PV-300 - Equipements Scientifiques

(ES) Equipements Scientifiques SA - Département Optique & Télécoms - 127 rue de Buzenval BP 26 - 92380 Garches
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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 double-
source 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 déve-
loppée spécifiquement par BENTHAM.

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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 mo-
nochromatique est trop faible.
C’est pourquoi, il est nécessaire
d’utiliser une deuxième source, lar-
ge bande qui éclaire de façon conti-
nue 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 ha-
ché à l’aide d’un chopper optique.
Ainsi en synchronisant le chopper
avec l’amplificateur, on peut détec-
ter et amplifier le courant photogé-
néré pour chaque longueur d’onde.
RENDEMENTS QUANTIQUES
EXTERNE ET INTERNE
Le rendement quantique se défi-
nit comme le rapport de l’énergie
électrique émis sur l’énergie reçue
par la cellule.
Si on prend en compte le rayon-
nement réfléchi et le rayonnement
qui traverse la cellule sans créer
de paires électron-trou, on mesure
le rendement quantique externe.
Les rendements quantiques inter-
ne (IQE) et externe (EQE) sont re-
liés par la formule suivante : IQE =
EQE/(1-R-T) avec R, le coefficient
de réflexion et T le coefficient de
transmission. Pour déterminer ces
coefficients R et T, une sphère in-
tégrante est utilisée.
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 perfor-
mances de la cellule, il est donc primordial de la
contrôler.
Le support développé par BENTHAM où est po-
sitionné la cellule est une enceinte magnétique
sous vide dont la température est contrôlée

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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.
DETECTION ELECTRONIQUE ET
INTERFACE INFORMATIQUE
La détection électronique se fait
au moyen d’une photodiode en si-
licium calibrée de 300 à 1100nm.
L’interface électronique est consti-
tuée d’un convertisseur analogi-
que numérique, d’un amplificateur
Lock-in ainsi que d’un module per-
mettant de réguler la vitesse du
chopper optique.
Au niveau de l’interface informati-
que, 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

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COMPOSITION DU BANC DE TEST EN
FONCTION DU TYPE DE CELLULE
Éléments du
système
Fonction
Option
Type de cellule
c-Si
mc-Si
a-Si /µ-Si
CdTe
CIGS
Multi-junction
DSC
Ge
InGaAs
Organique
Source lumineuse
250 - 800nm
IL75E - -
350 - 2500nm
IL1
250 - 2500nm
IL-Dual-Xe-QH
Réseaux de diffraction
200 - 600nm T324H0U25 - -
350 - 1100nm T312R0u5
1000 - 2500nm T306R1U6
Filtre sélecteur d’ordre
OS 400 à 700nm - -
OS 700 à 1250nm
OS 1250 à 2000nm - - - - - - -
OS 2000 à 3600nm - - - - - - - - - -
Taille de la sonde 1 - 5mm diameter
2 - 10mm diameter
Calibration Standard 300 - 1100nm DH-Si (cal)
800 - 1800nm DH-Ge (cal)
Détection Electronique
Using 1 sun Bias :
- 275 Transformer jusqu’à 1A
485 lock-in amplifier
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
- - - - - - - -
Simulateur solaire
Quartz Halogen Source
AM 1.5 Source
Multi-Channel simulator - - - - - - - - -
Enceinte sous vide pour
le contrôle de température
Substrat
Superstrat
Packaged Device