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作为测试测量行业的重要领军人物，吉时利2420型高电流源表从几个方面入手，测量光电池I-V特性。

第一步：测试系统与配置

有了SMU（源测量单元）之后，配置就变得十分简单；包括可编程电源、数字多用表和扫描仪等。

2420型源表仪具有最大3安培的输入输出能力，同时具有0.5%或更优的精度、，低噪声、高阻抗以及DMM，昂贵的大功率可编程电源进行光电池特征化的方法相比，2420无疑提供了另一种经济有效的测量方法。2420型源表仪提供了2V量程下10µV的分辨率，这对于任何单结(single junction)光电池I-V特性的测量，都是足够的。它的20V量程为多结(multi-junction)光电池和小型光电池阵列的测量，提供了足够的分辨率（100µV），而因为一般多结光电池和小型光电池阵列的开路电压可以超过2V。2420型的小电流测试能力，以及在1mA电流量程下最大10pA的分辨率，对于实际上所有暗态I-V应用都是足够的。

第二步：正向偏置的I-V特性（亮态）

这一测试是在（V₁ = 0, I₁ = I_SC）和（V₂ = V_OC, I₂ = I₀）的两点之间产生一条正向偏置的伏安曲线。参数V_OC和I_SC可以直接从曲线确定，而I_m、V_m、P_m、FF和η可以容易地由计算确定。还可以用其他一些分析技术来确定r_s、r_sh。

第三步：反向偏置的I-V特性（暗态）

反向偏置I-V曲线的测定是在黑暗中进行的，并在0 V与开始出现击穿的电平之间进行测量。这一区域内的电流电压特性曲线的斜率，可以用来估算并联电阻（r_sh）。

图1：测试系统配置系统配置系统配置

图1表示了亮态正向I-V特性的测试系统结构，其中使用了一个2420型源表仪和一个与光电池相连的4线连接法；采用4线连接法是为了使测试中的引线电阻误差降到最小。一个太阳模拟器为电池提供了适当的照明，一个带有冷却的、真空固定的夹具板使电池得以固定，并且提供了恒温的测试条件。

光电池的串联电阻（r_s）是很小的，对于设计成以一个太阳值(1 sun)工作的电池，其典型值 < 1Ω；对于这个串联电阻 < 0.1Ω。因此，为了得到精确的正向偏置I-V测量数据，就必须使用特殊设计的2点探针，用以直接接触电池母线(bus bar)进行测量。

图2是用以暗态反向I-V特性的测试结构图。如果所要测量的暗态反向电流大于1µA，那么无保护的4线结构就可以产生精确的结果。当暗态反向电流小于1µA时，电缆和夹具中的分布漏电流可以对测试产生误差和噪声。有两个方法可以用来降低或消除这些误差源。第一个方法是采用高电阻材料构建测试夹具，而且要保持夹具不受污染。第二个方法是采用2420型源表仪的内建保护电路。


图2：用带有保护的电路结构进行小于1mA暗态反向电流测量

在图2中，2420的V-Ω保护输出是一个与高阻抗点（HI输出）的电位几乎相等的低阻抗源。这个电路使用了保护措施，以确保接触探针的外壳保持在与电路隔离的状态。探针的外壳是用绝缘材料构建的，但污染可以引起电阻性击穿，并产生影响测量的杂散电流。位于探针下方的保护板，它的电位接近于位于电池顶部触点处的探针的电位，这就保证了没有电流流过探针外壳，因而测得的电流都是流经电池的。

第四步：对2420源表仪进行编程，实现太阳能电池特性测试

Keithley网站上的任何实现I-V扫描的实例程序，都将是一个极好的入门程序。在www.keithley.com网站上，有这些实例程序的多种程序设计语言的版本。

我们的LabTracer应用软件是另一种软件资源。LabTracer是以TestPoint开发的最终提供runtime版本。所以在运行LabTrace时就不需要安装TestPoint。

第五步：核对设备清单

需要下列设备来装配一个光电池特性测试系统：

1. Keithley 2420型源表

2. IEEE-488接口，比如Keithley KPCI-488

3. 照明源（太阳模拟器）

4. 温控测试夹具

5. Keithley 7007-x IEEE-488接口电缆

6. 测试连线（4线）和2点可调式接触探针

第六步：备选其他测试方案

具有3A能力的2420型源表仪，是光电池最常用的仪器。但Keithley还为这一应用提供了其他几种源表选件。如果所有需要完成的测试都要求小于1A的输出，那么就可以选择2400以较低的价格完成与2420相同的测试。对于要求超过3A的测试，可以用24420以提供5A的输出能力。对于那些暗态反向电流小于1nA的器件，238型源测量单元(Source-Measure Unit)可以提供有保护的、分辨率小到10fA的电流测量，而且可以有最高1A的电流吸收能力，所以这一仪器可以用来代替源表测试仪。

光电池这块“巧克力”是留给后人的礼物，吉时利测试测量工程师有幸参与其中并将不遗余力。你准备好了吗？