2.2 精确定标太阳能模拟器的光强:1000W/m2 @AM1.5G 光谱
通常,我们都会用一种称之为“参考电池片,Reference solar cell” 的标准电池片去定标模拟器的光强。需要注意的是,参考电池片也有不同的光谱响应范围。如果采用的是具有单晶硅太阳能电池光谱特性的参考电池片,它所标定的是光谱范围300nm至1200nm的光谱总的平均功率。和我们希望精确定标的光谱范围:300nm 至800nm 有时会有相当大的差别。
解决的方法之一是选择一种参考电池片具有和钙钛矿太阳能电池类似的光谱响应范围,如图Fig.6所示, KG3的参考电池片,它的光谱响应范围在300nm 至 900nm。
如果选用的太阳能模拟器具有如图Fig.4所示的光谱匹配度(±10%),采用上述的KG3 参考电池定标出的模拟器光强,已经能够满足日常的测试要求。如果需要更准确的测量钙钛矿太阳能电池的转换效率,那就需要采用额外的二种方法:
方法一:光谱失配因子修正:M系数;
模拟器的实际光谱失配是个动态参数,它的数值随灯的使用时间而发生变化,通常红外波长的能量会随灯的使用时间而增加,而紫外波长的能量相对减少。所以在模拟器新安装,开始使用的时候,即使有如图Fig.4所示的理想的光谱,但是经过400-500小时的使用,光谱的失配度可以达到±25%,虽然它仍然是A级光谱。
要计算这个失配因子M系数,就必须精确测量出:模拟器实际的、当下的光谱:Es(λ);以及钙钛矿太阳能电池的光谱响应:ST(λ)。ERef(λ)是AM1.5G光谱,SR(λ) 是参考电池的光谱响应。
方法二:定标钙钛矿太阳能电池的短路电流:Isc/Jsc;
参考光谱响应ST(λ)的定义:ST(λ) = 产生的短路电流 / 照射在它上面的光谱功率,单位: (A W-1 nm-1)
如果能够精确测量钙钛矿太阳能电池的光谱响应,那么,它在AM1.5G 光谱的太阳光照射下的短路电流是可以计算出来的:
Isc (AM1.5G) = ∫光谱响应 SR(λ) X AM1.5G 光谱;
但前提条件是:测量光谱响应SR(λ) 必须满足以下条件: