PV-300 - Equipements Scientifiques
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Banc de caractérisation de cellules photovoltaïques PV-300 Le banc de test PV-300 de Bentham est spécialement dédié à la caractérisation de cellules photovoltaïques. Il permet la détermination du rendement quantique interne et externe et la sensibilité spectrale sur une plage de longueurs d’ondes de 250 à 1600nm. Grâce à une sphère intégrante, il permet également la mesure des facteurs de réflexion et transmission de la cellule. Le système est constitué d’un monochromateur à 3 réseaux avec en entrée une doublesource Xénon-Quartz émettant de l’UV à l’infrarouge pour un balayage spectrale large. Une deuxième source Quartz-Halogène éclaire en continu la cellule avec une intensité de 0,1 à 1 soleil. La cellule photovoltaïque est placée sur une enceinte à vide dont la température est contrôlée. Toutes les mesures sont alors enregistrées automatiquement grâce à une électronique développée spécifiquement par BENTHAM. (ES) Equipements Scientifiques SA - Département Optique & Télécoms - 127 rue de Buzenval BP 26 - 92380 Garches Tél. 01 47 95 99 90 - Fax. 01 47 01 16 22 - e-mail: [email protected] - Site Web: www.es-france.com SENSIBILITE SPECTRALE La sensibilité spectrale (définie en A.W-1 .nm-1) correspond au courant émis par unité de puissance reçue par longueur d’onde d’une cellule photovoltaïque. Un simple balayage spectral de la cellule photovoltaïque ne permet pas d’obtenir un courant suffisant pour être mesurable. En effet, l’intensité du faisceau monochromatique est trop faible. C’est pourquoi, il est nécessaire d’utiliser une deuxième source, large bande qui éclaire de façon continue la cellule. Afin de pouvoir distinguer le courant produit à partir des photons issus du faisceau monochromatique et ceux issus de la source large bande, le faisceau monochromatique est haché à l’aide d’un chopper optique. Ainsi en synchronisant le chopper avec l’amplificateur, on peut détecter et amplifier le courant photogénéré pour chaque longueur d’onde. RENDEMENTS QUANTIQUES EXTERNE ET INTERNE Le rendement quantique se définit comme le rapport de l’énergie électrique émis sur l’énergie reçue par la cellule. Les rendements quantiques interne (IQE) et externe (EQE) sont reliés par la formule suivante : IQE = EQE/(1-R-T) avec R, le coefficient de réflexion et T le coefficient de Si on prend en compte le rayon- transmission. Pour déterminer ces nement réfléchi et le rayonnement coefficients R et T, une sphère inqui traverse la cellule sans créer tégrante est utilisée. de paires électron-trou, on mesure le rendement quantique externe. ENCEINTE DE CONTRÔLE DE TEMPERATURE La température est un paramètre important à prendre en compte dans la caractérisation. En effet, elle influe fortement sur les performances de la cellule, il est donc primordial de la contrôler. Le support développé par BENTHAM où est positionné la cellule est une enceinte magnétique sous vide dont la température est contrôlée (ES) Equipements Scientifiques SA - Département Optique & Télécoms - 127 rue de Buzenval BP 26 - 92380 Garches Tél. 01 47 95 99 90 - Fax. 01 47 01 16 22 - e-mail: [email protected] - Site Web: www.es-france.com DETECTION ELECTRONIQUE ET INTERFACE INFORMATIQUE La détection électronique se fait au moyen d’une photodiode en silicium calibrée de 300 à 1100nm. L’interface électronique est constituée d’un convertisseur analogique numérique, d’un amplificateur Lock-in ainsi que d’un module permettant de réguler la vitesse du chopper optique. Au niveau de l’interface informatique, le logiciel BenWin+ permet le contrôle de tous les éléments du banc, l’enregistrement des mesures et la gestion des courbes obtenues. ELEMENTS DU BANC DE TEST : SPECIFICATIONS SOURCES IL-DUAL - XE/QH Xénon 150 W Halogène Quartz 100W Chopper optique intégré Alimentation à courant constant de 250W ILV-QH-SUN Lampe Halogène Quartz avec réflecteur ellipsoïdal Zone d’illumination de 1cm² Éclairement de 0,1 à 1 soleil Logiciel de contrôle de fermeture Alimentation à courant constant de 250W MONOCHROMATEUR TMc300F-U Triple réseaux Distance focale de 300mm SPHERE INTEGRANT DTR6-PRset Diamètre de 150mm Détecteur : photodiode en silicone calibré de 300 à 1100nm CHOPPER OPTIQUE 218M Module de contrôle électronique SUPPORT POUR ECHANTILLON A TEMPERATURE CONTÔLEE VC-20-SS Surface de 200 x 200mm Température maintenue à 20°C (± 0,5°) lors d’une illumination de 1 soleil. (ES) Equipements Scientifiques SA - Département Optique & Télécoms - 127 rue de Buzenval BP 26 - 92380 Garches Tél. 01 47 95 99 90 - Fax. 01 47 01 16 22 - e-mail: [email protected] - Site Web: www.es-france.com COMPOSITION DU BANC DE TEST EN FONCTION DU TYPE DE CELLULE Source lumineuse - - - - - - Organique InGaAs 250 - 800nm IL75E Ge DSC Multi-junction CIGS CdTe a-Si /µ-Si Fonction Option mc-Si Éléments du système c-Si Type de cellule 350 - 2500nm IL1 250 - 2500nm IL-Dual-Xe-QH 200 - 600nm T324H0U25 Réseaux de diffraction 350 - 1100nm T312R0u5 1000 - 2500nm T306R1U6 OS 400 à 700nm Filtre sélecteur d’ordre OS 700 à 1250nm OS 1250 à 2000nm OS 2000 à 3600nm Taille de la sonde Calibration Standard - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 - 5mm diameter 2 - 10mm diameter 300 - 1100nm DH-Si (cal) 800 - 1800nm DH-Ge (cal) Using 1 sun Bias : - 275 Transformer jusqu’à 1A 485 lock-in amplifier Détection Electronique Using 1 sun Bias : - 477-Hi High (jusqu’à 1A) current sink amplifier & 485 lock-in amplifier Low bias stimulation : 477 (jusqu’à100mA) amplifier & 485 lock-in amplifier Quartz Halogen Source Simulateur solaire AM 1.5 Source Multi-Channel simulator Enceinte sous vide pour le contrôle de température - Substrat Superstrat Packaged Device (ES) Equipements Scientifiques SA - Département Optique & Télécoms - 127 rue de Buzenval BP 26 - 92380 Garches Tél. 01 47 95 99 90 - Fax. 01 47 01 16 22 - e-mail: [email protected] - Site Web: www.es-france.com -
