光电池量子效率研究

实验内容

1.PG4000光栅光谱仪的定标


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。

2.光电池量子转换效率的测量


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

实验方法

1.PG4000光栅光谱仪的定标

  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.

2.光电池量子转换效率的测量

  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。

实验资料

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

讨论

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
 
exp/qe_solarcell/start.txt · 最后更改: 2013/12/17 09:29 由 xiaole
 
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