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TWI780215B - 使用基於單色器的硬體的多接面單元進行高速量子效率頻譜測試之方法和系統及相關電腦可讀取媒體 - Google Patents

使用基於單色器的硬體的多接面單元進行高速量子效率頻譜測試之方法和系統及相關電腦可讀取媒體 Download PDF

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TWI780215B
TWI780215B TW107129806A TW107129806A TWI780215B TW I780215 B TWI780215 B TW I780215B TW 107129806 A TW107129806 A TW 107129806A TW 107129806 A TW107129806 A TW 107129806A TW I780215 B TWI780215 B TW I780215B
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quantum efficiency
junction
light
photovoltaic
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TW107129806A
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飛利浦Ｔ 喬
狄米崔Ｄ 克魯特
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美商波音公司
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Publication date
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Abstract

本發明描述用於量測量子效率之量子效率測試控制器(QETC)及相關技術。該QETC實行一或多個測試疊代以獲得關於具有數目N個光伏打接面(N>0)之一多接面光伏打裝置(MPD)之量子效率的測試結果，其中該QETC與N個偏置光源相關聯。在一測試疊代期間，該QETC啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針；及在該光柵單色器正發射該第一測試探針時，反覆通過且啟動該數目N個偏置光源中之每一者以發射一對應的偏置光波長頻帶。在實行該(或多個)測試疊代之後，該QETC產生基於與該MPD之該量子效率相關之該等測試結果的一輸出。

Description

使用基於單色器的硬體的多接面單元進行高速量子效率頻譜測試之方法和系統及相關電腦可讀取媒體
本發明大體上係關於測試多接面單元/裝置，且更特定而言，係關於使用單色器判定包括多接面太陽能電池之多接面裝置的量子效率頻譜。
諸如太陽能電池之許多光伏打裝置具有經串聯連接以回應於接收到不同光波長而產生電流的半導體材料之多個接面。此類光伏打裝置被稱作多接面光伏打裝置(MPD)。
使用多個接面可提供更高效的光伏打裝置，但特性化每一接面之效能；例如，判定由每一接面產生之電流的量會引起額外挑戰。用於特性化效能多接面光伏打裝置之一個實例方法係量子效率(QE)頻譜分析。量子效率頻譜分析允許判定多接面光伏打裝置之每一接面的電流。
在一例示性具體實例中，描述一種方法。一量子效率測試控制 器實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果。該多接面光伏打裝置包括數目N個光伏打接面，其中該數目N大於零。該量子效率測試控制器與數目N個偏置光源相關聯。一測試疊代包括該量子效率測試控制器：啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針；及在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射一對應的偏置光波長頻帶。在實行該一或多個測試疊代之後，該量子效率測試控制器產生一輸出，該輸出基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關的該等測試結果。
在另一例示性具體實例中，描述一種系統。該系統包括：一光柵單色器；數目N個光源，該數目N大於零；及一量子效率測試控制器。該量子效率測試控制器包括一或多個處理器及一或多個非暫時性電腦可讀取媒體。該一或多個非暫時性電腦可讀取媒體經組態以至少儲存在由該一或多個處理器執行時使該量子效率測試控制器實行功能之電腦可讀取指令。該等功能包括：實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包括數目N個光伏打接面，其中一測試疊代包括：啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針，及在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射一對應的偏置光波長頻帶；及在實行該一或多個測試疊代之後，產生一輸出，該輸出基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關的該等測試結果。
在另一例示性具體實例中，描述一種非暫時性電腦可讀取媒體。該非暫時性電腦可讀取媒體上儲存有在由一量子效率測試控制器之一或多個處理器執行時使該量子效率測試控制器實行功能的電腦可讀取指令。該等功 能包括：實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包括數目N個光伏打接面，該數目N大於零，其中該量子效率測試控制器與數目N個偏置光源相關聯，且其中一測試疊代包括：啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針，及在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射一對應的偏置光波長頻帶；及在實行該一或多個測試疊代之後，產生一輸出，該輸出基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關的該等測試結果。
應理解，在此發明內容部分中及此文件中其他處所提供的描述意欲藉由非限制性實例說明本發明之態樣。一般而言，本文中所論述之特徵、功能、組件及優點可在各種具體實例中獨立地實現或可在另外其他具體實例中進行組合，其他具體實例之其他細節記載於以下描述及隨附圖式中。
200:量子效率測試控制器(QETC)
202:測試設備介面
204:攝影機/感測器
210:運算裝置
211:使用者介面模組
212:網路通信介面模組
213:電腦處理器
214:電腦可讀取媒體
215:連接機制
216:電腦可讀取程式指令
217:無線介面
218:有線介面
220:測試結果(TR)
300:系統
310:測試設備
320:偏置光源
322:偏置光頻帶
328:白光源
330:光柵單色器(GM)
332:光學截斷器
334:單色光
340:受測裝置(DUT)
342:多接面光伏打裝置
344:接面
344a:接面#1
344b:接面#2
346:鎖定放大器/反射比偵測器
350:輸出電流
500:情境
512:偏置光源(LS)#1
514:偏置光源(LS)#2
524:啟動訊息
532:啟動訊息
538:撤銷啟動訊息
542:啟動訊息
610:撤銷啟動訊息
620:啟動訊息
630:啟動訊息
636:撤銷啟動訊息
640:啟動訊息
710:撤銷啟動訊息
720:啟動訊息
730:啟動訊息
736:撤銷啟動訊息
740:啟動訊息
810:撤銷啟動訊息
900:曲線圖
910:曲線
920:曲線
930:曲線
940:曲線
1000:曲線圖
1010:曲線
1100:曲線圖
1110:曲線
1200:情境
1210:使用者介面
1220:啟動對話
1310:測試完成對話
1410:顯示比較對話
圖1係根據例示性具體實例之方法的流程圖。
圖2係根據例示性具體實例之量子效率測試控制器的方塊圖。
圖3係根據例示性具體實例的用於測試受測裝置之量子效率的系統之方塊圖。
圖4係根據例示性具體實例的用於使用光柵單色器之一次掃描來判定多接面光伏打裝置之量子效率的方法之流程圖。
圖5、圖6、圖7及圖8共同地展示根據例示性具體實例的使用圖4之方法判定多接面光伏打裝置之量子效率的情境之資訊流。
圖9展示說明根據例示性具體實例的使用圖4之方法的技術及另一技術的多 接面光伏打裝置之外部量子效率的曲線圖。
圖10展示比較根據例示性具體實例的由兩種技術判定之外部量子效率的曲線圖，該兩種技術之外部量子效率由圖9之曲線圖標繪。
圖11展示比較根據例示性具體實例的由兩種技術判定之外部量子效率的曲線圖，該兩種技術之外部量子效率標繪於圖9中。
圖12、圖13及圖14共同地說明根據例示性具體實例的量子效率測試控制器執行使用圖4之方法之技術同時提供相關使用者介面的情境。
在多接面光伏打裝置中，裝置之電流及其效率受到產生最低電流之接面的限制。為最大化多接面光伏打裝置電流及效率，所有接面收集之總電流應最大化而且總電流應在所有接面當中均勻地平衡。用於特性化多接面光伏打裝置，諸如用於高功率空間及地面應用之裝置的一種技術係量子效率頻譜分析。量子效率頻譜分析允許判定多接面光伏打裝置中之個別接面電流；判定個別接面電流與最佳化裝置電流及效率緊密相關。
用以量測及最佳化多接面光伏打裝置之接面電流的一技術涉及量子效率頻譜分析。量子效率可定義為電子電洞對自具有特定波長之單一光子促成多接面電流的機率。量子效率頻譜分析涉及量測在一波長範圍上之量子效率且接著將量子效率相對具有已知電流/波長之頻譜進行積分以獲得接面電流。
在多接面光伏打裝置之狀況下，應用一或多個外部偏置光允許選擇裝置之每一接面，且接著量測量子效率以判定每一接面之電流。多接面光伏打裝置之每一接面典型地藉由特定光波長啟動以產生電流-針對不同接面選擇不同波長以增加啟動整個裝置之光的頻譜。接著，偏置光啟動接面是可藉由發射特定光波長來啟動接面以發射電流。
多接面光伏打裝置之量子效率頻譜可藉由至少兩技術中之一者量測。在量測量子效率頻譜之第一技術中，量測多接面光伏打裝置之受測接面的量子效率，其中藉由照明啟動裝置之每一其他接面的偏置光來選擇接面以供量測，使得啟動裝置的受測接面除外之所有接面。接著，光柵單色器經引導進行掃描通過數個光波長。在掃描期間，光柵單色器分離出單色光之「測試探針(test probe)」，該單色光係具有窄波長頻帶之光；例如具有25奈米(nm)或小於25奈米之波長解析度或波長範圍。光柵單色器可自白光源選擇用於一或多個不同測試探針之光。測試探針可探測或判定受測接面之回應(例如，量子效率、反射率、所發射電流)。在量測接面之回應之後，光柵單色器繼續其選擇測試探針通過藉由白光源所提供之一些或全部光波長的掃描。對於裝置之每一後續接面，改變光偏置以選擇接下來的接面，且進行光柵單色器之另一掃描。
然而，光柵單色器之機械運動係耗時的，每次掃描需要約幾分鐘。在第一技術中，掃描之數目等於多接面光伏打裝置之接面之數目。接著，由於多接面光伏打裝置中之接面之數目隨時間增加，因此量子效率量測所需之時間亦增加。
量測量子效率頻譜之第二技術完全無需光柵單色器。確切而言，第二技術利用LED陣列，其中使用變化之波長，其中每一LED以特定頻率閃爍。使用傅立葉變換，可約數秒判定每一LED波長之量子效率。然而，此技術之波長解析度及因此其固有準確度受特定波長下之可用LED之數目及其發射半高全寬(FWHM)限制。在頻譜之可見光部分中，LED限於大約20nm之波長解析度，且在頻譜之紅外線部分中，LED波長解析度係50nm或大於50nm。
雖然第二技術可快速地產生量子效率量測(約數秒)，但相較於由光柵單色器發射之光的5nm(或小於5nm)之波長解析度，第二技術可由於與基於LED之量測相關聯的20nm或大於20nm的相對較大波長解析度而犧牲 量測準確性。因而，量測量子效率之第一技術及第二技術兩者皆具有弱點-第一技術相較於第二技術相對慢速，且第二技術相較於第一技術相對不準確。
本文中描述一種量測量子效率之新技術，其利用光柵單色器同時藉由將單色器掃描之次數減少至一次而非如由第一技術使用之每接面一次掃描來改良量測速度。對於三接面多接面光伏打裝置之實例，相比第一技術，使用新技術所花費之量測時間減少到1/3。另外，本文中所描述之新技術保持第一技術之高波長解析度光柵單色器的優良量測準確性，且因此優於第二技術。總體而言，本文中所描述之新技術保持光柵單色器在準確度方面之優點，同時極大地增加了量測速度；例如，對於標準的三接面多接面光伏打裝置，將量測量子效率之時間減少至1/3。
圖1係根據例示性具體實例之方法100的流程圖。方法100係用於量測及產生與多接面光伏打裝置之量子效率相關之輸出的方法。方法100可由充當諸如至少在圖2之上下文中描述之量子效率測試控制器(QETC)的運算裝置執行。
方法100開始於圖1之區塊110處，其中量子效率測試控制器實行一或多個測試疊代以獲得與多接面光伏打裝置之量子效率相關的測試結果，其中多接面光伏打裝置包括數目N個光伏打接面(N>0)，其中量子效率測試控制器與數目N個偏置光源相關聯。每一測試疊代包括量子效率測試控制器：啟動光柵單色器以發射具有第一波長之單色光的第一測試探針，及在光柵單色器正發射單色光之第一測試探針時，疊代通過數目N個偏置光源以啟動數目N個偏置光源中之每一者來發射對應的偏置光波長頻帶，諸如至少在圖2至圖8之上下文中論述。
在一些具體實例中，啟動光柵單色器以發射單色光之第一測試探針包括啟動光柵單色器以發射具有25奈米或小於25奈米之解析度的單色光之 第一測試探針，諸如至少在圖3之上下文中論述。
在其他具體實例中，疊代通過數目N個偏置光源以啟動數目N個偏置光源中之每一者來發射對應的偏置光波長頻帶包括啟動一或多個發光二極體(LED)，諸如至少在圖3及圖4之上下文中論述。在此等具體實例中之一些中，一或多個LED包括第一LED及第二LED-接著，啟動一或多個LED包括：啟動第一LED以發射第一偏置光波長頻帶；及啟動第二LED產生以發射第二偏置光波長頻帶，諸如至少在圖3及圖4之上下文中論述。在此等具體實例中之其他者中，數目N個偏置光源包含數目N個LED-接著，啟動一或多個LED包括：依序啟動數目N個LED以發射數目N個偏置光波長頻帶，諸如至少在圖3及圖4之上下文中論述。
在甚至其他具體實例中，數目N大於一；接著，疊代通過數目N個偏置光源以啟動數目N個偏置光源中之每一者來發射對應的偏置光波長頻帶包括：在光柵單色器正發射單色光之第一測試探針時，量測數目N個光伏打接面中之每一者的量子效率值；及記錄所量測之數目N個量子效率值作為測試結果之部分，諸如至少在圖4至圖8之上下文中論述。在此等具體實例中之一些中，數目N個光伏打接面包括第一光伏打接面及第二光伏打接面，且數目N個偏置光源包括經組態以發射第一偏置光波長頻帶之第一偏置光源及經組態以發射第二偏置光波長頻帶之第二偏置光源；接著，量測數目N個光伏打接面中之每一者的量子效率值包括：在正發射單色光之第一測試探針及第一偏置光波長頻帶時量測由第一光伏打接面產生之第一電流；基於所量測之第一電流判定第一光伏打接面之第一量子效率值；在正發射光之第一測試探針(或波長頻帶)及第二偏置光波長頻帶時量測由第二光伏打接面產生之第二電流；及基於所量測之第二電流判定第二光伏打接面之第二量子效率值，諸如至少在圖4至圖8之上下文中論述。在此等具體實例中之其他者中，量測數目N個光伏打接面中之 每一者的量子效率值可包括：針對數目N個光伏打接面中之每一光伏打接面重複下述：在正發射單色光之第一測試探針及與光伏打接面相關聯之偏置光波長頻帶時量測由該光伏打接面產生之電流；及基於所量測之電流判定該光伏打接面之量子效率值，諸如至少在圖4至圖8之上下文中論述。
在另外其他具體實例中，實行一或多個測試疊代包括實行第二測試疊代，該第二測試疊代包括：啟動光柵單色器以發射第二波長之單色光的第二測試探針，其中第二波長與第一波長至少相差單色器正發射單色光之第一測試探針時之解析度；及在光柵單色器正發射單色光之第二測試探針時，疊代通過數目N個偏置光源以啟動數目N個偏置光源中之每一者來發射對應的偏置光波長頻帶，諸如至少在圖4至圖8之上下文中論述。
在另外其他具體實例中，實行一或多個測試疊代以獲得與多接面光伏打裝置之量子效率相關的測試結果包括實行一或多個測試疊代以獲得與太陽能電池、雷射功率轉換器及/或熱光伏打電池之組件之量子效率相關的測試結果，諸如至少在圖3之上下文中論述。
在另外其他具體實例中，實行一或多個測試疊代包括一或多個測試疊代共同地使光柵單色器進行單一掃描通過複數個光波長，諸如至少在圖4至圖8之上下文中論述。
在區塊120處，量子效率測試控制器在實行一或多個測試疊代之後產生輸出，其中該輸出是基於與多接面光伏打裝置之量子效率相關的測試結果，諸如至少在圖2至圖14之上下文中論述。
在一些具體實例中，產生基於與多接面光伏打裝置之量子效率相關之測試結果的輸出包括產生多接面光伏打裝置在複數個光波長上之量子效率圖，諸如至少在圖9之上下文中論述。
在其他具體實例中，量子效率測試控制器係系統之部分，該系 統包括：光源，其經組態以將寬頻白光提供至光柵單色器；截光器，其經組態以中斷由光柵單色器發射之光；及鎖定放大器，其經組態以對多接面光伏打裝置針對至少一個偏置光波長頻帶之回應進行濾波，諸如至少在圖3之上下文中論述。
圖2係根據例示性具體實例之量子效率測試控制器(QETC)200的方塊圖。量子效率測試控制器200包括一或多個測試設備介面202、一或多個攝影機及/或感測器204及運算裝置210，其中測試設備介面202及攝影機/感測器204被連接至運算裝置210。
測試設備介面202包括用於連接至測試設備及/或與測試設備通信(亦即，與測試設備介接)之軟體及/或硬體，其中測試設備包括但不限於一或多個偏置光源、一或多個鎖定放大器、一或多個受測裝置、一或多個白光源、一或多個光柵單色器及一或多個截光器(optical chopper)。在一些實例中，測試設備介面202使運算裝置210能夠發送命令，例如啟動及撤銷啟動命令，且自使用測試設備介面202予以介接之測試設備接收資料。
攝影機/感測器204可藉由俘獲至少與使用經由測試設備介面202予以介接之測試設備進行之量子效率測試相關的影像及/或其他視覺資訊來將資料提供至運算裝置210。舉例而言，攝影機/感測器204可包括提供在攝影機之範圍內的靜態及/或視訊影像的一或多個攝影機。
根據例示性具體實例，運算裝置210可包括使用者介面模組211、網路通信介面模組212、一或多個電腦處理器213及一或多個電腦可讀取媒體214，以上所有者可經由系統匯流排、網路或其他連接機制215被鏈接在一起。特定而言，運算裝置210可經組態以實行與以下各者相關之一或多個功能：量子效率測試控制器200；方法100、400；情境500、1200；曲線圖900、1000、1100；及/或使用者介面1210。在一些具體實例中，運算裝置210可為行 動或非行動運算裝置，且可體現為以下各者中之一或多者：桌上型電腦、膝上型電腦或筆記型電腦、個人資料助理(PDA)、行動電話、智慧型手機、智慧型手錶、嵌人式處理器及/或裝備有至少一個處理單元的任何類似裝置，該至少一個處理單元能夠執行實施本文中所描述之技術及方法之至少部分的機器語言指令，技術及方法包括但不限於方法100、400及情境500、1200。
使用者介面模組211可接收輸入及/或可能將輸出提供至使用者。使用者介面模組211可經組態以發送及/或接收來自使用者輸入的資料、將資料發送至使用者輸入，使用者輸入來自輸入裝置，諸如鍵盤、小鍵盤、觸控式螢幕、觸控板、電腦滑鼠、軌跡球、操縱桿、遊戲控制器及/或經組態以自運算裝置210之使用者接收使用者輸入的其他類似裝置。使用者介面模組211可包括輸出顯示裝置，其可包括但不限於一或多個：陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)、使用數位光處理(DLP)技術之顯示器、印表機、燈泡及/或能夠顯示視覺輸出(例如，圖形、文字及/或數值資訊)的其他裝置。使用者介面模組211亦可經組態有一或多個裝置以產生聲訊輸出，諸如揚聲器、揚聲器插口、音訊輸出埠、音訊輸出裝置、耳機及/或經組態以將聲音及/或聲訊資訊傳達至運算裝置210之使用者的其他類似裝置。
網路通信介面模組212可經組態以經由網路在無線介面217及/或有線介面218上發送及接收資料。若存在，則無線介面217可利用至資料網路之無線介面，諸如Bluetooth®、ZigBee®、Wi-FiTM及/或WiMAXTM介面，資料網路諸如廣域網路(WAN)、區域網路(LAN)、一或多個公用資料網路(例如，網際網路)、一或多個私用資料網路或公用及私用資料網路之任何組合。若存在，則有線介面218可包含電線、纜線、光纖鏈路及/或至資料網路之類似實體連接，資料網路諸如WAN、LAN、諸如網際網路之一或多個公用資料網路、一或多個私用資料網路或此等網路之任何組合。
在一些具體實例中，網路通信介面模組212提供可靠、安全及/或經鑑認之通信。對於本文中所描述之每一通信，可提供用於確保可靠通信(亦即，保證訊息遞送)之資訊可能作為訊息標頭及/或尾部(例如，封包/訊息定序資訊、囊封標頭及/或尾部、大小/時間資訊及傳輸驗證資訊，諸如CRC及/或同位檢查值)之部分。可使用諸如但不限於DES、AES、RSA、迪菲-黑爾曼(Diffie-Hellman)及/或DSA之一或多個密碼編譯協定及/或演算法來使通信安全(例如，經編碼或加密)及/或經解密/經解碼。亦可使用其他密碼編譯協定及/或演算法，或者是除了本文中所列出之確保通信安全(且接著解密/解碼通信)之彼等密碼編譯協定及/或演算法亦可使用其他密碼編譯協定及/或演算法。
電腦處理器213可包括一或多個中央處理單元、電腦處理器、行動處理器、數位信號處理器(DSP)、GPU、微處理器、電腦晶片、可程式化處理器、多核心處理器及/或經組態以執行機器語言指令及處理資料之其他處理單元。電腦處理器213可經組態以執行內含於電腦可讀取媒體214中之電腦可讀取程式指令216及/或如本文中所描述之其他指令。
電腦可讀取媒體214可包括一或多個實體及/或非暫時性儲存裝置，諸如唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、抽取式磁碟機、硬碟機、隨身碟、磁帶記憶體、光碟記憶體、快閃記憶體、揮發性儲存裝置、非揮發性儲存裝置及/或其他儲存裝置。一般而言，儲存裝置係能夠儲存資訊之硬體；例如資料、電腦可讀取程式指令及/或基於暫時性及/或永久性之其他合適資訊。電腦可讀取媒體214可包括一或多個實體及/或非暫時性儲存裝置，其至少具有足夠之組合儲存容量以內含電腦可讀取程式指令216及任何相關聯/相關之資料結構，包括但不限於測試結果(TR)220。在一些具體實例中，電腦可讀取媒體214中之一些或全部可係抽取式的，諸如抽取式硬碟機、抽取式磁碟或快閃記憶體。
電腦可讀取程式指令216及內含於電腦可讀取媒體214中之任何資料結構可包括可分別由電腦處理器213及任何所需儲存器加以執行之電腦可讀取程式指令，以實行本文中所描述之情境及方法之至少部分，包括但不限於方法100、400及情境500、1200。電腦可讀取程式指令216可包括在由電腦處理器213執行時使量子效率測試控制器200實行功能之指令，該等功能包括但不限於軟體、顯示器、介面及/或使用者介面之本文中所描述之功能性。
電腦可讀取媒體214可儲存測試結果220之部分或全部。測試結果220可包括與諸如一或多個受測多接面光伏打裝置之一或多個裝置之量子效率相關的量測之資料。與量子效率相關之量測可包括但不限於一或多個電流量測、一或多個內部及/或外部量子效率量測及一或多個反射比量測。在一些實例中，測試結果220可包括與量測之資料相關的曲線圖及/或其他輸出，該等量測與量子效率相關。
在其他實例中，圖1中所展示之其他組件可係運算裝置210之部分。通常，可使用能夠運行程式碼之任何硬體裝置或系統實施上述具體實例。
圖3係根據例示性具體實例的用於測試受測裝置(DUT)340之量子效率的系統300之方塊圖。系統300包括使用測試設備介面202予以連接之量子效率測試控制器200及測試設備310。測試設備310包括用於產生偏置光照之N個(N>0)偏置光源320、用於產生白光之白光源328、光柵單色器(GM)330、截光器332、受測裝置340及一或多個鎖定放大器及/或一或多個反射比偵測器346。受測裝置340包括多接面光伏打裝置342，其包括N個接面344。N個接面344包括接面344a及接面344b。舉例而言，受測裝置340可係以下各者中之一或多者：太陽能電池、雷射功率轉換器、熱光伏打電池或包括多接面光伏打裝置之另一裝置。
偏置光源320包括至少N個相異光源，其可經引導/啟動以發射至 少N個相異的光波長頻帶；例如發射具有大約峰值或主波長之預定波長解析度(例如，10nm、50nm、100nm、133nm之範圍)的光。一個此實例係可發射波長在625±45nm之範圍內的紅色可見光頻帶。許多其他實例亦係可能的。偏置光源320可包括一或多個發光二極體(LED)、雷射器、彩色燈泡及/或可經引導/啟動以發射相異光波長頻帶之其他光源。
白光源328包括可經啟動/引導以發射白光之一或多個光源；亦即，具有相等強度之可見光波長之組合。光柵單色器330包括一或多個裝置，其經啟動/引導以發射單色光之測試探針，該單色光係具有可選自較寬波長範圍之窄光波長頻帶的光；例如，由白光源328發射之白光。在其他實例中，測試探針可具有25奈米或小於25奈米之波長解析度；例如1nm、5nm、10nm、12.5nm或小於或等於25nm之另一值的解析度。特定而言，在此等實例中，由光柵單色器發射之測試探針具有5nm或小於5nm之波長解析度。
截光器332包括一或多個裝置，其可經啟動/引導以週期性地中斷光束；例如由光柵單色器330發射之光束。
偏置光源320之數目N等於接面344之數目N。在測試期間，用於偏置光照之N個偏置光源320可發射不同的N個偏置光頻帶322。偏置光波長頻帶(或簡言之，偏置光頻帶)可係經選擇以啟動受測裝置340之接面344中之特定對應接面的光波長範圍。舉例而言，若接面344a經啟動以在接收到波長在450至500nm之範圍內的光後發射電流，則用於接面344a之偏置光頻帶(由偏置光源320中之光源發射)可包括具有(至少部分地)在450至500nm之範圍內之波長的光。偏置光頻帶之許多其他實例亦係可能的。
亦在測試期間，白光源328經引導以發射經饋送至光柵單色器330中之白光。光柵單色器330接著選擇白光之窄頻帶以作為單色光之測試探針來進行發射。藉由使截光器332週期性地中斷所發射之單色光來將所發射之單 色光調變成交變信號。在圖3中展示為單色光334之一或多個測試探針的所得經截斷單色光被聚焦至受測裝置340上。
同時，啟動N個偏置光源320中之N-1個偏置光源以產生N個偏置光頻帶322中之不同的N-1個偏置光頻帶。N-1個偏置光頻帶亦被聚焦至受測裝置340上以提供直射光來選擇N個接面344中未被啟動之單一接面，且因此未啟動之接面可經由截光器332對由光柵單色器330發射之單色光334的一或多個測試探針作出反應；例如藉由回應於單色光334之測試探針而發射電流。
藉由鎖定放大器/反射比偵測器346中之鎖定放大器濾出受測裝置340之直流電(DC)回應。鎖定放大器/反射比偵測器346亦放大受測裝置340針對交變單色光的未經濾波之交流電(AC)回應且因此產生輸出電流350。
鎖定放大器/反射比偵測器346之一或多個鎖定放大器與一或多個反射比偵測器的組合從來自受測裝置340之光樣本判定受測裝置340在離位角度下的反射比。舉例而言，可使用受測裝置340的充當參考偵測器之反射比偵測器判定反射比，且鎖定放大器/反射比偵測器346之一或多個鎖定放大器與一或多個反射比偵測器的組合可判定離位角度且藉此判定受測裝置340之反射比。
量子效率測試控制器200經由測試設備介面202接收關於輸出電流350之資料及可能關於受測裝置340之其他資料，且記錄資料作為測試結果220。
在實例中，多接面光伏打裝置342具有N=3個接面作為接面344。接著，系統300可包括可發射三個不同的偏置光頻帶322之N=3(三)個偏置光源320。在此實例中，偏置光源320包括：(1)可經引導/啟動以發射啟動接面344中之第一接面之第一偏置光頻帶的第一偏置光源；(2)可經引導/啟動以發射啟動接面344中之第二接面之第二偏置光頻帶的第二偏置光源；及(3) 可經引導/啟動以發射啟動接面344中之第三接面之第三偏置光頻帶的第三偏置光源。在此等實例中之一些中，藉由不同的偏置光頻帶啟動接面344中之每一者，且因此選擇三個偏置光源320，因此第一、第二及第三偏置光頻帶中之每一者不同。接著，為測試實例具三接面的多接面光伏打裝置342之特定接面J，啟動兩個偏置光源以發射偏置光頻帶來啟動當前未受測之兩個接面，使得僅接面J由來自測試探針之光啟動。
在其他實例中，N=2或N>3；例如，N係選自範圍[2，10]之整數。舉例而言，若N=5，則多接面光伏打裝置342具有五個接面，且偏置光源可發射五個不同的偏置光頻帶，其中每一偏置光頻帶啟動對應接面。接著，為測試實例具五接面的多接面光伏打裝置342中之特定接面J，啟動四個偏置光源以發射偏置光頻帶來啟動具五接面的多接面光伏打裝置342中當前未受測之四個接面，使得僅接面J由來自測試探針之光啟動。
圖4係根據例示性具體實例的用於使用光柵單色器之一次掃描來判定多接面光伏打裝置之量子效率的方法400之流程圖。方法400可藉由諸如量子效率測試控制器200之量子效率測試控制器進行。
方法400說明用於快速量子效率量測之演算法。對受測裝置340之所有接面進行光柵單色器330之單次掃描，而非對受測裝置340之每一接面實行光柵單色器掃描。在光柵單色器330發射單色光之測試探針時，啟動N個偏置光源320以發射N-1個偏置光波長頻帶，從而啟動裝置之第一接面除外的所有接面。舉例而言，假設N個偏置光源320及N個接面344兩者均編號為1、2...N，且N個偏置光源320經配置使得偏置光源#1可發射在啟動接面#1之第一偏置光頻帶中的光，偏置光源#2可發射在啟動接面#2之第二偏置光頻帶中的光，且如此類推，直至偏置光源#N可發射在啟動接面#N之第N偏置頻帶中的光。接著，為啟動接面#1(第一接面)除外之所有接面，可啟動N個偏置光源#2至#N以發射其 各別偏置波長頻帶。因此，藉由光柵單色器330發射單色光之測試探針將僅由接面#1引起回應，此係因為已啟動所有其他接面#2至#N。量測接面#1對單色光之測試探針的回應且自彼等量測記錄測試結果。
循環通過該等偏置光源以實現針對N個接面中之每一者採取量測；例如，循環J個值以實現對接面#J(1
Figure 107129806-A0305-02-0018-1
J
Figure 107129806-A0305-02-0018-2
N)之量測-為採取對接面#J之量測，將偏置光源#1...#J-1及#J+1...#N(亦即，偏置光源#J除外之所有偏置光源320)全部啟動，使得藉由光柵單色器330發射單色光之測試探針將僅由接面#J引起回應。僅在記錄所有N個接面之測試結果之後，才啟動光柵單色器330以發射單色光之下一測試探針。
使用方法400將光柵單色器330的啟動最少化至每受測裝置一次掃描。在偏置光源320由LED體現時之實例中，可能幾毫秒便會發生偏置光源之改變。相比而言，光柵單色器330之一次掃描可花費幾分鐘，因此將光柵單色器掃描之數目減少至一次會最少化獲得受測裝置340之量測及測試結果所需的時間，一次係量測受測裝置340所需之掃描的最小數目。相較於針對N個接面(N>1)中之每一者採取一次光柵單色器掃描的先前技術演算法，方法400比此等先前技術演算法快N倍。另外，方法400產生此N倍加速而不改變硬體且不降低先前技術演算法之量測品質。
方法400開始於區塊410處，其中量子效率測試控制器初始化幾個值。特定而言，值i初始化為1，值NumIters初始化為每光柵單色器掃描之光柵單色器疊代之數目，且值NumJ設定為接面344及偏置光源320之數目N。
值i表示光柵單色器330之當前疊代編號。值NumIters表示在光柵單色器之一次掃描期間產生之不同光波長的數目。值NumJ表示接面及對應偏置光源之數目N。
舉例而言，假設光柵單色器經組態以5nm的遞增掃描通過頻率 範圍介於380nm至750nm(亦即，可見光譜)的光。接著，光柵單色器之一次掃描將涉及發射[(750-380)/5]+1=75個不同頻率的光；例如發射波長為380nm、385nm...745nm及750nm之光。在此實例中，值NumIters將設定為75。在光柵單色器之一次掃描期間，值i將以1(表示發射385nm之光)開始且以75(表示發射750nm之光)結束。又，在區塊410處，量子效率測試控制器可初始化及/或重設測試結果220；例如建立及/或初始化一或多個新記錄、檔案及/或用於記錄測試結果220之其他資料結構。
在區塊420處，量子效率測試控制器判定值i是否小於或等於值NumIters。若i小於或等於NumIters，則量子效率測試控制器可繼續進行至區塊430。否則，i大於NumIters，且量子效率測試控制器可繼續進行至區塊422。
在區塊422處，量子效率測試控制器產生基於測試結果220之輸出；例如受測裝置340在由光柵單色器330產生之複數個光波長上的量子效率之一或多個曲線圖、受測裝置340之測試結果220與參考裝置之測試結果的一或多個比較之輸出。在一些實例中，方法400可在區塊422之程序完成之後結束。
在區塊430處，量子效率測試控制器啟動光柵單色器330以發射單色光之第i測試探針。在一些實例中，啟動光柵單色器330可涉及引導光柵單色器330以移動一或多個機構從而選擇單色光之第i測試探針；例如自藉由白光源328提供之白光選擇單色光之測試探針。又，在區塊430處，量子效率測試控制器將J設定為等於1。值J表示當前受測接面；例如若J=1，則接面#1受測試。
在區塊432處，量子效率測試控制器判定值J是否小於或等於值NumJ。若J小於或等於NumJ，則量子效率測試控制器可繼續進行至區塊440。否則，J大於NumJ，且量子效率測試控制器可繼續進行至區塊434。
在區塊434處，量子效率測試控制器將值i遞增1且接著繼續進行至區塊420。
在區塊440處，量子效率測試控制器啟動偏置光源320以發射第J偏置光頻帶，以用於採取對受測裝置340之第J接面的量測。為發射第J偏置光頻帶，啟動N個偏置光源中偏置光源#J除外之N-1個偏置光源，藉此實現來自受測裝置340之僅第J接面對單色光之第i測試探針的回應。
在區塊442處，在單色光之第i測試探針及第J偏置光頻帶經發射至受測裝置340「DUT」上時，量子效率測試控制器判定受測裝置340 DUT之外部量子效率(EQE)值EQE(i,J)及反射比值R(i,J)。基於在正發射單色光之第i測試探針及第J偏置光頻帶時由受測裝置340產生之各別所發射的輸出電流350而判定外部量子效率EQE(i,J)值。反射比R(i,J)值係基於在正發射單色光之第i測試探針及第J偏置光頻帶時由受測裝置340反射之光。接著，量子效率測試控制器記錄經判定之EQE(i,J)及R(i,J)值作為測試結果220之部分。在記錄EQE(i,J)及R(i,J)值之後，量子效率測試控制器撤銷啟動發射第J偏置光頻帶之偏置光源320。
在區塊444處，量子效率測試控制器將值J遞增1且接著繼續進行至區塊432。
圖5、圖6、圖7及圖8共同地展示根據例示性具體實例的情境500之資訊流，其中使用方法400判定多接面光伏打裝置之量子效率。
情境500展示使用系統300之組件的方法400之實例使用。在情境500開始時，量子效率測試控制器200初始化值及測試結果220，如由方法400之區塊410所指示，其中NumIters(光柵單色器疊代之數目)設定為3且NumJ(接面之數目=偏置光源之數目)設定為2。繼續進行方法400，量子效率測試控制器200啟動光柵單色器330以發射測試探針#1，如在區塊430處所指示，且啟動偏置光源320中之偏置光源(LS)#2 514以發射偏置光頻帶#1(啟動接面#2 344b)，如在區塊440處所指示。在發射偏置光頻帶#1時，量子效率測試控制 器200量測接面#1 344a之外部量子效率及反射比，且在測試結果220中將所量測之外部量子效率記錄為EQE(1,1)並將所量測之反射比記錄為R(1,1)，如在區塊442處所指示。如亦在區塊442處所指示，量子效率測試控制器200接著撤銷啟動光源#2 514以停止發射偏置頻帶#1。量子效率測試控制器200接著將值J遞增為等於2，如在區塊444處所指示，且接著經由區塊432繼續進行至區塊440。在到達區塊440後，量子效率測試控制器200啟動偏置光源320中之偏置光源(LS)#1 512以發射偏置光頻帶#2(啟動接面#1 344a)。
在發射偏置光頻帶#2時，量子效率測試控制器200量測接面#2 344b之外部量子效率及反射比，且在測試結果220中將所量測之外部量子效率記錄為EQE(1,2)並將所量測之反射比記錄為R(1,2)，如區塊442處所指示。如亦在區塊442處所指示，量子效率測試控制器200接著撤銷啟動光源#1 512以停止發射偏置頻帶#2。量子效率測試控制器200繼續進行至區塊444且將值J遞增為3，繼續進行至區塊432以判定J大於NumJ。量子效率測試控制器200接著繼續進行至區塊434，將值i遞增為2，且進一步繼續進行至區塊420，此係因為光柵單色器330之疊代#1完成。
情境500繼續：量子效率測試控制器200繼續光柵單色器330之另外兩個疊代-疊代#2及#3。在完成疊代#3後，光柵單色器330之掃描完成。在掃描完成之後，量子效率測試控制器200到達方法400之區塊422且產生基於測試結果220中之資料的外部量子效率值之輸出曲線圖。在產生輸出曲線圖之後，情境500結束。
圖5展示包括使用光柵單色器330、截光器332、偏置光源320、受測裝置340及量子效率測試控制器200之情境500，其中偏置光源320包括光源#1 512及光源#2 514且其中受測裝置340包括具有接面#1 344a及接面#2 344b之多接面光伏打裝置342。在情境500中，由光源#1 512發射之光啟動接面#1 344a 且由光源#2 514發射之光啟動接面#2 344b。因此，在情境500中，光源#1 512發射偏置光頻帶#2以使用由光柵單色器330發射之光的測試探針實現對接面#2 344b之量測，且光源#2 514發射偏置光頻帶#1以使用由光柵單色器330發射之光的測試探針實現對接面#1 344a之量測。
情境500開始於區塊520處，其中量子效率測試控制器200接收指示量子效率測試控制器200開始測試受測裝置340之輸入。在區塊522處，量子效率測試控制器200開始執行軟體，該軟體體現開始於區塊410之方法400，將值I設定為等於1，將值NumIters設定為等於3，將值NumJ設定為等於2且重設測試結果220。上文在圖4中所展示之方法400之區塊410的上下文中論述了值i、NumIters及NumJ。
量子效率測試控制器200接著繼續進行至方法400之區塊420且判定值i(等於1)小於或等於NumIters之值(等於3)，導致量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊430。圖5展示量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息524以引導光柵單色器330及截光器332發射光之「Probel」或測試探針#1。在接收到啟動訊息524後，光柵單色器330將光柵移動至對應於測試探針#1之位置1，如由區塊526a所指示，且開始發射測試探針#1，如由區塊530所指示。此時，量子效率測試控制器200繼續方法400之區塊430且將值J設定為等於1，如由區塊526b所指示。上文在區塊430之上下文中論述了值J。
情境500繼續：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於1)小於或等於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊440。量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息532以引導光源#2 514發射偏置光頻帶#1。在接收到啟動訊息532後，光源#2 514開始發射偏置光頻帶#1，如由圖5之區塊534所展示。
量子效率測試控制器200接著繼續進行至方法400之區塊442以在 正發射測試探針#1及偏置光頻帶#1時量測接面#1之外部量子效率及反射比，且接著將所量測之外部量子效率及反射值保存為各別值EQE(1,1)及R(1,1)以作為測試結果220之部分，如由圖5之區塊536所指示。量子效率測試控制器200繼續執行方法400之區塊442，且發送撤銷啟動訊息538以引導光源#2 514停止發射偏置光頻帶#1。在接收到撤銷啟動訊息538後，光源#2 514停止發射偏置光頻帶#1，如由區塊540a所指示。同時，量子效率測試控制器200執行方法400之區塊444且將值J遞增為2，如由圖5之區塊540b所指示。
情境500繼續進行：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於2)小於或等於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊440。量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息542以引導光源#1 512發射偏置光頻帶#2。在接收到啟動訊息542後，光源#1 512開始發射偏置光頻帶#2，如由圖5之區塊544所展示。
量子效率測試控制器200接著繼續進行至方法400之區塊442以在正發射測試探針#1及偏置光頻帶#2時量測接面#2之外部量子效率及反射比，且接著將所量測之外部量子效率及反射值保存為各別值EQE(1,2)及R(1,2)以作為測試結果220之部分，如由圖5之區塊546指示。
量子效率測試控制器200繼續執行方法400之區塊442，且發送圖6之撤銷啟動訊息610以引導光源#1 512停止發射偏置光頻帶#2。在接收到撤銷啟動訊息610後，光源#1 512停止發射偏置光頻帶#2，如由區塊612a所指示。同時，量子效率測試控制器200執行方法400之區塊444且將值J遞增為3，如由圖6之區塊612b所指示。
情境500繼續：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於3)大於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊434。量子效率測試控制器200接著將值i遞增為等於2，如由圖6之區塊 614所指示。量子效率測試控制器繼續進行至方法400之區塊420且判定值i(等於2)小於或等於NumIters之值(等於3)，導致量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊430。
量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息620以引導光柵單色器330及截光器332發射光之「Probe2」或測試探針#2。在接收到啟動訊息620後，光柵單色器330將光柵移動至對應於測試探針#2之位置2，如由區塊622a所指示，且開始發射測試探針#2，如由區塊624所指示。此時，量子效率測試控制器200繼續方法400之區塊430且將值J設定為等於1，如由區塊622b所指示。
情境500繼續：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於1)小於或等於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊440。量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息630以引導光源#2 514發射偏置光頻帶#1。在接收到啟動訊息630後，光源#2 514開始發射偏置光頻帶#1，如由圖6之區塊632所展示。
量子效率測試控制器200接著繼續進行至方法400之區塊442以在正發射測試探針#2及偏置光頻帶#1時量測接面#1之外部量子效率及反射比，且接著將所量測之外部量子效率及反射值保存為各別值EQE(2,1)及R(2,1)以作為測試結果220之部分，如由圖6之區塊634指示。量子效率測試控制器200繼續執行方法400之區塊442，且發送撤銷啟動訊息636以引導光源#2 514停止發射偏置光頻帶#1。在接收到撤銷啟動訊息636後，光源#2 514停止發射偏置光頻帶#1，如由區塊638a所指示。同時，量子效率測試控制器200執行方法400之區塊444且將值J遞增為2，如由圖6之區塊638b所指示。
情境500繼續進行：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於2)小於或等於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊440。量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息640以引導光 源#1 512發射偏置光頻帶#2。在接收到啟動訊息640後，光源#1 512開始發射偏置光頻帶#2，如由圖6之區塊642所展示。
量子效率測試控制器200接著繼續進行至方法400之區塊442，以在正發射測試探針#2及偏置光頻帶#2時量測接面#2之外部量子效率及反射比，且接著將所量測之外部量子效率及反射值保存為各別值EQE(2,2)及R(2,2)以作為測試結果220之部分，如由圖6之區塊644指示。
量子效率測試控制器200繼續執行方法400之區塊442，且發送圖7之撤銷啟動訊息710以引導光源#1 512停止發射偏置光頻帶#2。在接收到撤銷啟動訊息710後，光源#1 512停止發射偏置光頻帶#2，如由區塊712a所指示。同時，量子效率測試控制器200執行方法400之區塊444且將值J遞增為3，如由圖7之區塊712b所指示。
情境500繼續：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於3)大於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊434。量子效率測試控制器200接著將值i遞增為等於3，如由圖7之區塊714所指示。量子效率測試控制器繼續進行至方法400之區塊420且判定值i(等於3)小於或等於NumIters之值(等於3)，導致量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊430。
量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息720以引導光柵單色器330及截光器332發射光之「Probe3」或測試探針#3。在接收到啟動訊息720後，光柵單色器330將光柵移動至對應於測試探針#3之位置3，如由區塊722a所指示，且開始發射測試探針#3，如由區塊724所指示。此時，量子效率測試控制器200繼續方法400之區塊430且將值J設定為等於1，如由區塊722b所指示。
情境500繼續：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於1)小於或等於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方 法400之區塊440。量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息730以引導光源#2 514發射偏置光頻帶#1。在接收到啟動訊息730後，光源#2 514開始發射偏置光頻帶#1，如由圖7之區塊732所展示。
量子效率測試控制器200接著繼續進行至方法400之區塊442，以在正發射測試探針#3及偏置光頻帶#1時量測接面#1之外部量子效率及反射比，且接著將所量測之外部量子效率及反射值保存為各別值EQE(3,1)及R(3,1)以作為測試結果220之部分，如由圖7之區塊734指示。量子效率測試控制器200繼續執行方法400之區塊442，且發送撤銷啟動訊息736以引導光源#2 514停止發射偏置光頻帶#1。在接收到撤銷啟動訊息736後，光源#2 514停止發射偏置光頻帶#1，如由區塊738a所指示。同時，量子效率測試控制器200執行方法400之區塊444且將值J遞增為2，如由圖7之區塊738b所指示。
情境500繼續進行：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於2)小於或等於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊440。量子效率測試控制器200接著發送啟動訊息740以引導光源#1 512發射偏置光頻帶#2。在接收到啟動訊息740後，光源#1 512開始發射偏置光頻帶#2，如由圖7之區塊742所展示。
量子效率測試控制器200接著繼續進行至方法400之區塊442，以在正發射測試探針#3及偏置光頻帶#2時量測接面#2之外部量子效率及反射比，且接著將所量測之外部量子效率及反射值保存為各別值EQE(3,2)及R(3,2)以作為測試結果220之部分，如由圖7之區塊744指示。
量子效率測試控制器200繼續執行方法400之區塊442，且發送圖8之撤銷啟動訊息810以引導光源#1 512停止發射偏置光頻帶#2。在接收到撤銷啟動訊息810後，光源#1 512停止發射偏置光頻帶#2，如由圖8之區塊812a所指示。同時，量子效率測試控制器200執行方法400之區塊444且將值J遞增為3，如 由區塊812b所指示。
情境500繼續：量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊432且判定值J(等於3)大於值NumJ(等於2)，且因此繼續進行至方法400之區塊434。量子效率測試控制器200接著將值i遞增為等於4，如由圖8之區塊814所指示。量子效率測試控制器繼續進行至方法400之區塊420且判定值i(等於4)大於NumIters之值(等於3)，導致量子效率測試控制器200繼續進行至方法400之區塊422。
如由圖8之區塊820所指示，量子效率測試控制器200產生基於測試結果220之輸出。在其他情境中，在產生基於測試結果220之輸出之後，量子效率測試控制器200撤銷啟動以下各者中之一或多者：白光源328、光柵單色器330及截光器332。
在情境500中，輸出係基於測試結果220中之資料的外部量子效率值之曲線圖。在產生輸出曲線圖之後，區塊820及情境500之程序皆完成。
圖9展示說明根據例示性具體實例的藉由使用方法400之技術及上文所描述之第一技術判定的多接面光伏打裝置之外部量子效率的曲線圖900。曲線圖900包括曲線910、920、930及940。曲線910展示具三接面的多接面光伏打裝置之第一接面的量子效率頻譜，其中由曲線910描繪之資料係使用涉及光柵單色器之多次掃描之先前技術獲得。曲線920展示針對曲線910所量測之相同具三接面的多接面光伏打裝置的相同第一接面之量子效率頻譜。然而，使用曲線920描繪之資料係使用方法400及光柵單色器之一次掃描獲得。
曲線930展示具三接面的多接面光伏打裝置之第二接面的量子效率頻譜，其中由曲線930描繪之資料係使用涉及光柵單色器之多次掃描之先前技術獲得。曲線940展示針對曲線930所量測之相同具三接面的多接面光伏打裝置的相同第二接面之量子效率頻譜。然而，使用曲線940描繪之資料係使用方 法400及光柵單色器之一次掃描獲得。
曲線920及940表明相較於使用先前技術獲得之對應曲線910及930，使用方法400不存在量測品質之降級。特定而言，曲線圖900展示在先前技術的曲線910與方法400的曲線920之間幾乎無差異，其指示對第一接面之量測的類似品質。曲線圖900亦展示在先前技術的曲線930與方法400的曲線940之間幾乎無差異，其指示對第二接面之量測的類似品質
圖10展示根據例示性具體實例之曲線圖1000，其包括比較針對上文在圖9之上下文中所論述具三接面的多接面光伏打裝置之第一接面所判定的外部量子效率之各別曲線910及920之資料的曲線1010。曲線圖1000亦展示各別曲線910及920之資料具有0.9992之R2值，其指示在用以產生曲線910之資料的先前技術演算法與用以產生曲線920之資料的方法400之間的接近對等之量測品質。
圖11展示根據例示性具體實例之曲線圖1100，其包括比較針對上文在圖9之上下文中所論述具三接面的多接面光伏打裝置之第二接面所判定的外部量子效率之各別曲線930及940之資料的曲線1110。曲線圖1100亦展示各別曲線930及940之資料具有0.9995之R2值，其指示在用以產生曲線930之資料的先前技術演算法與用以產生曲線940之資料的方法400之間的接近對等之量測品質。
圖12、圖13及圖14共同地說明根據例示性具體實例之情境1200，其中量子效率測試控制器200執行包括執行方法400之技術同時提供使用者介面1210。在情境1200中，量子效率測試控制器200之使用者介面1210用以控制方法400之執行，以判定具有具三接面的多接面光伏打裝置之受測裝置DUT3的量子效率頻譜。
如圖12中展示，情境1200開始於使用者介面1210提供啟動對話 1220以起始測試DUT3，該對話請求量子效率測試控制器200之使用者(例如，DUT3之測試器)選擇「確定[按鈕]以測試具有N=3個接面之多接面光伏打裝置」或選擇「取消[按鈕]以取消測試」。亦即，使用者可藉由選擇(例如，點選或按壓)在啟動對話1220左方所例示之確定按鈕來起始測試DUT3，或可藉由選擇在啟動對話1220右方所例示之取消按鈕來取消測試DUT3。
在情境1200中，使用者選擇在啟動對話1220左方之確定按鈕，且量子效率測試控制器200執行使用方法400起始測試DUT3之技術。如上文所指示，方法400僅涉及光柵單色器之一次掃描以測試裝置。在情境1200期間，在選擇確定按鈕之後，在測試DUT3時無需使用者互動，亦即，使用者介面1210實現對包括多接面光伏打裝置之受測裝置的單點選量子效率測試。
一旦DUT3之測試完成，情境1200便繼續進行到使用者介面1210提供測試完成對話1310。圖13展示測試完成對話1310告知使用者「測試」已「完成」，其中之測試涉及「針對具有N=3個接面之多接面光伏打裝置[DUT3]」實行「100個單色器疊代」。
測試完成對話1310亦向使用者提供用於測試後處理之三個選項。作為第一選項，使用者可選擇在測試完成對話1310左方所展示之「顯示」按鈕以「顯示曲線圖」，諸如類似於曲線圖900之展示DUT3之三個接面的量子效率資料(例如，儲存於測試結果220中之量子效率資料)的曲線圖、DUT3之反射比資料(例如，儲存於測試結果220中之反射比資料)的曲線圖及/或與測試DUT3相關之一個或多個其他曲線圖。在一些實例中，在曲線圖下方之數值資料可隨(或代替)曲線圖顯示。
作為第二選項，使用者可選擇在測試完成對話1310中心之「比較」按鈕，以實行DUT3之三個接面的量子效率資料(及可能DUT3之反射比資料)與其他相關資料之比較。在情境1200中，選擇測試完成對話1310之「比 較」按鈕導致DUT3之三個接面的量子效率資料與參考具三接面的多接面光伏打裝置之量子效率資料的比較。作為第三選項，使用者可選擇在測試完成對話1310右方之「退出」按鈕以退出測試而無進一步輸出。在情境1200中，選擇測試完成對話1310之包括「退出」按鈕的按鈕中之任一者使量子效率測試控制器200將測試結果220儲存至永久性儲存器以供稍後使用；例如曲線圖產生、視覺審閱、傳輸至其他運算裝置等。
情境1200繼續進行：使用者選擇測試完成對話1310之「比較」按鈕，使量子效率測試控制器200比較DUT3之三個接面的量子效率資料與參考具三接面的多接面光伏打裝置之量子效率資料，且接著顯示比較對話1410。
圖14展示顯示比較對話1410陳述「針對N=3個接面已完成比較」。DUT3之量子效率資料與參考裝置之量子效率資料兩者之間的比較指示「接面1在標準裝置之容限內。接面2在標準裝置之容限內。接面3在容限外但可接受」，亦如圖14中所展示。作為DUT3之量子效率資料與參考裝置之量子效率資料兩者之間的比較之結論，量子效率測試控制器200使用顯示比較對話1410指示DUT3「通過」測試。
顯示比較對話1410亦包括在左方之「重新運行」按鈕，在中心之「比較」按鈕及在右方之「退出」按鈕。可選擇重新運行按鈕以引導量子效率測試控制器200對DUT3「重新執行」或「重新運行」包括方法400之技術。在一些實例中，在選擇「重新運行」按鈕之前可移除DUT3且可添加新的受測裝置以用於測試，使量子效率測試控制器200使用測試設備(例如，測試設備310)以測試新的受測裝置。比較按鈕可引導量子效率測試控制器200實行在針對DUT3之三個接面的量子效率資料與針對參考具三接面的多接面光伏打裝置之量子效率資料之間的另一比較。退出按鈕可引導量子效率測試控制器200「完成所有測試」且關閉使用者介面1210。
另外，本發明包含根據以下條項之實例：
條項1：一種方法，其包含：使用一量子效率測試控制器實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包含數目N個光伏打接面，該數目N大於零，其中該量子效率測試控制器與數目N個偏置光源相關聯，且其中一測試疊代包含該量子效率測試控制器：啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針，及在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射一對應的偏置光波長頻帶；及在實行該一或多個測試疊代之後，產生該量子效率測試控制器之一輸出，該輸出是基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關的該等測試結果。
條項2：如條項1之方法，其中啟動該光柵單色器以發射單色光之該第一測試探針包含啟動該光柵單色器以發射具有25奈米或小於25奈米之一解析度的單色光之該第一測試探針。
條項3：如條項1或2之方法，其中疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射該對應的偏置光波長頻帶包含啟動一或多個發光二極體(LED)。
條項4：如條項3之方法，其中該數目N個偏置光源包含數目N個LED，且其中啟動該一或多個LED包含：依序啟動該數目N個LED以發射數目N個偏置光波長頻帶。
條項5：如條項1至4中任一項之方法，其中該數目N大於一，且其中疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射一對應的偏置光波長頻帶包含：在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，量測該數目N個光伏打接面中之每一者的一量子效率值；及記錄數目 N個所量測之量子效率值作為該等測試結果之部分。
條項6：如條項5之方法，其中量測該數目N個光伏打接面中之每一者的該量子效率值包含：對於該數目N個光伏打接面中之每一光伏打接面重複下述：在正發射單色光之第一測試探針及與該光伏打接面相關聯之一偏置光波長頻帶時量測由該光伏打接面產生之一電流；及基於所量測之電流判定該光伏打接面之一量子效率值。
條項7：如條項1至6中任一項之方法，其中實行一或多個測試疊代進一步包含實行一第二測試疊代，該第二測試疊代包括：啟動該光柵單色器以發射具有一第二波長之單色光的一第二測試探針，其中該第二波長與該第一波長至少相差該單色器正發射單色光之該第一測試探針時之一解析度；及在該光柵單色器正發射單色光之該第二測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射一對應的偏置光波長頻帶。
條項8：如條項1至7中任一項之方法，其中實行該一或多個測試疊代以獲得與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關的測試結果包含實行該一或多個測試疊代以獲得與一太陽能電池、一雷射功率轉換器及/或一熱光伏打電池之組件之該量子效率相關的測試結果。
條項9：如條項1至8中任一項之方法，其中實行該一或多個測試疊代包含該一或多個測試疊代共同地使該光柵單色器進行一單次掃描通過複數個光波長。
條項10：如條項9之方法，其中產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該等測試結果的該輸出包含產生該多接面光伏打裝置在該複數個光波長上之一量子效率圖。
條項11：一種系統，其包含：一光柵單色器；數目N個光源，該數目N大於零；及一量子效率測試控制器，該量子效率測試控制器包含一或 多個處理器及一或多個非暫時性電腦可讀取媒體，該一或多個非暫時性電腦可讀取媒體經組態以至少儲存在由該一或多個處理器執行時使該量子效率測試控制器實行功能之電腦可讀取指令，該等功能包含：實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包含數目N個光伏打接面，其中一測試疊代包含：啟動該光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針；及在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射一對應的偏置光波長頻帶；在實行該一或多個測試疊代之後，產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該等測試結果的一輸出。
條項12：如條項11之系統，其進一步包含：一光源，其經組態以將一寬頻白光提供至該光柵單色器；一截光器，其經組態以中斷由該光柵單色器發射之光；及一鎖定放大器，其經組態以對該多接面光伏打裝置針對至少一個偏置光波長頻帶之一回應進行濾波。
條項13：如條項11或12之系統，其中複數個光源包含一或多個發光二極體(LED)。
條項14：如條項11至13中任一項之系統，其中該數目N個光伏打接面包含一第一光伏打接面及一第二光伏打接面，且其中疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射一對應的偏置光波長頻帶包含：在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，量測該數目N個光伏打接面中之每一者的一量子效率值；及記錄數目N個所量測之量子效率值作為該等測試結果之部分。
條項15：如條項14之系統，其中量測該數目N個光伏打接面中之每一者的該量子效率值包含：對於該數目N個光伏打接面中之每一光伏打接 面重複下述：在正發射單色光之第一測試探針及與該光伏打接面相關聯之一偏置光波長頻帶時量測由該光伏打接面產生之一電流；及基於所量測之電流判定該光伏打接面之一量子效率值。
條項16：如條項11至15中任一項之系統，其中實行一或多個測試疊代進一步包含實行一第二測試疊代，該第二測試疊代包括：啟動該光柵單色器以發射具有一第二波長之單色光的一第二測試探針，其中該第二波長與該第一波長至少相差該單色器正發射單色光之該第一測試探針時的一解析度；及在該光柵單色器正發射單色光之該第二測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射一對應的偏置光波長頻帶。
條項17：如條項11至16中任一項之系統，其中該多接面光伏打裝置係一太陽能電池、一雷射功率轉換器及/或一熱光伏打電池之一組件。
條項18：如條項11至17中任一項之系統，其中實行該一或多個測試疊代包含該一或多個測試疊代共同地使該光柵單色器進行單次掃描通過複數個光波長。
條項19：如條項18之系統，其中產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該等測試結果的該輸出包含產生該多接面光伏打裝置在該複數個光波長上之一量子效率圖。
條項20：一種非暫時性電腦可讀取媒體，其上儲存有在由一量子效率測試控制器之一或多個處理器執行時使該量子效率測試控制器實行功能的電腦可讀取指令，該等功能包含：實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包含數目N個光伏打接面，該數目N大於零，其中該量子效率測試控制器與數目N個偏置光源相關聯，且其中一測試疊代包含：啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針，及在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探 針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射一對應的偏置光波長頻帶；及在實行該一或多個測試疊代之後，產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該等測試結果的一輸出。
在其他情境中，其他比較亦係可能的。在另外其他情境中，可在無額外使用者輸入之情況下實行在所獲得之量子效率及/或反射比資料之間的比較；例如，可在無使用者輸入之情況下進行比較，諸如在不按壓測試完成對話1310之「比較」按鈕的情況下進行-接著，測試完成對話1310可進一步包括測試比較結果，諸如展示於比較對話1410中。
上文參看隨附圖式描述了所記載具體實例，其中可能展示所記載具體實例中之一些但非全部。實際上，可描述幾個不同的具體實例且不應將其視為限於本文所闡述之具體實例。確切而言，描述此等具體實例使得本發明係透徹且完整的，且將至少向熟習此項技術者傳達本發明。
就本申請案中所描述的預期為各種態樣之說明的特定具體實例而言，本發明不受限制。如熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離本發明之精神及範圍之情況下進行許多修改及變化。除本文中所列舉之彼等方法及設備外，在本發明之範圍內的在功能上等效之方法及設備亦將自前述描述顯而易見。此類修改及變化意欲處於隨附申請專利範圍之範圍內。
此外，所記載流程圖中之每一區塊可表示經連線以實行程序中之特定邏輯功能的電路系統。替代實施包括於本發明之例示性具體實例的範圍內，其中不同於所展示或論述之情形，可無序地執行功能，包括實質上同時或以相反次序執行，此取決於所涉及之功能性，如相當熟習此項技術者將理解的。
儘管本文中已記載各種態樣及具體實例，但其他態樣及具體實例對於熟習此項技術者將顯而易見。

Claims (20)

  1. 一種用於測試受測裝置之量子效率之方法，其包含：使用一量子效率測試控制器實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包含數目N個光伏打接面，該數目N大於零，其中該量子效率測試控制器與數目N個偏置光源相關聯，且其中一測試疊代(iteration)包含該量子效率測試控制器進行下述：啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針，且在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射一對應偏置光波長頻帶，該對應偏置光波長頻帶聚焦到該多接面光伏打裝置以便選擇該數目N個光伏打接面中之一對應光伏打接面予以啟動；及在實行該一或多個測試疊代之後，產生該量子效率測試控制器之一輸出，該輸出基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關的該些測試結果。
  2. 如請求項1所述之方法，其中啟動該光柵單色器以發射單色光之該第一測試探針包含啟動該光柵單色器以發射具有25奈米或小於25奈米之一解析度的單色光之該第一測試探針。
  3. 如請求項1所述之方法，其中疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射該對應偏置光波長頻帶包含啟動一或多個發光二極體(LED)。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該數目N個偏置光源包含數目N個LED，且其中啟動該一或多個LED包含：依序啟動該數目N個LED以發射數目N個偏置光波長頻帶。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該數目N大於一，且其中疊代通過 該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射該對應偏置光波長頻帶包含：在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，量測該數目N個光伏打接面中之每一者的一量子效率值；及記錄所量測之數目N個量子效率值作為該些測試結果之部分。
  6. 如請求項5所述之方法，其中量測該數目N個光伏打接面中之每一者的該量子效率值包含：對於該數目N個光伏打接面中之每一光伏打接面重複進行下述：在正發射單色光之第一測試探針及與該光伏打接面相關聯之一偏置光波長頻帶時，量測由該光伏打接面產生之一電流；及基於所量測之該電流判定該光伏打接面之一量子效率值。
  7. 如請求項1所述之方法，其中實行一或多個測試疊代進一步包含實行一第二測試疊代，該第二測試疊代包括：啟動該光柵單色器以發射具有一第二波長之單色光的一第二測試探針，其中該第二波長與該第一波長至少相差該單色器正發射單色光之該第一測試探針時之一解析度；及在該光柵單色器正發射單色光之該第二測試探針時，反覆通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射該對應偏置光波長頻帶。
  8. 如請求項1所述之方法，其中實行該一或多個測試疊代以獲得與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關的測試結果包含實行該一或多個測試疊代以獲得與一太陽能電池、一雷射功率轉換器及/或一熱光伏打電池之組件之該量子效率相關的測試結果。
  9. 如請求項1所述之方法，其中實行該一或多個測試疊代包含該一 或多個測試疊代共同地使該光柵單色器進行一單次掃描通過複數個光波長。
  10. 如請求項9所述之方法，其中產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該些測試結果的該輸出包含產生該多接面光伏打裝置在該複數個光波長上之一量子效率圖。
  11. 一種用於測試受測裝置之量子效率之系統，其包含：一光柵單色器；數目N個偏置光源，該數目N大於零；及一量子效率測試控制器，該量子效率測試控制器包含一或多個處理器及一或多個非暫時性電腦可讀取媒體，該一或多個非暫時性電腦可讀取媒體經組態以至少儲存在由該一或多個處理器執行時使該量子效率測試控制器實行功能之電腦可讀取指令，該些功能包含：實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包含數目N個光伏打接面，其中一測試疊代包含：啟動該光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針；且在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射一對應偏置光波長頻帶，該對應偏置光波長頻帶聚焦到該多接面光伏打裝置以便選擇該數目N個光伏打接面中之一對應光伏打接面予以啟動；及在實行該一或多個測試疊代之後，產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該些測試結果的一輸出。
  12. 如請求項11所述之系統，其進一步包含：一光源，其經組態以將一寬頻白光提供至該光柵單色器； 一截光器，其經組態以中斷由該光柵單色器發射之光；及一鎖定放大器，其經組態以對該多接面光伏打裝置針對至少一個偏置光波長頻帶之一回應進行濾波。
  13. 如請求項11所述之系統，其中該複數個光源包含一或多個發光二極體(LED)。
  14. 如請求項11所述之系統，其中該數目N個光伏打接面包含一第一光伏打接面及一第二光伏打接面，且其中反覆通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者來發射該對應偏置光波長頻帶包含：在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，量測該數目N個光伏打接面中之每一者的一量子效率值；及記錄所量測之數目N個量子效率值作為該些測試結果之部分。
  15. 如請求項14所述之系統，其中量測該數目N個光伏打接面中之每一者的該量子效率值包含：對於該數目N個光伏打接面中之每一光伏打接面重複下述：在正發射單色光之第一測試探針及與該光伏打接面相關聯之一偏置光波長頻帶時量測由該光伏打接面產生之一電流；及基於所量測之電流判定該光伏打接面之一量子效率值。
  16. 如請求項11所述之系統，其中實行一或多個測試疊代進一步包含實行一第二測試疊代，該第二測試疊代包括：啟動該光柵單色器以發射具有一第二波長之單色光的一第二測試探針，其中該第二波長與該第一波長至少相差該單色器正發射單色光之該第一測試探針時之一解析度；及在該光柵單色器正發射單色光之該第二測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射該對應偏置光波長頻 帶。
  17. 如請求項11所述之系統，其中該多接面光伏打裝置係一太陽能電池、一雷射功率轉換器及/或一熱光伏打電池之一組件。
  18. 如請求項11所述之系統，其中實行該一或多個測試疊代包含該一或多個測試疊代共同地使該光柵單色器進行一單次掃描通過複數個光波長。
  19. 如請求項18所述之系統，其中產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該些測試結果的該輸出包含產生該多接面光伏打裝置在該複數個光波長上之一量子效率圖。
  20. 一種非暫時性電腦可讀取媒體，其上儲存有在由一量子效率測試控制器之一或多個處理器執行時使該量子效率測試控制器實行功能的電腦可讀取指令，該些功能包含：實行一或多個測試疊代以獲得與一多接面光伏打裝置之一量子效率相關的測試結果，該多接面光伏打裝置包含數目N個光伏打接面，該數目N大於零，其中該量子效率測試控制器與數目N個偏置光源相關聯，且其中一測試疊代包含：啟動一光柵單色器以發射具有一第一波長之單色光的一第一測試探針，且在該光柵單色器正發射單色光之該第一測試探針時，疊代通過該數目N個偏置光源以啟動該數目N個偏置光源中之每一者，來發射一對應偏置光波長頻帶，該對應偏置光波長頻帶聚焦到該多接面光伏打裝置以便選擇該數目N個光伏打接面中之一對應光伏打接面予以啟動；及在實行該一或多個測試疊代之後，產生基於與該多接面光伏打裝置之該量子效率相關之該些測試結果的一輸出。
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