Espectrómetro fotovoltaico para la caracterización de células solares

Descripción

El Espectrómetro Fotovoltaico es un montaje experimental completo para la investigación de la respuesta espectral de las células solares. La muestra se ilumina con un haz monocromático producido por el Monocromador con dos tipos de fuentes de luz a la entrada: Lámpara de Xenón y Lámpara Halógena. Ambas lámparas proporcionan un rango de longitudes de onda que cubre la luz UV, VIS e IR. Además, la muestra puede excitarse con una luz blanca normalizada AM1.5G procedente de una Lámpara de Xenón adicional combinada con el Filtro de Masa de Aire. La célula examinada se coloca en una Mesa XY de vacío motorizada, con un desplazamiento Z manual. Las mediciones se realizan en una cámara que protege el equipo de la luz ambiental y de los campos electromagnéticos externos. La intensidad de la luz incidente se controla con un fotodiodo Si/InGaAs de doble banda. Todos los componentes del sistema están totalmente automatizados y se controlan mediante software.

Cantidades medidas por el instrumento:
Características I-V,
Potencial de circuito abierto (OCP) bajo iluminación,
Coeficiente de reflexión espectral (R),
Coeficiente de transmisión espectral (T),
Características:
Eficiencia cuántica externa (EQE o IPCE),
Eficiencia cuántica interna (IQE o APCE),
Densidad de corriente de cortocircuito (Jsc),
Factor de llenado.

Módulos del espectrómetro

Interior de la cámara de muestras

Especificaciones
El rendimiento del instrumento puede adaptarse a los requisitos determinados..

Generalidades

Rango total de longitudes de onda: 200 ÷ 1650 nm,
Intensidad del haz de luz blanca ajustable sobre la muestra: 0,01 ÷ 0.1 W/cm²,
Homogeneidad de la iluminación: 10%,
Lámpara de xenón
Quemador de xenón de 150 W,
Sistema de refrigeración por agua,
Encendedor de baja emisión EM,
Modos de estabilización:
- estabilización de la corriente eléctrica (distorsiones < 1%),
- estabilización de la potencia eléctrica,
- estabilización de la intensidad luminosa (solución única para proporcionar una iluminación constante de la muestra durante el experimento),
Intensidad máxima de radiación sobre la muestra: 35 mW/cm2
Lámpara halógena
Potencia eléctrica de la bombilla halógena: 150 W,
Tipo de reflector: elíptico,
Sistema de refrigeración por aire,
Monocromador
Tres rejillas en la torreta, cada una optimizada para un rango de longitudes de onda diferente,
Rejilla automatizada conmutación en función de la selección de la longitud de onda,
Rendijas de entrada y salida motorizadas, controladas mediante software,
Dos rendijas de entrada para diferentes fuentes de luz, conmutables mediante software,
Rango de apertura de la rendija de entrada y salida: 0 ÷ 5 mm,
Obturador interno motorizado, que proporciona un corte total del haz de luz,
Resolución espectral máxima: 0,1 nm (depende de la anchura de las rendijas de entrada y salida),
Rueda de filtros
Colocada a la entrada de la cámara de muestras,
Hasta 6 filtros,
Dos filtros de borde (paso largo) suministrados por defecto: 400 nm y 600 nm,
Detectores
Fotodiodos Si/InGaAs de doble banda se utilizan para monitorizar la intensidad de la luz incidente, el flujo transmitido a través de la muestra y el flujo reflejado por la muestra.

Potenciostato

Rango de potencial de polarización: -5 V ÷ 5 V,
Rangos de corriente: 100 nA, 1 µA, 10 µA, 100 µA, 1 mA, 10 mA, 100 mA,
Resolución de corriente: de 1 pA a 100 nA (dependiente del rango),
Controlador
Velocidad máxima de muestreo: 1 kMuestra/s,
Conexión con PC: vía USB 2.0,
Dos entradas de fotodiodos manejadas simultáneamente (fotodiodo de monitor y fotodiodo de esfera integradora/fotodiodo de luz transmitida),
Toma RS485 para controlar dispositivos,
Mesa de vacío multi-eje motorizada
Dimensiones máximas de la muestra: 20 x 20 cm,
Electrodos de contacto colocados manualmente en cualquier punto de la muestra,
Revestimiento dorado,
Rango de movimiento para el eje Z: 12 mm (manual),
Precisión de movimiento: 0,01 mm,
Detector integrado para detección de luz transmitida,
Clavijas de contacto ajustables para mediciones de fotocorriente,
Bomba de vacío integrada para mantener la muestra en posición estable.

Ejemplos de resultados de experimentos

Fotocorriente medida para la célula solar de silicio cristalino estándar en función de la longitud de onda incidente.

Eficiencia cuántica externa evaluada para la célula solar de perovskita.