化合物多結(jié)型光伏電池的效率之所以較高，是因為重疊了具有不同帶隙的材料，能充分利用廣泛波長范圍的太陽光。比如，2013年5月夏普研發(fā)的達(dá)到44.4％的全球最高單元轉(zhuǎn)換效率的單元，就是重疊了InGaAs、GaAs和InGaP三種子單元的三結(jié)型注1）電池。
注1）聚光倍率為302倍的條件下測量的數(shù)值。單元面積約為0.165cm2。測量機(jī)構(gòu)為德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所。
但由于化合物多結(jié)型光伏電池是在真空中連續(xù)形成薄膜，即便能夠測量最終制成的整個光伏電池的特性，但也無法準(zhǔn)確測量各子單元的特性，這是化合物多結(jié)型光伏電池面臨的一個課題。
化合物多結(jié)型光伏電池是將各個子單元串聯(lián)起來，因此，電流量最小的子單元會限制整體的電流量。如果無法準(zhǔn)確測量各子單元的特性，就很難對其進(jìn)行調(diào)整。以前只能根據(jù)整體的I-V特性及各子單元的光譜靈敏度等，推測各子單元的特性，然后再確定開發(fā)方針。
攙Ⅻ，東京大學(xué)和Takano開發(fā)出了可解決這一問題的測評方法。除了化合物多結(jié)型光伏電池以外，有機(jī)類及薄膜硅型等產(chǎn)品也在推進(jìn)多結(jié)化，估計新的測評方法能為多種方式的光伏電池的開發(fā)作出貢獻(xiàn)。
根據(jù)測量值計算
SR-V法可在不連續(xù)地照射與被測子單元相對應(yīng)的光的同時，通過改變偏壓來測量電流值。與此同時，還會預(yù)先連續(xù)照射與被測對象以外的子單元相對應(yīng)的光（圖1）。對每個子單元都要反復(fù)進(jìn)行這一操作。
然后，再根據(jù)獲得的各個子單元的偏壓和電流值測量結(jié)果，計算出各子單元的串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等特性。具體方法是，在適當(dāng)?shù)卮_定串聯(lián)電阻等特性值之后，將據(jù)此推定的偏壓和電流值的關(guān)系與實際測量結(jié)果比較，然后修改特性值以使二者之間的誤差縮小。反復(fù)進(jìn)行這一操作，直到誤差變得足夠小之后，再利用“Powell混合法”計算特性值。如果使用電腦，雙結(jié)型光伏電池的計算可在約10個小時內(nèi)完成。據(jù)東京大學(xué)介紹，此次根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計算出了整體的I-V特性，其結(jié)果與實驗值基本一致。
圖1 通過改變偏壓來測量
照射與被測子單元對應(yīng)的單色光、同時改變偏壓，從而測量電流值的變化。根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，計算出各子單元的特性。（本圖根據(jù)東京大學(xué)的資料繪制）
從SR-V法獲得的特性來看，很多信息都是以前的測評方法和美國可再生能源實驗室（NREL）等最近開發(fā)的測評方法所無法獲得的（表1）。東京大學(xué)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究中心新能源領(lǐng)域?qū)镅芯渴姨仄父苯淌跁也繓|馬介紹說，根據(jù)新查明的特性值，可以找到子單元的結(jié)晶性及膜厚等方面的改進(jìn)點，“能夠使化合物多結(jié)型光伏電池的轉(zhuǎn)換效率提高1～2個百分點”。
除了研發(fā)用途之外，新的測評方法還有望用于產(chǎn)品檢查用途。用新方法測評其他國家廠商的化合物多結(jié)型光伏電池晶圓時發(fā)現(xiàn)，位于晶圓面內(nèi)不同位置的子單元之間的特性存在偏差（圖2），而采用原來測量整體I-V特性的方法時，則看不到這一特性差別。據(jù)東京大學(xué)介紹，這種特性不均有可能會對光伏電池的長期可靠性造成影響。（記者：河合 基伸，《日經(jīng)電子》）
圖2 還可應(yīng)用于產(chǎn)品檢查用途
