近日，华东师范大学通信与电子工程学院陈少强教授研究团队报道了一种准确高效的半导体太阳能电池缺陷检测分析技术。该项研究成果发表在光伏领域的顶级权威期刊《Progress in Photovoltaics: Research and Applications》，并入选该期刊最新一期的正封面文章（DOI: 10.1002/pip.3236），研究生洪建宇为第一作者。
充分开发利用太阳能是人类解决能源危机、应对气候变化的有效举措。太阳能电池是利用太阳辐射能进行光伏发电的关键器件。然而，由于光伏材料固有的晶粒结构以及制备过程中所采用的特定工艺，在半导体太阳能电池中普遍存在缺陷。这些缺陷会造成电池空间上的非均匀特性并且降低转换效率，严重威胁着电池的使用寿命与整体性能。为了突破缺陷对提升转换效率所造成的束缚、为太阳能电池的设计制造提供更多参考意见，对缺陷进行深入透彻的研究分析具有十分重要的意义。半导体太阳电池主要的结构就是一个pn结，施加正向偏压后也会发光，也就是电致发光（EL, Electroluminescence）现象。研究团队基于此，开创性地提出了不同于以往利用SEM、TEM等显微技术在物理层面对太阳能电池的缺陷进行表征分析方法，将电致发光成像技术与集成电路领域中的电路建模仿真思路巧妙地结合在一起，实现了从电学的角度对缺陷进行非破坏性的、可视化的定量分析，更重要的是还可揭示出缺陷的起源。
研究团队针对晶硅、砷化镓以及铜铟镓硒三种太阳能电池样品，一方面实验测得了电池在一系列注入电流密度下的绝对EL图像，另一方面对电池进行了等效电路建模仿真。结果表明，实验数据与模拟数据之间保持高度吻合，这就很好地验证了模型的可靠性以及准确性。进一步通过比较实验测试与模拟仿真得到的在缺陷处EL强度随注入电流密度的变化趋势，准确地鉴别出电池的各种缺陷类型，并揭示出缺陷背后的电阻参数值（Prog Photovolt: Res Appl. 2020;28(4):295-306）。
在这项成果的前期工作中，研究团队研究生陈腾飞通过一种太阳能电池的分布式等效电路模型，研究了电阻参数值对电池I-V特性以及EL分布的影响（Energy. 2019;174:85-90），为本成果的获得打下了基础。研究团队还通过校企产学研合作将该技术应用于高效率晶硅与砷化镓多结太阳能电池（IEEE Photon J. 2017;9(5): 8400409，Sol. Energ. Mat. Sol. C 2018；179：283）的结构设计与优化中，实现了具备最高效率的三结砷化镓电池和晶硅电池，相关成果荣获上海市科技进步奖二等奖。
太阳能电池的分布式等效电路模型
实验测试与模拟仿真得到的太阳能电池绝对EL图像
