JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 2064—2023
多结砷化傢太阳电池校准规范
光谱响应度
Calibration Specification for Multi-junction GaAs Solar Cells-
Spectral Responsivity
2023-06-30发布
2023-12-30实施
国家市场监督管理总局发布
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多结砷化镓太阳电池校准规范
光谱响应度 Calibration Specification for Multi-junction GaAsSolarCells-
JJF 2064—2023
Spectral Responsivity
归口单位：全国光伏专用计量器具计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院参加起草单位：上海空间电源研究所
本规范委托全国光伏专用计量器具计量技术委员会负责解释
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本规范主要起草人：
孟海凤（中国计量科学研究院）
张俊超（中国计量科学研究院）杨洪东（上海空间电源研究所）
参加起草人：
熊利民（中国计量科学研究院）刘勇 （上海空间电源研究所）
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目
录
引言
(Ⅱ) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2 ) (2) (3) (3) (3) (4) (5) (6) (9) (11)
范围· 2 引用文件· 3 术语和计量单位
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概述·· 5 计量特性 6 校准条件. 6.1环境条件 6.2 测量标准及其他设备
4
校准项目和校准方法 7. 1 校准项目 7. 2 校准方法· 8 校准结果表达·· 9 复校时间间隔. 附录A校准结果内页推荐格式附录B 校准原始记录内页推荐格式附录 C 校准不确定度评定示例
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引言
JJF1001一2011《通用计量术语及定义》、JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1059.1一2012《测量不确定度评定与表示》共同构成制定本规范的基础性系列规范。
本规范为首次发布。
II
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多结砷化太阳电池校准规范
光谱响应度
1范围
本规范适用于多结砷化镓太阳电池光谱响应度的校准，其他类型多结太阳电池的光谱响应度校准可参照执行。 2 引用文件
本规范引用了下列文件： JJF1032光学辐射计量名词术语及定义 JJF1655太阳电池校准规范：光谱响应度 GB/T2297太阳光伏能源系统术语 GB/T6495.8光伏器件第8部分：光伏器件光谱响应的测量 IEC60904-4光伏器件第4部分：标准光伏器件溯源链建立程序（Photovoltaic
devicesPart 4:Photovoltaic reference devicesProceduresfor establishing calibration trace ability)
IEC60904-8-1光伏器件第8-1部分：多结光伏器件光谱响应度测量［Photo
voltaic devices-Part 8-1 : Measurement of spectral responsivity of multi-junction photo voltaic（PV)devices
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语和计量单位
JJF1032、JJF1655和GB/T2297界定的以及下列术语和定义适用于本规范。 3.1绝对光谱响应度absolutespectralresponsivity
规定的波长上，短路电流与光辐射通量之比。 注：绝对光谱响应度简称光谱响应度，单位通常为A/W。
3.2多结太阳电池multi-junction solarcell
由多个p-n结组成的太阳电池。 注：构成各P-n结的半导体有不同的特征能隙。各P-n结光谱响应度区间也不同，从而提高对太
阳光的利用率。
4概述
多结砷化太阳电池包括双结太阳电池如GaInP2/GaAs，三结太阳电池如GaInP2/ GaAs/Ge，四结太阳电池如GaInP2/GaAs/Ino.Gao.7As/Ge等。以GaInP2/GaAs/Ge三结砷化镓太阳电池为例，其由3个子结串联而成，结构和等效电路示意图如图1所示。
1
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当太阳电池受到太阳光辐射后，各子结吸收各自响应区间波段的能量产生电流，整体电池的响应波段是各子结的叠加，覆盖300nm～1800nm波长范围，从而提高对太阳光的整体利用率。全结构多结太阳电池的电流受限于光生电流最小的子结，流经各子结的电流相等。
光电流上电极
IL
太阳光谱辐照
1
1
1 1
GalnP2 隧穿结
V 1
1
+ <
R
V 1 GaAs
隧穿结 V Ge
X
$+
背电极
图1GaInP2/GaAs/Ge三结太阳电池的结构（左）和等效电路示意图（右）
5计量特性
光谱响应度：0.01A/W~1.0A/W（300nm~1800nm）。 注：以上指标不适用于合格性判别，仅供参考。
6校准条件
6.1环境条件 6.1.1 温度：（23±5）℃。 6.1.2相对湿度：≤80%。 6.1.3其他条件：清洁、无腐蚀性气体，光学暗室，无影响仪器正常工作的电磁场、 机械振动。 6.2测量标准及其他设备 6.2.1标准探测器：光谱响应度波长范围覆盖300nm～1800nm，满足IEC60904-4 所述标准探测器要求及校准结果所声称的不确定度需求。 6.2.2光源：光源的波长范围覆盖300nm～1800nm，建议采用氙灯和卤素灯双光源。直流稳压或稳流电源供电，连续可调，发光光源的最大变化小于0.3%（5min 内），并采用监视探测器以监测光源的不稳定性。建议单色光光功率为纳瓦数量级。 6.2.3单色仪：单色仪工作波长范围需覆盖太阳电池的工作波长范围300nm～1800nm，带宽不大于10nm，波长最大允许偏差为士1nm。 6.2.4偏置光源：对多结太阳电池进行测量时，需要偏置光与交变的单色光相叠加辐照太阳电池。根据各子结的特性可选用特定波长的LED灯组或加滤光片的宽波段光源作为偏置光源，其辐照度等参数设置依据：饱和非被校子结，使被校子结处于限流 2
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状态。 6.2.5斩波器：斩波频率建议为5Hz～200Hz。 6.2.6电信号采集系统：工作稳定，非线性优于0.2%。 6.2.7样品温控装置：控温精度士1℃。 7校准项目和校准方法 7.1校准项目
本规范校准项目为光谱响应度校准。 7.2校准方法 7.2.1校准前检查
检查被校太阳电池的光敏面和窗口状况，目测是否有裂纹、斑点、气泡和划痕等影响计量性能的缺陷。 7.2.2光谱响应度校准原理
本规范是采用比较法对多结砷化镓太阳电池的光谱响应度进行校准。在工作波长范围内，按一定的波长间隔先测量单色光辐照下标准探测器的电信号：再通过调控不同波段的LED偏置光和不同范围的偏置电压，使得被校子结处于限流状态，测量被校多结太阳电池各子结的电信号。然后，根据标准探测器的已知光谱响应度，计算出被校子结的光谱响应度。
也可以逐个波长下对标准探测器和被校太阳电池各子结进行比较测量，逐一得出被校子结在各波长下的光谱响应度。为减小光源不稳定性带来的偏差，测量过程中均采用监视探测器以监视光源变化。
光谱响应度量值通过标准探测器组和陷阱探测器溯源至低温辐射计。校准装置和量值溯源示意图如图2所示。如偏置光造成样品温度偏离，则需增加温控装置使样品保持在（25±2）℃。
低温辐射计
氙灯光源
t
斩波器 滤光片轮 偏置光源
电信号采 陷阱探测器集系统
集成光学元器件
个标准探测器
卤钨灯光源
Y
↑ 口口口
N
双光棚直
C
色仪
监视光电探测器
自动切换反光镜
1
偏置电压
图2校准装置和量值溯源示意图
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