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太陽電池能量損耗分析儀 HiYield-ENGL

太陽能電池能量損耗分析儀是一種專門設計用於評估和測量太陽能光伏系統中光子能量損失的測試儀器；HiYield-ENGL集成了HiYield-PL/EL的功能，即包含了電緻發光量子效率測試功能。

集成絕對 PL/EL、器件電壓與模型分析的太陽電池能量損耗分析系統，用於量化帶隙/輻射極限相關損耗及非輻射複合損耗。

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產品簡介

HiYield-ENGL用於太陽電池光子能量損耗和開路電壓損耗（Voc loss）分析。系統測量並分解ΔE1熱力學損耗、ΔE2輻射損耗和ΔE3非輻射損耗，同時集成PL與EL功能，為材料、器件結構和工藝對Voc及PCE的影響提供數據。太陽能電池光子能量損耗測量儀HiYield-ENGL用於測試太陽能電池（又稱太陽電池）等光電器件的光子能量損耗。測試太陽能電池性能時，需要使用標準太陽光模擬燈[參考我司太陽能電池光伏特性測試系統 Sunshine]對樣品進行照射。模擬燈可提供AM0、AM1.5、AM1.5G等標準光譜的太陽光。太陽光是複色光，包含了不同頻率分量的光子。光子能量E=ℎv,其中ℎ是普朗克常數，v是光子頻率。當某光子能量ℎv1的光照射太陽能電池時，理論上，該太陽能電池此時最大的開路電壓為光子電壓（hv1/e,ℎ為元電荷）。太陽能電池由半導體材料組成，半導體材料具備豐富的激發態能級結構。太陽能電池在實際工作時，這些豐富的能級結構與複色太陽光相互作用，從而存在各種各樣的損耗途徑，實際的開路電壓（Voc）通常低於光子電壓。損耗光子能量Eloss =Eg −eVoc，損耗的開路電壓Vloss = Eg/e−Voc。損耗類型可以分成三大類：熱力學損耗（ΔE1）、輻射損耗(ΔE2)、非輻射損耗(ΔE3)。HiYield-ENGL可以對這些損耗類型進行測量，從而可以揭示太陽能電池的內部工作機理，幫助研發人員優化太陽能電池工藝，從而獲得更高的Voc以及更高的能量轉換效率（PCE）。

HiYield-ENGL是Oriental Spectra（下稱0S）旗下HiYield產品家族的成員之一。它源自OS成熟與口碑卓越的HiYield系列，這款儀器融合了一體化設計的理念，將眾多高精度的功能模塊集成於一個緊湊的機身之中，不僅節省了寶貴的實驗空間，還通過減少設備間的冗餘連接，顯著提高了整體的穩定性和工作效率。HiYield-ENGL采用了高品質的材料和工藝，借鑒了HiYield系列產品近5年的設計開發與用戶使用經驗，確保了用戶可以迅速得到穩定可靠的測量結果。

HiYield-ENGL與HiYield-QFLS是姐妹產品，均采用OS的專利外觀結構，共同為行業提供完善的準費米能級分裂和開路電壓損耗的測試方案。

系統特點

□ 靈活的模塊化設計，可以適合各種測量場景； 

□ 評估和測量太陽能光伏系統中光子能量損失，適用於強激子束縛材料體系測試表征，如有機光伏等，高度集成設備；

□ 電緻發光量子效率測量（EL）；

□ 光緻發光量子效率測量（PL）；

□ 分析ΔE1熱力學損耗、ΔE2輻射損耗和ΔE3非輻射損耗；

□ 支持選配最新的Eg、ΔECT、ΔErad、ΔEnonrad測試分析模塊；

□ 專業的研究級算法加持，精準得到PLQY數據；

□ 整機緊湊，可置於手套箱進行氮氣氛圍測試； 

□ 可選配自動進樣系統，減少人為操作失誤，提高測量重複性； 

□ 軟件全自動流程化操作，一鍵測量所有參數。

□ 測量太陽電池的光子能量損耗和開路電壓損耗（Voc loss）；

□ 集成PL與EL測量模塊，用於損耗分析所需的量子效率與發光數據；

□ 用於比較材料、器件結構和工藝變化對Voc及能量損耗的影響。

功能模塊

□ 電緻發光量子效率測量（EL）； 

□ 光緻發光量子效率測量（PL）；

□ ΔE1：熱力學損耗模塊； 

□ ΔE2：輻射損耗模塊； 

□ ΔE3：非輻射損耗模塊；

□ 測溫模塊。

產品應用

□ 矽基太陽能電池、有機太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、銅銦镓硒太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、染料敏化太陽能電池等；

□ c:Si、mc:Si、a:Si、µ:Si、CdTe、CIGS、CIS、Ge、染料敏化、有機/聚合物、串聯、多結（2-、3-、4-結等）、量子阱、量子點、硫族化物和鈣鈦礦；

□MOF（金屬有機框架）、COF（共軛有機框架）、鎘鋅碲化物（CZT）、Mxenes、光催化器件、電緻發光器件、鈣鈦礦發光二極管、有機發光二極管、發光二極管、量子發光二極管。

功能選配與技術參數

太陽能電池光子能量損耗測量儀

型號

HiYield-ENGL

規格配置

參數

功能

EL

標配

PL

標配

ΔE1：熱力學損耗模塊

標配

ΔE2：輻射損耗模塊

標配

ΔE3：非輻射損耗模塊

標配

測溫模塊

標配

波長範圍（可選）

350-1050nm

900-1700nm

350-1700nm

波長分辨率

0.25 nm

光源

可選Pina/NanoQ/Tuna/Stea系列產品

自動測試器件通道數

6

電流電壓範圍

+/-10V, +/-150mA

電流電壓分辨率

10nA/1mV

最大器件面積

25mm*25mm

測溫範圍

5-120℃

軟件

HiYield-ENGL軟件包

專業名詞解析

開路電壓損耗Voc loss： 開路電壓損耗（Voc loss）描述太陽電池實際開路電壓與帶隙對應理想電壓之間的差距。損耗分解有助於區分熱力學、輻射和非輻射貢獻；

熱力學損耗ΔE1： ΔE1通常用於描述由帶隙以上光子熱化和不可避免的熱力學過程造成的能量損耗。它與材料帶隙和光譜條件相關；

輻射損耗ΔE2： ΔE2用於描述輻射複合和光學輻射限製相關的電壓或能量損耗。分析時需要可靠的光譜、EQE和輻射極限計算；

非輻射損耗ΔE3： ΔE3表示缺陷、界面和非輻射複合造成的額外能量或電壓損失。它是高效率太陽電池降低Voc loss的重要研究方向；

詳細平衡極限： 詳細平衡極限基於吸收、輻射複合和熱力學平衡給出太陽電池效率與電壓的理論上限。實際器件與該極限的差距可用於組織損耗分析。

常見問題

HiYield-ENGL是太陽電池能量損耗分析儀，核心用於測量光子能量損耗和開路電壓損耗（Voc loss），並分析熱力學損耗、輻射損耗和非輻射損耗。理解HiYield-ENGL時，重點關注開路電壓損耗Voc loss、熱力學損耗ΔE1、輻射損耗ΔE2、非輻射損耗ΔE3和詳細平衡極限。當Jsc和FF接近較高水平後，非輻射複合造成的電壓損失成為繼續提升效率的重要限製。分解ΔE1、ΔE2和ΔE3可幫助區分不可避免損耗與可優化損耗。

1. 問：HiYield-ENGL是什麼設備，核心測量或功能是什麼？

答：HiYield-ENGL是太陽電池能量損耗分析儀，核心用於測量光子能量損耗和開路電壓損耗（Voc loss），並分析熱力學損耗、輻射損耗和非輻射損耗。測量太陽電池的光子能量損耗和開路電壓損耗（Voc loss）。開展實驗前，應先明確希望比較的指標、工作條件和數據輸出，再據此設計HiYield-ENGL的測量流程。

2. 問：開路電壓損耗Voc loss是什麼？

答：開路電壓損耗（Voc loss）描述太陽電池實際開路電壓與帶隙對應理想電壓之間的差距。損耗分解有助於區分熱力學、輻射和非輻射貢獻。

3. 問：如何正確理解熱力學損耗ΔE1，常見誤區是什麼？

答：ΔE1通常用於描述由帶隙以上光子熱化和不可避免的熱力學過程造成的能量損耗。它與材料帶隙和光譜條件相關。常見誤區是隻比較最終數值，卻忽略測試條件、校準狀態或樣品差異。使用HiYield-ENGL進行跨樣品比較時，應保證關鍵條件一緻並報告不確定度。

4. 問：高效率太陽電池為什麼越來越關注Voc loss分解？

答：當Jsc和FF接近較高水平後，非輻射複合造成的電壓損失成為繼續提升效率的重要限製。分解ΔE1、ΔE2和ΔE3可幫助區分不可避免損耗與可優化損耗。

5. 問：HiYield-ENGL測試中，哪些實驗條件最影響結果？

答：需確認太陽電池類型、有效面積、帶隙、Voc範圍、目標損耗項及所需PL/EL測量配置。還應記錄與熱力學損耗ΔE1和非輻射損耗ΔE3相關的設置，因為這些條件可能改變信號幅值、時間尺度、空間分布或計算結果。缺少條件記錄時，即使曲線外觀相似，也不宜直接比較。

6. 問：如何提高HiYield-ENGL數據的重複性和跨樣品可比性？

答：比較Voc loss時，應保持光照、溫度、有效面積、光譜校準和損耗計算方法一緻。建議設置空白、標準樣品或重複樣品，固定采集設置、校準方式和數據處理流程，並保留原始數據與完整元數據。批量測試還應監測系統隨時間的漂移。

7. 問：針對輻射損耗ΔE2，怎樣設計一組更容易複核的實驗？

答：先固定樣品製備和HiYield-ENGL的基礎采集條件，再隻改變一個目標變量；隨後進行重複測量、條件反轉或對照實驗，並檢查原始數據是否支持同一趨勢。若輻射損耗ΔE2的解釋依賴模型，應同時報告模型假設、擬合殘差和參數不確定度。

8. 問：非輻射損耗ΔE3為什麼容易造成誤判？如何排查？

答：ΔE3表示缺陷、界面和非輻射複合造成的額外能量或電壓損失。它是高效率太陽電池降低Voc loss的重要研究方向。排查時可從儀器校準、背景與空白、信號強度依賴、時間或空間重複性四個方面入手。隻有誤差來源被控製後，HiYield-ENGL結果才適合用於機理討論。

9. 問：詳細平衡極限與當前研究熱點有什麼關系？

答：詳細平衡極限基於吸收、輻射複合和熱力學平衡給出太陽電池效率與電壓的理論上限。實際器件與該極限的差距可用於組織損耗分析。該問題連接HiYield-ENGL測量與當前科研中的性能比較、過程追蹤或可靠性評價。報告結果時，應給出明確實驗條件和判斷邊界，避免把相關性寫成因果關系。

10. 問：研究人員解讀HiYield-ENGL結果時，如何避免過度結論？

答：應先確認測試條件與方法假設，再結合輻射損耗ΔE2、非輻射損耗ΔE3及獨立表征交叉判斷。單一數值、單張圖譜或一次測試通常不足以支持完整機理結論；重複實驗、對照組和原始數據質量比結論措辭更重要。

產品關鍵詞：太陽能電池能量損耗分析，Voc -loss損耗分析系統，太陽能電池開路電壓（ Voc ）損耗測量儀，太陽能電池效率損失分析儀/解決方案，光伏系統損耗分析，Voc損耗分析

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

太陽電池能量損耗分析儀HiYield-ENGL

▎關於能量損耗(電壓損耗)



▎不同類型太陽能電池的能量損失

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).



太陽電池能量損耗分析儀 HiYield-ENGL
太陽能電池能量損耗分析儀是一種專門設計用於評估和測量太陽能光伏系統中光子能量損失的測試儀器；HiYield-ENGL集成了HiYield-PL/EL的功能，即包含了電緻發光量子效率測試功能。

集成絕對 PL/EL、器件電壓與模型分析的太陽電池能量損耗分析系統，用於量化帶隙/輻射極限相關損耗及非輻射複合損耗。
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