第五篇电化学分析技术 第一章电分析化学导论 电化学分析是利用物质的电化学性质来测定物质组成的分析方法。电化学性质表现于化学电池中，它包括电解质溶液和放置于此溶液中的两个电极，有时还包括与之相连系的电源装置。化学电池本身能输出电能的，称为原电池；在外电源作用下，把电能转换为化学能的称为电解池。电解池和原电池中发生的一切电现象，如溶液的导电、电极与溶液界面间的电位、电流、电量、以及电流~时间曲线、电流~电位曲线等都与溶液中所存在的电解质的含量有关。研究这些电现象与溶液中电解质浓度之间的关系是电化学分析的主要内容之一。因为电化学分析就是利用这些关系把被测物质的浓度转化为某种电讯息而加以测量的。在不同讯息的转换中，力图准确、灵敏并应具有一定的特效性，才能应用于分析。为此目的，电化学分析还应注意改进所使用的测量仪器以及实验方法和技术，因此本课程应当包括方法原理，仪器测量技术和实际应用等方面。 §1.1 电分析化学的发展 电分析化学的发展具有悠久的历史，它与化学、物理、生物、计算机等学科的发展紧密相关。早在1801年，铜和银的电解定性分析就已问世，经过半个多世纪才将电解分析用于铜的定量测定。1893年、1910年和1913年相继出现了电位分析、电导分析和库仑分析。1920年成功制备了pH 玻璃电极，简捷地测定了溶液pH。这是一个重要的发明，它推动了整个分析化学的发展，并为电位分析中酸碱滴定创造了重要的条件。1922年捷克化学家J Heyrovsky 首创极谱分析，标志着电分析方法的发展进入了新的阶段。此后相继出现了交流示波极谱、交流极谱、方波极谱和脉冲极谱等。1964年日本留学生Kuwana在R N Adams教授指导下，将电化学与光化学结合，提出了光谱电化学。1966年S Frant和J Ross首创固态膜和单晶(LaF3）膜的F－选择性电极。此后在世界范围内出现了研究离子选择性电极的热潮，制成了多种多样的阳离子和阴离子的选择性电极。1972年K B Oldham等和1975年M Goto等先后提出了卷积伏安法和去卷积伏安法。1973年R F Lane和A T Hubbard利用铂电极表面吸附具有不同基团的烯属类化合物，再吸附磺基水杨酸根，制成了第一支吸附型的测定Fe(Ⅲ)的化学修饰电极。这种电极突破了电极上电子授受的单一作用，通过物理的、化学的手段在电极表面接上
实验62 太阳能电池特性研究 根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池，化合物太阳能电池，聚合物太阳能电池，有机太阳能电池等。其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3种太阳能电池的特性。 【实验目的】 1． 太阳能电池的暗伏安特性测量 2． 测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 3． 测量太阳能电池的短路电流和光强之间的关系 4． 太阳能电池的输出特性测量 【实验原理】 太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N 结，图1为P-N 结示意图。 P 型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由 电子。N 型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。当两种半导体结合在一起形成P-N 结时，N 区的电子（带负电）向P 区扩散， P 区的空穴（带正 电）向N 区扩散，在P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N 结的净电流为零。在空间电荷区内，P 区的空穴被来自N 区的电子复合，N 区的电子被来自P 区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。 当光电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子－空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N 区和P 区，使N 区有过量的电子而带负电，P 区有过量的空穴而带正电，P-N 结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P-N 结两端接入外电路，就可向负载输出电能。 在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测量其输出电压与输出电流，得到输出伏安特性，如图2实线所示。 负载电阻为零时测得的最大电流I SC 称为短路电流。 负载断开时测得的最大电压V OC 称为开路电压。 太阳能电池的输出功率为输出电压与输 出电流的乘积。同样的电池及光照条件，负载电 阻大小不一样时，输出的功率是不一样的。若以 输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标，绘出的 P-V 曲线如图2点划线所示。 输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大 输出功率P max 。 填充因子F.F 定义为： sc oc I V P F F ?=?max （1） 空间电荷区 图1 半导体P-N 结示意图 I V
电池制程中异常质量问题分析解答 制造技术培训-生产中常见问题与解答 1、什么是锂离子电池制造过程？ (1) 配膏：用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。 (2) 涂布：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。 (3)制片：将涂好的布裁成工艺要求的大小，压片，再焊极耳 (4) 装配：将正极片、隔膜、负极片顺序放好，经卷绕制成电池极芯，装入包装膜,再注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池装配过程。 (5) 化成：用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池都进行检测。筛选出合格的成品电池，待出厂。 （6）包装：按客户的要求，将电池组合出货 2、锂电池在生产中最为严格控制的因素之一是水，为什么？ 答：只要电池里有微量的水就会使电池产生气体，使电池容量下降，放电效果差，因此，生产过程要严格控制水分。 3、在生产过程中哪些环节可能引入水份？如何有效控制？ 答：在电池注液封口前，要求电芯非常干燥，真空干燥箱烘干后的电芯水分含量小于空气相对湿度5%的水分含量，由于空气湿度一般在60%~90%，所以，只要接触空气电芯就会吸水。注液室经过特殊处理，空气湿度可控制在25%以下，但还是大于电芯的水分含量，因此注液室也要缩短操作时间，减少电芯在空气中暴露时间 为了有效控制水分，从极片生产就开始控制，包括涂布烘干，烘干桥烘干，控制车间湿度，一直到装配裁隔膜烘干，控制车间湿度。总之一切要求干燥。我们洗手后要手干后再进车间，戴口罩防止口水喷到极片上等。 4、极片存放时间过长会造成什么后果？
答：极片存放时间过长，会造成电池性能下降。而且长时间放置会落尘，极片上出现灰尘等杂质，造成自放电大、微短路等后果。 5、极片上有浮粉会有什么问题？ 答：极片上有浮粉在卷绕成电池以及注液后，浮粉会在电池中随着电解液的运动而运动，运动到某些容易出现问题的地方时，比如隔膜有缺陷的地方，将有可能造成电池出现微短路、自放电大等问题。 6、正、负极片压片的目的？ 答：使活性物质与导电箔料接触紧密以及活性物质本身接触紧密，降低极片的厚度，提高电池体积的利用率，同时也降低了内阻，提高了电池的大电流放电性能。 7、压片厚度对电池性能有什么影响？ 答：极片压片厚度达不到要求，首先会造成电池的厚度达不到要求。另外，极片压片厚度不同，活性物质中的紧密接触程度也会不一样，会造成电池性能的差别。 8、油性物质粘在极片上有什么问题？ 答：油性物质粘在极片上有可能造成此处电解液不浸润，使活性物质反应不好。另外，油性物质对于电池来说是杂质，在电池中会出现破坏电池性能的一些反应，造成电池性能下降。 9、极片脱粉会导致电池性能出现什么问题？ 答：极片脱粉会造成电池容量不够。另外，负极片脱粉还会造成安全问题，有可能电池枝晶短路起火燃烧。 10、极片表面有硬点、手印、不平滑对电池有哪些影响？ 答：极片表面有硬点，在卷绕后，压电芯时很容易出现硬点穿透隔膜，造成电池短路。极片表面的手印是手上的汗液留下的痕迹，主要成分是人体分泌的一些盐分和油脂，和上面油性物质的危害相似。极片表面不平滑是极片厚度不均匀的表现，可能造成极片各个不同部位反应不均一的问题。 11、刮粉部位（箔料表面）不太干净，不平滑，轻微刮烂对电池有哪些影响？ 答：刮粉部位箔料表面不太干净，主要会导致极耳焊接困难，焊接不上或者容易出现虚焊。刮粉部位箔料表面轻微不平滑对电池影响不大，如果出现打折的情况则可能在卷绕时刺穿隔膜。极片轻微刮烂容易在电芯受压时刺穿隔膜，造成短路。
红外热像仪检测太阳能电池综合缺陷 仪器设备：NEC H2640 一、背景应用 石油、天然气、煤炭等矿产资源随着社会经济的发展变得越来越稀缺。与此同时产生的 粉尘、CO2、SO2 对环境、大气造成严重的破坏。因而寻找新的洁净能源改善现有能源架构就非常重要和紧迫了。 图1 调查研究表明，地球上每年蕴含的太阳能、地热能、风能、潮汐能、水能分别如下图所示。人类都已经开始开发应用。 图2 从蕴能的角度看，太阳能无异是最丰富，最易开发利用的资源。太阳能热水器已经广泛 的应用到地球回归线以内的广大地区，而太阳能发电也正蓬勃的发展起来，有利于解决地球能源不足和温室效应的问题。但是太阳能发电也存在转换效率低，生产成本高，生产工艺复杂等诸多因素困扰。今天我们就是要针对太阳能电池片和组件综合缺陷检测给出红外检测方案。 二、太阳能电池系统生产及检测 太阳能电池生产过程如下图所示，在组装环节，我们使用电池片PV Cell 焊接、层压成 为组件Modules。
图3 在出厂前需要进行电池组件缺陷进行测试，现在主要使用的方法有1、电池板电性能测 试；2、EL 隐裂可视化检测；3、层压后红外检测。我们主要介绍红外检测电池板综合缺陷。当太阳能电池板通反向电流时，电池板会发热，电池板缺陷部分阻抗比较大，所以发热量也大，我们就是通过红外热像仪观察电池板的热区和冷区来。通常情况下正常区域面积较大，过热区域是太阳能电池板的缺陷所在，过冷区域是太阳能电池板的短路区域。因而过热和过冷都是有问题的。 三、案例应用 下面以太阳能电池组件综合缺陷红外热成像检测为例进行说明，检测在暗房内进行，以避免太阳光的干扰。首先选择有电性能缺陷的单片电池片做实验，单片电池片表面为硅材料，没有层压玻璃薄膜。使用恒流电流源对电池片接通反向1A 电流，电池片逐渐升温，其中缺陷部位升温较快，当电池片的整体温度达到40℃时，缺陷部位的温度已经达到60℃左右。如图4 所示，电池片右上方区域存在过热区域。 图4 在对几组电池片完成实验后我们将恒流电流源反向接通到太阳能电池组件上，电流大小 9A。从红外热像仪观察，组件升温缓慢，但是仍然出现了热区和冷区，出现缺陷的位置与客户划定的缺陷区域吻合。下图5 是组件的检测。电池组件存在过热和过冷区域，该电池存在缺陷并有部分短路。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 近代光学创新实验 实验名称：太阳能光伏电池测试与分析院系： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 实验时间： 哈尔滨工业大学
一、实验目的 1、了解pn结基本结构和工作原理； 2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理； 3、掌握pn结的IV特性及IV特性对温度的依赖关系； 4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，理解光源强度、波长、环境温度等因素对太阳能 电池特性的影响； 5、通过分析PN结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分 析实验数据与理论结果间存在差异的原因。 二、实验原理 1、光生伏特效应 半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。半导体材料具有负的带电阻温度系数。从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。 常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结，如图1所示，它的工作原理的核心是光生伏特效应。光生伏特效应是半导体材料的一种通性。当光照射到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，在半导体材料内部会产生电动势。如果构成适当的回路就会产生电流。这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。 非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。pn结是典型的一个例子。N型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。制备方法有合金法、扩散法、生长法、离子注入法等等。杂质分布可能是线性分布的，也可能是存在突变的，pn结的杂质分布特征通常是与制备方法相联系的。不同的制备方法导致不同的杂质分布特征。
高压电气试验中的常见异常分析及应对赵伟 发表时间：2018-06-05T17:05:58.947Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：赵伟李伟峰 [导读] 摘要：为考核电气设备是否具备安全运行的条件，需要对相关设备进行相应的试验，记录试验数据，将多次试验结果进行比较，如有问题，必须及时认真分析原因，采取有效地措施解决。所以我们要加强对高压电气试验的重视。 （国网保定供电公司清苑运检分部河北保定 071000） 摘要：为考核电气设备是否具备安全运行的条件，需要对相关设备进行相应的试验，记录试验数据，将多次试验结果进行比较，如有问题，必须及时认真分析原因，采取有效地措施解决。所以我们要加强对高压电气试验的重视。文章对高压电气试验存在的问题及应对方法进行分析。 关键词：高压电气；试验；问题；方法 要保证电网的安全运行，则必须在运行期间，定期试验电网设备，一旦出现问题要及时维修和处理。电气设备必须拥有良好的绝缘性能，对其性能的检查是一项危险性较高、难度较大的工作，高压电气试验就是对电气设备施加高倍电压，检测其绝缘性能是否良好。如此高倍电压对于检测人员来说具有相当大的危险性，再加上工作人员离设备比较近，所以在工作时就必须注意安全。一旦操作出现失误，或者电气设备出现意外故障，不仅影响到整个电网，造成巨大的经济损失，甚至会造成人员伤亡。可见提高电气试验的安全性十分重要，应加强这方面的重视，保障电网和人员的安全。 1 高压电气试验存在的问题 1.1 设备接地不良 对于高压电气设备接地不良的问题，后果比较严重，造成介质的大量损耗，问题不易解决。通常这类事故易发生在电容性设备上，如：电压互感器、耦合电容器等。在变电站的工作中，通常会有相关措施来检测线路的正常情况，即将电压互感器直接与线路连接起来。作为电气设备的接地开关，如果连接线接触不良，就相当于在电容器上串联了一个相等量的巨大电阻，一旦设备接地不良的状况发生，就会使电容器的电容量增大，同时产生的损耗也不短增大，最终导致被试设备介质损耗超标的问题。 1.2 接地开关问题 在检测工作中，对耦合电容器的测量会出现滤波器的接地开关问题。由于耦合电容器的装置是顶部接地，在对其测量C1的介质损耗工作中通常都是使用反接屏蔽进行测量，即将测量装置的屏蔽端口接到C2的下端，以此屏蔽C2端口下方的全部原件，但在真正的操作中并非如此。根据这一情况，工作人员在测量耦合电容器的相关介质损耗时，需将联合滤波器的接地开关闭合。 1.3 避雷器的引线问题 相关人员在某次高压变电站进行检修工作中，对一台110kv的主变中性点避雷器的引线中部切断，但引线接头仍保留在避雷器上方，最后检测结果表明：75%的直流参考电压下的泄露电流十分严重，高达85μA。但工作人员将部分残留在避雷器上的引线拆下，再次试验，结果有极大不同，75%的直流参考电压下的泄漏电流明显减少，不到20μA。由此可见，在对高压电气的试验中，务必将避雷器上面所有的引线拆除，避免残留引线造成的泄露，从而引起试验数据不准、试验人员误判的现象发生。 1.4 绝缘带方面 在对相关电压互感器的介质进行损耗测试工作时，必须将测试结果提高到更准确，若引线周围附有绝缘带，会阻碍电流增大电阻，导致测试结果的数据产生误差，从而影响到相关工作的正常进行。 2 主要应对措施 近年来，我国国家电力企业和部分电力运营商的配电柜中都出现过不良高压事故，甚至在部分电力系统集中处发生过避雷器爆炸事故，如此危险的状况发生无疑给人们的生命及财产安全带来巨大的损失，对电力企业来说损失也十分惨重。首先是因事故本身带来的直接损害，同时，因事故而造成的电力系统大面积停运所带来的损失。由于高压电气试验工作人员与电气设备的距离近，而且在电压极高的状态下操作，这与一般的电气检修维护工作相比，危险性十分高。因此，为进一步提高工作的安全性，应安排至少3人执行，设置专门负责人，做好各项交叉工作的部署，明确分工。因此，在实际的工作环境下尽可能地保证电力系统本身的安全和稳定性是非常有必要的，而作为电力系统稳定运行的基本前提，高压电气试验的重要性也就十分明了，对人员安全意识方面的强化也应进一步加强。 2.1 做好前期检查工作 即将开展电网检查工作时，提前通知相关工作人员做好准备，具体做法为确定需要检修的线路范围，包括需要停电的区域、车辆的行驶路线等，做好记录。 2.2 做好作业前准备 正式进行高压试验检测前，对检测仪器和工具确认性能状态，质量是否合格，所需工具是否带齐，避免工作过程出现手忙脚乱、临时更换设备等现象。 2.3 严格遵守制度 遵守相关制度是保障工作有序开展的有效条件，在高压电气试验中，通常都会出现场地的不确定因素，操作环境恶劣，增加了工作的复杂程度，使工作人员的工作更为困难，安全问题也受到更大的影响。因此，在执行任务时，特别是环境复杂、危险性较大的工作场地，工作人员需严格遵守施工制度，按流程操作，保证工作按程序顺利进行。执行作业时，需向负责人确认电源是否可以合上，得到负责人的许可后方可合上电源开始检测作业，工作人员不能仅凭借以往经验判断，该类做法属于违规行为，不符合规范，一旦发生事故会造成严重后果。因此，严格遵守制度具有重要性意义。 2.4 认真分析潜在的危险因素 执行工作前，要对有可能产生危险的潜在因素进行详细分析，并制定对应的解决措施，制成方案，交由全体人员，执行方案，树立高度的安全意识。执行过程需要对各项流程的落实进行签字确认，各负责人在岗位上尽职尽责，履行相关权利和义务，确保工作的安全进行。 2.5 确保各项设备运行正常 对于高压电气设备和被试设备两者的接地不良问题，应加强对高压TV和TA的二次绕组问题，在工作过程重点把握测量的准确性和安全
什么是太阳能电池量子效率,如何测试 请教大家,什么是太阳能电池量子效率啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE 太阳能电池量子效率和太阳能电池光谱响应,太阳能电池IPCE有什么区别啊?spectral response, IPCE, Incident Photon to Charge Carrier Efficiency 太阳能电池这些特性如何测试啊? 什么是太阳能电池量子效率?如何测试啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE 太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目和照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的量子效率和太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的量子效率和光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的量子效率为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的量子效率为0。理想中的太阳能电池的量子效率是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池量子效率是一个常数。但是，绝大多数太阳能电池的量子效率会由于再结合效应而降低，这里的电荷载流子不能流到外部电路中。影响吸收能力的同样的太阳能电池结构，也会影响太阳能电池的量子效率。比如，太阳能电池前表面的变化会影响表面附近产生的载流子。并且，由于短波长的光是在非常接近太阳能电池表面的地方被吸收的，在前表面的相当多的再结合将会影响太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。类似的，长波长的光是被太阳能电池的主体吸收的，并且低扩散深度会影响太阳能电池主体对长波长光的吸收能力，从而降低太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。用稍微专业点的术语来说的话，综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说，太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。 太阳能电池量子效率，有时也被叫做IPCE，也就是太阳能电池光电转换效率(Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency)。 太阳能电池（光伏材料）光谱响应测试、量子效率QE（Quantum Efficiency）测试、光电转换效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 测试等。广义来说，就是测量光伏材料在不同波长光照条件下的光生电流、光导等。 测试原理 用强度可调的偏置光照射太阳能电池，模拟其不同的工作状态，同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的绝对光谱响应和量子效率。
太阳能电池板标准测试方法 (2011-03-14 21:30:56) 转载 标签： 杂谈 太阳能电池板标准测试方法 （模拟太阳能光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢?
答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般 白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上.环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来转换电能的，照度越强功率值越大 太阳能电池和电池板测试解决方案 已有 158 次阅读2011-6-25 11:51|个人分类:光伏文档|关键词:解决方案太阳能电池电池板 迅速增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试有极为紧迫的需要。如今的解决方案大体又有两种： 一是全套专用的系统， 二是利用现有标准化仪器及软件进行系统集成。集成的方案能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试要求更高精度或更宽电流范围，需要更换的就只是测试系统中的个别仪器，而不是整个系统。此外，标准化的硬件和软件也可用于其它的测试系统。太阳能电池在研发、质量保证和生产中都需要测试。虽然对于不同的行业和应用，如用于太空或在地面上，测量精度、速度和参数的重要性会有不同，但有一些在任何测试环境都必
杨航锋化学工程2111506055 电化学分析法 电化学分析法是应用电化学原理和技术，利用化学电池内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法。操作方便，许多电化学分析法既可定性，又可定量；既能分析有机物，又能分析无机物，并且许多方法便于自动化，可用于，在生产、等各个领域有着广泛的应用。 电化学分析法可分为三种类型。第一种类型是最为主要的一种类型，是利用试样溶液的浓度在某一特定的实验条件下与化学电池中某种电参量的关系来进行定量分析的，这些电参量包括电极电势、电流、电阻、电导、电容以及电量等；第二种类型是通过测定化学电池中某种电参量的突变作为滴定分析的终点指示，所以又称为电容量分析法，如电位滴定法、电导滴定法等；第三种类型是将试样溶液中某个待测组分转入第二相，然后用重量法测定其质量，称为电重量分析法，实际上也就是电解分析法。习惯上按电化学性质参数之间的关系来划分，可分为：电导分析法、电位分析法、电解与库仑分析法、极谱与伏安分析法等。 1.电位分析法 电位分析法是利用电极电位与溶液中待测物质离子的活度（或浓度）的关系进行分析的一种电化学分析法。Nernst方程式就是表示电极电位与离子的活度（或浓度）的关系式，所以Nernst方程式是电位分析法的理论基础。
电位分析法利用一支指示电极（对待测离子响应的电极）及一支参比电极（常用SCE）构成一个测量电池（是一个原电池）如上图所示。在溶液平衡体系不发生变化及电池回路零电流条件下，测得电池的电动势（或指示电极的电位）E ＝φ参比－φ指示由于φ参比不变，φ指示符合Nernst方程式，所以E的大晓取决于待测物质离子的活度（或浓度），从而达到分析的目的。 1.1电位分析法的分类 直接电位法――利用专用的指示电极――离子选择性电极，选择性地把待测离子的活度（或浓度）转化为电极电位加以测量，根据Nernst方程式，求出待测离子的活度（或浓度），也称为离子选择电极法。这是二十世纪七十年代初才发展起来的一种应用广泛的快速分析方法。 电位滴定法――利用指示电极在滴定过程中电位的变化及化学计量点附近电位的突跃来确定滴定终点的滴定分析方法。电位滴定法与一般的滴定分析法的根本差别在于确定终点的方法不同。 1.1.1 直接电位法特点 1.应用范围广――可用于许多阴离子、阳离子、有机物离子的测定，尤其是一些其他方法较难测定的碱金属、碱土金属离子、一价阴离子及气体的测定。因为测定的是离子的活度，所以可以用于化学平衡、动力学、电化学理论的研究及热力学常数的测定。 2.测定速度快，测定的离子浓度范围宽。可以制作成传感器，用于工业生产流程或环境监测的自动检测；可以微型化，做成微电极，用于微区、血液、活体、
现代科学仪器 Modern Scientific Instruments 第5期2010年10月 N o.5 O c t. 2010105 缺陷太阳电池EL 图像及伏安特性分析 肖娇 徐林 曹建明 （上海交通大学物理系太阳能研究所 上海 200240） 摘 要 本文基于电致发光（Electroluminescence,EL）的理论，利用红外检测的方法，通过CCD 近红外相机实验检测出了晶体硅太阳电池中存在的隐性缺陷，如隐裂、断栅、电阻不均匀、花片等，并将可见光下电池图像与EL 图像进行对比。对存在缺陷的太阳电池进行了伏安特性测试，得出隐裂缺陷对太阳电池伏安特性、填充因子、效率等性能的影响，也证明电致发光技术检测太阳电池缺陷的准确性。关键词 太阳电池；电致发光；电池缺陷；伏安特性 中图分类号 O474 Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｉｍａｇｅｓ ａｎｄ Ｉ－Ｖ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ Xiao Jiao, Xu Lin, Cao Jianming (Solar Energy Institute, Physics Dept, Shanghai JiaoTong University, Shanghai, 200240, China) Abstract Based on Electroluminescence (EL) theory, the micro-cracks of crystalline silicon solar cells were detected by the near-infrared CCD camera, such as the cracks, off-grid, non-uniform resistance, ? ower slice. Then we compared the EL images with the images under visible light. I-V characteristic of the defective solar cells was tested, and we got that the defects would affect the I-V curve, ? ll factor, ef ? ciency of the solar cell, meanwhile EL technology is proved to be an accurate measurement to detect solar cells. Key words Solar cell; Electroluminescence;Solar cell defects; I-V characteristic 收稿日期：2010-06-23 作者简介：肖娇，女，上海交通大学硕士研究生，主要从事太阳能光伏检测设备的研发 目前工业化晶体硅太阳电池在制造过程中通常采用丝网印刷、高温烧结、互联、层压封装等生产工艺，其中丝网印刷的机械应力、焊接的热应力、高温烧结的热应力、层压封装的机械应力等不可避免会引入一些缺陷，包括隐裂、碎片、断栅、虚焊等，这类缺陷的存在极大地影响了太阳电池的光电转化效率和电池的寿命。据估计，每条组件生产线每年由于缺陷带来的直接经济损失约为60万美元，故有效的检测手段是非常必要的。本文运用基于电致发光（Electroluminescence ,EL）的检测方法，有效地检测出了太阳电池中可能存在的缺陷，是一种有效的检测电池、组件的方法。对检测出来的各类缺陷电池进行伏安特性曲线、填充因子、效率、串联电阻等各项性能测试，结果表明存在缺陷的电池漏电流较大，填充因子、效率减少较严重，性能测试结果和EL 检测方法得出的结论一致. 1 电致发光实验理论基础 在太阳电池中，少子的扩散长度远远大于势垒 宽度，因此电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的几率很小，继续向扩散区扩散。在正向偏压下，p-n 结势垒区和扩散区注入了少数载流子。这些非平衡少数载流子不断与多数载流子复合而发光，这就是太阳电池电致发光的基本原理[1]。 发光成像有效地利用了太阳电池间带中激发电子载流子的辐射复合效应。在太阳能电池两端加入正向偏压, 其发出的光子可以被灵敏的CCD 相机获得,即得到太阳电池的辐射复合分布图像。但是电致发光强度非常低,而且波长在近红外区域，要求相机必须在900-1100nm 具有很高的灵敏度和非常小的噪声。图1为电致发光的光谱图[2]。 2 CCD 红外相机试验方法 实验样品为国产多晶硅太阳电池，采用由加拿大生产的INFILITY 近红外相机，ELECTROOPTIC 公司生产的红外相机镜头，其波谱响应范围为800nm ～1100nm。在试验过程中，利用直流稳压电源给多晶硅电池加正向偏压，控制正向偏压大小为
太阳能电池板标准测试方法（模拟太阳能光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻 值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢? 答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上. 环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来 转换电能的，照度越强功率值越大 迅速增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试有极为紧迫的需要。如今的解决方 案大体又有两种：一是全套专用的系统，二是利用现有标准化仪器及软件进行系统 集成。集成的方案能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试要求更高精度或更宽电流范围，需要更换的就只是测试系统 中的个别仪器，而不是整个系统。此外，标准化的硬件和软件也可用于其它的测试系统。太阳能电池在研发、质量保证和生产中都需要测试。虽然对于不同的行业和应用，
广 线性能分析及故障诊断系统 刘丽平，叶春，忻建华 （上海交通大学，上海２００２４０） ， ［摘要］设计了１个在线的电厂性能分析及故障诊断系统。该系统由运行监测、参数仿真、性能分析、故障诊断、运行指导、数据报表、数据追忆等模块组成，并在吉林莱电厂实际应用。实践证明，该系统基本能反映机组运行状况，可使运行人员及时了解并调整机组运行状态，为电厂的经济运行提供指导。［关键词］电厂；在线系统；性能分析；故障诊断［中图分类号］ＴＭ６２１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号３１００２—３３６４（２００３）１１—００７６—０２ 电厂的运行包括两方面的要求：（１）运行平稳（质量）；（２）经济性好（效率）。前者要求机组运行可靠、稳定，能及时发现故障及故障的前期征兆；后者要求机组运行效率高，能实时给出机组运行的经济性指标。大型电厂设备多而复杂，许多设备处于高温高压下工作，发生异常或故障的几率较大。在传统操作方式下，运行人员无法及时、准确预测机组性能的变化及故障的发生，以致影响了机组的经济性、安全性。因此，研制在线的性能分析及故障诊断系统很有必要。 １系统整体结构 整个系统由参数仿真、性能分析、故障诊断、运行指导、数据报表、数据追忆等模块组成，其功能框架结构如图１所示。 该系统采用Ｂ／Ｓ（浏览器／服务器）３层结构模式。在终端（表示层）只需要支持ＡｃｔｉｖｅＸ的浏览器即可。浏览器与中间层间使用ＣＯＭ＋的通讯方式。中间层包括Ｗｅｂ服务器和组件对象。它们通过ＯＬＥＤＢ与历史库连接。数据库层即历史数据库，其结构如图２ 所示。 运行监铡性能分析故障诊断 卜运行状态卜热力分析卜＿传感器 卜经济性 卜能损分析 ｒ＿通流部分 Ｌ安全性 Ｌ优化运行 ｒ＿冷凝器 Ｌ＿加热器等 固１系统模块框架 图２系统软件结构 收稿日期：２００３—０２—２７ 作者简介：剂丽平（１９７８一），男，江苏东台人，硕士研究生，从事电厂性能分析、故障诊断研究及相关软件的设计。 电在慧一～ 乙小历历 姒 一Ｌ 一万方数据
电化学分析习题 一、选择题 1.不属于电化学分析法的是C A．电位分析法 B. 极谱分析法 C. 电子能谱法 D. 库仑滴定 2. Ag-AgCl参比电极的电极电位取决于电极部溶液中的 B A．Ag+活度 B. Cl-活度 C. AgCl活度 D.Ag+和Cl-活度之和 3.正确的饱和甘汞电极半电池组成为B A. Hg/Hg2Cl2(1mol/L)/KCl(饱和) B．Hg/Hg2Cl2(固)/KCl(饱和) C．Hg/Hg2Cl2(固)/KCl(1mol/L) D．Hg/HgCl2(固)/KCl(饱和) 4．pH玻璃电极的膜电位产生是由于测定时，溶液中的 D A．H+离子穿过了玻璃膜 B.电子穿过了玻璃膜 C．Na+与水化玻璃膜上的Na +交换作用 D.H+与水化玻璃膜上的H+交换作用 5.玻璃电极使用前，需要C A．在酸性溶液中浸泡1h B.在碱性溶液中浸泡1h C.在水溶液中浸泡24h D.测量的pH不同，浸泡溶液不同 6.氟离子选择电极对氟离子具有较高的选择性是由于 B A．只有F-能透过晶体膜 B.F-能与晶体膜进行离子交换 C．由于F-体积比较小 D.只有F-能被吸附在晶体膜上 7. 在电位法中离子选择性电极的电位应与待测离子的浓度D A. 成正比 B. 的对数成正比 C. 符合扩散电流公式的关系 D. 符合能斯特方程式 8. 当金属插入其金属盐溶液时，金属表面和溶液界面会形成双电层，所以产生了电位差。此电位差为B Ａ．液接电位Ｂ．电极电位Ｃ．电动势Ｄ．膜电位 9. 用ｐＨ玻璃电极测定ｐＨ为１３的试液，ｐＨ的测定值与实际值的关系为 B Ａ．测定值大于实际值Ｂ．测定值小于实际值Ｃ．二者相等Ｄ．不确定 10.直接电位中，加入TISAB的目的是为了 C A．提高溶液酸度 B．恒定指示电极电位 C．固定溶液中离子强度和消除共存离子干扰 D．与待测离子形成配合物 11.测量pH时，需要用标准pH溶液定位，这是为了 D A．避免产生酸差 B.避免产生碱差 C．消除温度的影响 D.消除不对称电位和液接电位的影响 12.玻璃电极不包括 C A．Ag-AgCl参比电极Ｂ．一定浓度的ＨＣｌ溶液 Ｃ．饱和ＫＣｌ溶液Ｄ．玻璃膜 13.电位测定水中F-含量时，加入ＴＩＳＡＢ溶液，其中ＮａＣｌ的作用是 B
第一章 1.法国物理学家Edmond Becquerel 于1839 年首先观察到光伏效应。 2.1883 年美国科学家Charles fritts 制造了历史上第一个太阳能光电池。 3.1954 年贝尔实验室的科学家研制出了第一块现代太阳能电池，转换效率达到6%，这是太阳能 电池发展史上一个重要里程碑。 4.2000 年德国首先颁布可再生能源法。 5.光子的能量？能量（eV）与波长（μm）的关系。（计算） 答：光子的能量：E(J) = hf = hc/λ 能量与波长的关系：E (eV ) = 1.24 / λ（μm）。光的能量与波长成反比。 6.太阳的能量主要来源于太阳内核发生核聚变反应（氢转换成氦），这些能量以电磁波的形式向四 方辐射：太阳表面温度高达6000 k。 7.太阳光照射在距离D 处的球面，入射到物体的光强为？（计算） 答：（式中，Isun为太阳的表面辐射功率强度） 8.大气效应主要在哪些方面影响着地球表面的太阳辐射？ 答： 1）由大气吸收、散射和反射引起的太阳辐射能量的减少。 2）由于大气对某些波长的较为强烈地吸收和散射而导致光谱含量的变化。 3）当地大气层的变化引起入射光能量、光谱和方向的额外改变。 引起的太阳辐射能量的减少：导致光谱含量的变化。 （特殊的气体包括：臭氧（O3），二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）都能强烈地吸收能量与其分子键能相近的光子。从而改变太阳的光谱含量，使得辐射光谱曲线深深地往下凹。 然而空气分子和尘埃，却是通过对光的吸收和散射成为辐射能量减少的主要因素） 9.什么叫光学大气质量？太阳在相对水平面成30?的高度，其相应的大气光学质量是多少？ 答：光线通过大气层的路程，太阳在头顶正上方时，路程最短。我们把实际路程与此最短路程的比称之为大气光学质量。简称AM。大气光学质量表达式： （θ为太阳和头顶正上方成角度） 当太阳在头顶上方时，AM=1，称为大气光学质量1的辐射。 当太阳在相对水平面成30?时， 10.地球表面的标准光谱称为AM1.5，辐射能量密度为1000 W/m2；地球大气层外的标准光谱称为 AM0，辐射能量密度为1366 W/m2。 11.北半球，正午时分太阳高度角？式中各量表示什么？ 答：北半球正午时分太阳高度角表达式： 式中ф为观测位置所处的纬度；δ为偏向角，大小取决于所在一年中的天数，北半球：春分日和秋分日偏向角为0°，夏至日偏向角为23.45°，冬至日偏向角为-23.45°。 在赤道地区（纬度为0?），春分日和秋分日：太阳处在头顶时高度角为90?；在北回归线处（大约在纬度23.5?），夏至日，太阳在头顶正上方，其高度为90?。 第二章 1.硅的晶体结构为金刚石结构。 2.求晶面的密勒指数？ 答：选一格点为原点，并作出沿三轴线，在某族晶面中必有一个离原子最近的晶面，假设它在3个坐标轴上的截面距分别为h1',h2',h3',用（h1,h2,h3）来标志这个晶面系－密勒指数： 注意：若晶面系和某轴线平行，截面距将为∞。所对应的指数为0。
EL和PL测试分析在太阳电池生产中的应用 摘要：采用电阻率为1.5-2.0Ω•cm的P型156*156cm的多晶硅片经制绒、扩散、湿法刻蚀、PECVD沉积和丝网印刷等工序制备了转换效率为17.25%的多晶太阳电池。利用光致发光（PL）和少子寿命测试仪对原硅片的缺陷和寿命进行了测量和表征；同时，对高效率多晶硅片和普通太阳电池的电学参数和电致发光（EL）等特性进行了分析对比。结果表明，PL检测为制备高效电池提供了保障，而EL检测为丝网印刷质量、烧结等提供了后续的检测手段。因此，有效利用一定的检测手段对分析太阳电池转换效率以及生产工艺的优化和改进会起到重要的作用。 关键词: EL；PL；太阳电池；少子寿命 一、引言 目前，随着环境的不断恶化和能源日益紧缺，加强环境保护和开发清洁能源已成为世界各国高度关注的问题。作为一种重要的光电能量转换器件，太阳电池的研究受到了人们的热切关注。近年随着太阳电池新技术、新工艺和新结构的开发和利用使太阳电池行业得到了迅猛发展。多晶硅太阳电池因工序流程简单、工艺成熟和制造成本低，使其在太阳能电池市场占据着较大的比例。为了更快的推动绿色能源发展，降低太阳电池成本和提高电池转换效率已成为行业发展和竞争的两个主要目标。EL和PL测试对原硅片和太阳电池性能测试分析中起到了重要的作用。 二、实验方法 取高效率和普通多晶硅片各5片，测试硅片的PL图对原硅片的质量进行表征和分析以及沉积氮化硅后硅片的少子寿命。随后各取200片硅片，经相同的制绒、扩散、PECVD以及丝网印刷和测试工序完成太阳电池的制备。最后，两批太阳电池片在标准测试条件下进行了电学性能和EL测试。 三、结果与讨论