Система вимірювання квантової ефективності Novations QE Pro
Система вимірювання квантової ефективності Novations QE Pro призначена для комплексного дослідження фотоелектричних характеристик сонячних елементів, зокрема: органічних елементів, елементів сенсибілізованих барвником, перовскітів. Система забезпечує вимірювання: спектральної чутливості; внутрішньої квантової ефективності (IQE); зовнішньої квантової ефективності або квантового виходу (IPCE); спектральної проникності; щільності струму короткого замикання; струму-напруги(I-V); постійного та змінного струму; локальних характеристик за допомогою оптичного мікроскопа.
Система працює шляхом опромінення зразка налаштованим джерелом світла (ксенонова лампа з потужністю 150 Вт, ААА симулятор сонячного світла з фільтром AM1.5G) і реєстрації фотоіндукованого струму у вибраному діапазоні довжин хвиль (200–2500 нм). Монохроматор із регульованою смугою пропускання (0.2–48 нм) формує монохроматичний пучок, який спрямовується на зразок. На кожній довжині хвилі система вимірює як фотострум зразка, так і потужність падаючого світла (через еталонний детектор), після чого програмно обчислює характеристики (включаючи квантову ефективність та спектральну чутливість).
- Джерело світла (короткодугова ксенонова лампа 150 Вт), забезпечує широкий спек¬тральний діапазон 200–2500 нм, застосовується для спектральних вимірювань, використовуючи монохроматор. Для вимірювань при стандартному сонячному спектрі використовується AAA сонячний симулятор (25×25 мм) з фільтром AM1.5G (ASTM E927-19);
- Монохроматор – відокремлює довжину хвилі у діапазоні 200–2500 нм; смуга пропускання регульована від 0.2 до 48 нм, в залежності від решітки. Має фільтри з твердим покриттям, для відсікання порядків, опцію регулювання діаметра пучка (стандартно ≥2.5 мм, з мікроскопом — близько 25 мкм);
- Еталонні детектори (Si, InGaAs, PbS) – вимірюють спектральну потужність падаючого світла для кожної довжини хвилі в діапазоні 200–2500 нм;
- Тримач для зразків – спеціальне кріплення для надійного монтажу сонячних елементів з інтегрованими контактами електродів;
- Вимірювальна електроніка (Keithley SourceMeter + lock-in підсилювач). SourceMeter виконує зміщення і точні DC вимірювання струму/напруги; lock-in у поєднанні з механічним модулятором (chopper) дозволяє реєструвати малі фотоструми в режимі AC;
- Програмне забезпечення (.NET, Windows), забезпечує проведення автоматичного сканування, підсилення сигналу, АЦП-перетворення, збір даних та їх обробку з генерацією графіків/файлів у реальному часі. Експорт журналу автоматизації та даних вимірювань у форматі ASCII.
- Оптичний мікроскоп з введенням/виведенням випромінювання. Дозволяє виконувати локальні вимірювання з роздільною здатністю до 25 мкм.
Конфігурація системи передбачає модульну структуру з можливістю розширення функціоналу залежно від завдань користувача.
| Характеристики | Значення | Примітка |
|---|---|---|
| Параметри що вимірюються | Спектральна чутливість; внутрішня квантова ефективність (IQE); зовнішній квантовий вихід (IPCE); спектральна проникність; щільність струму короткого замикання; постійний та змінний струм | Вимірювання в діапазоні 200–2500 нм |
| Джерело світла | Короткодугова ксенонова лампа ≥150 Вт, колірна температура 6000К, терміном служби 3000 год, повітряне охолодження; сонячний симулятор AAA, 25×25 мм | Діапазон налаштування/сканування дугової лампи 200–2500 нм; Сонячний симулятор має встановлений фільтр AM1.5G та гніздо для додаткового фільтра, відповідає ASTM E927-19 |
| Монохроматор | - від 0.4 до 48 нм (решітка 600 л/мм) - від 0.2 до 24 нм (решітка 1200 л/мм) | Регульований розмір променя, фільтри для відсікання порядків |
| Еталонні детектори | Si, InGaAs, PbS | Забезбечують детектування в діапазоні 200–2500 нм |
| Вимірювальна система (DC) | Вимірювання струм-напруга (I-V). Розрядність шкали мультиметра: 6,5; Точність вимірюванння напруги 30 мкВ 0.015%; точність вимірювання струму 10 пА ±0.22%; час вимірювання 100 точок вольт-амперних характеристик 15 с; напруга зміщення що задається користувачем ±12 В; | Джерело живлення/вимірювач Keithley SourceMeter |
| Вимірювальна система (AC) | Фазовий підсилювач (lock-in) + механічний модулятор (chopper) з частотою модуляції 10 – 250 Гц | Автоматичний вибір сталої часу |
| Мікроскоп | Тринокулярний оптичний мікроскоп з об’єктивами 4х, 5х, 10х, 20х та 100х; Роздільна здатність ≤25 мкм | Система введення та виведення випромінювання для дослідження квантової ефективності |
| Програмне забезпечення та інтерфейс | Програмне забезпечення розроблене на платформі .NET, підтримує роботу в Windows 10 (32- та 64-біт). Забезпечує проведення автоматичного сканування, підсилення сигналу, АЦП-перетворення, збір даних та їх обробку з генерацією графіків/файлів у реальному часі. У комплект входить попередньо налаштований і протестований комп’ютер для керування системою (4 USB-порти, вхід живлення стандарту IEC 60320 C14) | Мікроконтролер для автоматичного перемикання та контролю сигналів; експорт даних і журналу автоматизації у форматі ASCII |
| Система живлення | AC 220 В±10%/50 Гц, одна фаза | |
| Віброізольований стіл | Розмір від 800 х 1000 мм до 1200х1500 мм | Опційно |
Зазначені технічні специфікації є загальними і залежать від конкретної комплектації і конфігурації.
