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太阳电池能量损耗分析仪 HiYield-ENGL

太阳能电池能量损耗分析仪是一种专门设计用于评估和测量太阳能光伏系统中光子能量损失的测试仪器；HiYield-ENGL集成了HiYield-PL/EL的功能，即包含了电致发光量子效率测试功能。

集成绝对 PL/EL、器件电压与模型分析的太阳电池能量损耗分析系统，用于量化带隙/辐射极限相关损耗及非辐射复合损耗。

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产品简介

HiYield-ENGL用于太阳电池光子能量损耗和开路电压损耗（Voc loss）分析。系统测量并分解ΔE1热力学损耗、ΔE2辐射损耗和ΔE3非辐射损耗，同时集成PL与EL功能，为材料、器件结构和工艺对Voc及PCE的影响提供数据。太阳能电池光子能量损耗测量仪HiYield-ENGL用于测试太阳能电池（又称太阳电池）等光电器件的光子能量损耗。测试太阳能电池性能时，需要使用标准太阳光模拟灯[参考我司太阳能电池光伏特性测试系统 Sunshine]对样品进行照射。模拟灯可提供AM0、AM1.5、AM1.5G等标准光谱的太阳光。太阳光是复色光，包含了不同频率分量的光子。光子能量E=ℎv,其中ℎ是普朗克常数，v是光子频率。当某光子能量ℎv1的光照射太阳能电池时，理论上，该太阳能电池此时最大的开路电压为光子电压（hv1/e,ℎ为元电荷）。太阳能电池由半导体材料组成，半导体材料具备丰富的激发态能级结构。太阳能电池在实际工作时，这些丰富的能级结构与复色太阳光相互作用，从而存在各种各样的损耗途径，实际的开路电压（Voc）通常低于光子电压。损耗光子能量Eloss =Eg −eVoc，损耗的开路电压Vloss = Eg/e−Voc。损耗类型可以分成三大类：热力学损耗（ΔE1）、辐射损耗(ΔE2)、非辐射损耗(ΔE3)。HiYield-ENGL可以对这些损耗类型进行测量，从而可以揭示太阳能电池的内部工作机理，帮助研发人员优化太阳能电池工艺，从而获得更高的Voc以及更高的能量转换效率（PCE）。

HiYield-ENGL是Oriental Spectra（下称0S）旗下HiYield产品家族的成员之一。它源自OS成熟与口碑卓越的HiYield系列，这款仪器融合了一体化设计的理念，将众多高精度的功能模块集成于一个紧凑的机身之中，不仅节省了宝贵的实验空间，还通过减少设备间的冗余连接，显著提高了整体的稳定性和工作效率。HiYield-ENGL采用了高品质的材料和工艺，借鉴了HiYield系列产品近5年的设计开发与用户使用经验，确保了用户可以迅速得到稳定可靠的测量结果。

HiYield-ENGL与HiYield-QFLS是姐妹产品，均采用OS的专利外观结构，共同为行业提供完善的准费米能级分裂和开路电压损耗的测试方案。

系统特点

□ 灵活的模块化设计，可以适合各种测量场景； 

□ 评估和测量太阳能光伏系统中光子能量损失，适用于强激子束缚材料体系测试表征，如有机光伏等，高度集成设备；

□ 电致发光量子效率测量（EL）；

□ 光致发光量子效率测量（PL）；

□ 分析ΔE1热力学损耗、ΔE2辐射损耗和ΔE3非辐射损耗；

□ 支持选配最新的Eg、ΔECT、ΔErad、ΔEnonrad测试分析模块；

□ 专业的研究级算法加持，精准得到PLQY数据；

□ 整机紧凑，可置于手套箱进行氮气氛围测试； 

□ 可选配自动进样系统，减少人为操作失误，提高测量重复性； 

□ 软件全自动流程化操作，一键测量所有参数。

□ 测量太阳电池的光子能量损耗和开路电压损耗（Voc loss）；

□ 集成PL与EL测量模块，用于损耗分析所需的量子效率与发光数据；

□ 用于比较材料、器件结构和工艺变化对Voc及能量损耗的影响。

功能模块

□ 电致发光量子效率测量（EL）； 

□ 光致发光量子效率测量（PL）；

□ ΔE1：热力学损耗模块； 

□ ΔE2：辐射损耗模块； 

□ ΔE3：非辐射损耗模块；

□ 测温模块。

产品应用

□ 硅基太阳能电池、有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池、染料敏化太阳能电池等；

□ c:Si、mc:Si、a:Si、µ:Si、CdTe、CIGS、CIS、Ge、染料敏化、有机/聚合物、串联、多结（2-、3-、4-结等）、量子阱、量子点、硫族化物和钙钛矿；

□MOF（金属有机框架）、COF（共轭有机框架）、镉锌碲化物（CZT）、Mxenes、光催化器件、电致发光器件、钙钛矿发光二极管、有机发光二极管、发光二极管、量子发光二极管。

功能选配与技术参数

太阳能电池光子能量损耗测量仪

型号

HiYield-ENGL

规格配置

参数

功能

EL

标配

PL

标配

ΔE1：热力学损耗模块

标配

ΔE2：辐射损耗模块

标配

ΔE3：非辐射损耗模块

标配

测温模块

标配

波长范围（可选）

350-1050nm

900-1700nm

350-1700nm

波长分辨率

0.25 nm

光源

可选Pina/NanoQ/Tuna/Stea系列产品

自动测试器件通道数

6

电流电压范围

+/-10V, +/-150mA

电流电压分辨率

10nA/1mV

最大器件面积

25mm*25mm

测温范围

5-120℃

软件

HiYield-ENGL软件包

专业名词解析

开路电压损耗Voc loss： 开路电压损耗（Voc loss）描述太阳电池实际开路电压与带隙对应理想电压之间的差距。损耗分解有助于区分热力学、辐射和非辐射贡献；

热力学损耗ΔE1： ΔE1通常用于描述由带隙以上光子热化和不可避免的热力学过程造成的能量损耗。它与材料带隙和光谱条件相关；

辐射损耗ΔE2： ΔE2用于描述辐射复合和光学辐射限制相关的电压或能量损耗。分析时需要可靠的光谱、EQE和辐射极限计算；

非辐射损耗ΔE3： ΔE3表示缺陷、界面和非辐射复合造成的额外能量或电压损失。它是高效率太阳电池降低Voc loss的重要研究方向；

详细平衡极限： 详细平衡极限基于吸收、辐射复合和热力学平衡给出太阳电池效率与电压的理论上限。实际器件与该极限的差距可用于组织损耗分析。

常见问题

HiYield-ENGL是太阳电池能量损耗分析仪，核心用于测量光子能量损耗和开路电压损耗（Voc loss），并分析热力学损耗、辐射损耗和非辐射损耗。理解HiYield-ENGL时，重点关注开路电压损耗Voc loss、热力学损耗ΔE1、辐射损耗ΔE2、非辐射损耗ΔE3和详细平衡极限。当Jsc和FF接近较高水平后，非辐射复合造成的电压损失成为继续提升效率的重要限制。分解ΔE1、ΔE2和ΔE3可帮助区分不可避免损耗与可优化损耗。

1. 问：HiYield-ENGL是什么设备，核心测量或功能是什么？

答：HiYield-ENGL是太阳电池能量损耗分析仪，核心用于测量光子能量损耗和开路电压损耗（Voc loss），并分析热力学损耗、辐射损耗和非辐射损耗。测量太阳电池的光子能量损耗和开路电压损耗（Voc loss）。开展实验前，应先明确希望比较的指标、工作条件和数据输出，再据此设计HiYield-ENGL的测量流程。

2. 问：开路电压损耗Voc loss是什么？

答：开路电压损耗（Voc loss）描述太阳电池实际开路电压与带隙对应理想电压之间的差距。损耗分解有助于区分热力学、辐射和非辐射贡献。

3. 问：如何正确理解热力学损耗ΔE1，常见误区是什么？

答：ΔE1通常用于描述由带隙以上光子热化和不可避免的热力学过程造成的能量损耗。它与材料带隙和光谱条件相关。常见误区是只比较最终数值，却忽略测试条件、校准状态或样品差异。使用HiYield-ENGL进行跨样品比较时，应保证关键条件一致并报告不确定度。

4. 问：高效率太阳电池为什么越来越关注Voc loss分解？

答：当Jsc和FF接近较高水平后，非辐射复合造成的电压损失成为继续提升效率的重要限制。分解ΔE1、ΔE2和ΔE3可帮助区分不可避免损耗与可优化损耗。

5. 问：HiYield-ENGL测试中，哪些实验条件最影响结果？

答：需确认太阳电池类型、有效面积、带隙、Voc范围、目标损耗项及所需PL/EL测量配置。还应记录与热力学损耗ΔE1和非辐射损耗ΔE3相关的设置，因为这些条件可能改变信号幅值、时间尺度、空间分布或计算结果。缺少条件记录时，即使曲线外观相似，也不宜直接比较。

6. 问：如何提高HiYield-ENGL数据的重复性和跨样品可比性？

答：比较Voc loss时，应保持光照、温度、有效面积、光谱校准和损耗计算方法一致。建议设置空白、标准样品或重复样品，固定采集设置、校准方式和数据处理流程，并保留原始数据与完整元数据。批量测试还应监测系统随时间的漂移。

7. 问：针对辐射损耗ΔE2，怎样设计一组更容易复核的实验？

答：先固定样品制备和HiYield-ENGL的基础采集条件，再只改变一个目标变量；随后进行重复测量、条件反转或对照实验，并检查原始数据是否支持同一趋势。若辐射损耗ΔE2的解释依赖模型，应同时报告模型假设、拟合残差和参数不确定度。

8. 问：非辐射损耗ΔE3为什么容易造成误判？如何排查？

答：ΔE3表示缺陷、界面和非辐射复合造成的额外能量或电压损失。它是高效率太阳电池降低Voc loss的重要研究方向。排查时可从仪器校准、背景与空白、信号强度依赖、时间或空间重复性四个方面入手。只有误差来源被控制后，HiYield-ENGL结果才适合用于机理讨论。

9. 问：详细平衡极限与当前研究热点有什么关系？

答：详细平衡极限基于吸收、辐射复合和热力学平衡给出太阳电池效率与电压的理论上限。实际器件与该极限的差距可用于组织损耗分析。该问题连接HiYield-ENGL测量与当前科研中的性能比较、过程追踪或可靠性评价。报告结果时，应给出明确实验条件和判断边界，避免把相关性写成因果关系。

10. 问：研究人员解读HiYield-ENGL结果时，如何避免过度结论？

答：应先确认测试条件与方法假设，再结合辐射损耗ΔE2、非辐射损耗ΔE3及独立表征交叉判断。单一数值、单张图谱或一次测试通常不足以支持完整机理结论；重复实验、对照组和原始数据质量比结论措辞更重要。

产品关键词：太阳能电池能量损耗分析，Voc -loss损耗分析系统，太阳能电池开路电压（ Voc ）损耗测量仪，太阳能电池效率损失分析仪/解决方案，光伏系统损耗分析，Voc损耗分析

Product keywords: Solar cell energy loss analysis, VOC-LOSS loss analysis system, solar cell open voltage (Voc) loss measurement instrument, solar cell efficiency loss analyzer/solution, photovoltaic system loss analysis, Voc loss analysis

太阳电池能量损耗分析仪HiYield-ENGL

▎关于能量损耗(电压损耗)



▎不同类型太阳能电池的能量损失

ΔEloss of different types of solar cells:

  • Gallium arsenide: (0.32 eV) and crystalline silicon (0.38 eV) ；

  • Perovskite: around 0.34−0.5 eV ；

  • Organic solar cells: generally 0.6−1.1 eV

Nat. Energy 2, 17032 (2017).

Phys. Rev. Appl. 4, 014020 (2015).

ACS Energy Lett. 4, 110–117 (2018).

Nat. Photon. 12, 131–142 (2018).



太阳电池能量损耗分析仪 HiYield-ENGL
太阳能电池能量损耗分析仪是一种专门设计用于评估和测量太阳能光伏系统中光子能量损失的测试仪器；HiYield-ENGL集成了HiYield-PL/EL的功能，即包含了电致发光量子效率测试功能。

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