電流密度只有0.0018毫安每平方厘米,光電轉換效率為0.0033%。
許秋點選暗態補償後,左上角的暗態補償自動變為0.0033%。
看到短路電流密度為負值,他疑惑道:“學姐,這個Jsc為什麼是負值呢,文獻中都是正值。”
“這是測試方法導致的,我們給電池提供的是一個反向的偏壓,用來抵消它產生的光生電流,因此測得的電流就是負值,代表電流方向與電壓方向相反。而在電池器件實際工作的時候,就是正值了。”陳婉清道。
許秋若有所思的點點頭。
然後,他將軟體的測試條件更改為亮態,開啟模擬光源的燈光控制開關。
“啪”的一聲響,黑色罩子底部透出一絲絲光線。
許秋點選啟動按鈕,電壓掃描過後,得到亮態JV特性曲線。
軟體介面的右邊,顯示有四項光電引數,短路電流密度為11.02毫安每平方厘米,開路電壓為0.65伏特,填充因子為0.60,光電轉換效率為4.30%。
“學弟,厲害啊!”看到實驗結果,陳婉清略顯激動道:“第一次做器件就成功啦。”