光电池量子效率研究

• 指导老师：乐永康　
• 参与学生：贾孟文，唐漪波

与传统的分光扫描光谱仪相比，微型光栅光谱仪具有体积小，效率高，光谱范围宽等优势，光栅光谱仪内置了线阵CCD，利用光栅的分光本领使不同波长的光线照射在线阵CCD的不同位置上，CCD接受光信号并转换成电信号，最后经过数字化后传输到计算机。

1. PG4000微型光栅光谱仪中探测用3684单元线阵CCD传感器，测量光谱范围为300-1000nm。每个CCD单元对应约0.2nm，测量过程中波长与CCD探测位置可以看做是一一对应的，所以在定标过程中，首先对这一点进行定标，建立更为精确的CCD单元格与波长的对应关系，消除仪器误差。
2. 由于光学元件上的光学薄膜的干涉效应等一系列因素的影响，经过PG4000光栅光谱仪输入到计算机的光谱与实际的光谱有较大差异，其光强为相对光强并且光谱上有许多干涉峰，所以要进一步对这一点进行定标，消除干涉峰的干扰。
3. 在进行完光谱仪的定标后，对它进行一定的应用，用光谱仪测量不同工作电流下的白炽灯光谱，分析灯丝温度与灯丝电流之间的关系，与斯特藩波尔兹曼定律进行比较。

光电池可以直接把太阳能转换成电能，如果能实现其低价高效的利用，将为解决人类的能源问题做出巨大贡献，而光电池的效率问题的重要性仅次于价格问题。

光电池对于不同波长的光的响应是不同的，当相同数量的不同波长的光子打入光电池中，所激发出的电子数目是不同的，这也就是我们所说的量子转换效率。实验中要将不同波长的光入射到光电池上，研究光电池的响应，进而得到光电池在一定波段内的量子转换效率曲线

1. 用光栅光谱仪测量氢灯、高压汞灯、氖灯、氩灯、钠灯在300-1000nm范围内的谱线，可以从测量数据中得到各光源的特征谱线的波长值所对应的CCD单元数。在美国国家标准局（NIST）提供的数据库中查出各光源的特征谱线的标准波长值。拟合各谱线的波长与CCD单元格序数的对应关系即可得到波长的定标曲线。完成CCD单元格与波长的定标
2. 测量色温为2800K的标准光源的谱线，利用黑体辐射公式计算得到理论上该标准光源的黑体辐射曲线，将二者进行比较即可得到光谱仪光强测量的响应曲线。
3. 用强度可调节的白炽灯泡台灯作为光源，灯丝是钨丝，将台灯的一根导线剪断，在其中接入万用电表测量灯泡的电流强度。调节强度，在不同的灯丝工作电流下测量白炽灯的光谱，用上面得到光强响应曲线得到实际上的白炽灯的光谱，近似认为白炽灯灯丝是黑体，灯丝能量全部以光辐射的形式耗散，用黑体辐射公式进行拟合，得到不同电流下光谱对应的色温T值。对电流和色温T进行拟合，得到二者之间的关系.
   

1. 实验中使用分光扫描光谱仪得到不同波长的光，首先对光谱仪进行定标。用高压汞灯作为光源，通过光谱仪观察特征谱线，记录特征谱线对应的波长值λ1,同时查得特征谱线的标准波长值λ2，对λ1和λ2进行拟合完成对光谱仪分光波长的定标。
2. 实验中使用色温为2800K的标准光源，经过光谱仪分光后，利用DSi200 UV Enhanced Silicon Detector测量响应波长的光功率。实验中使用3458A Multimeter测量DSi200 UV Enhanced Silicon Detector对光响应的电流，档位为100nA，内阻为545.2kΩ，由电流和响应曲线得到光功率。

所使用的光功率计资料qe_solarcell:dsi200.pdf
数字万用电表ABC电表使用说明chapter2

为什么在标题上额外多加了“标题格式控制符（=）”？ — 乐永康 2012/12/02 22:35

注意学习wiki的语法，可参考Wiki操作入门。少用就强制换行“\\”. — 乐永康 2012/12/02 22:38

我们讨论了一下电流表内阻对光功率测量的影响，包括也问了借给我们仪器的学长，他是没有考虑电阻项的影响的，我们认为内阻应该对这一步影响不大，就算有影响，应该也只是对响应系数呈相同比例的影响，对响应曲线趋势没有影响，不知道这么想对不对. — 贾孟文 2012/12/14 15:16