紧凑型模块化光谱仪是光伏材料研究和生产领域极具吸引力的工具。其应用包括太阳能电池材料评估和太阳能电池组件生产的质量控制。
我们将近红外光谱法作为一种测量光伏面板（模块）所用材料反射率的方法进行了评估。一家薄膜光伏面板制造商要求对几种专有镀膜玻璃样品进行近红外反射率分析。测量在实验室环境照明条件下进行，波长范围为 1200-2100 纳米。
由于光伏电池板的吸收特性对太阳能电池的效率至关重要，因此确定电池板边缘和其他地方的反射率是这些地方光损失的一个很好的指标。抗反射涂层和玻璃掺杂剂的使用是制造商为提高能量转换效率而可能评估的多种材料之一。
实验条件
使用海洋光学公司的近红外光谱仪分析了五个镀膜玻璃样品，该光谱仪定制了一个 100 um 的入口狭缝，并针对 1200-2100 nm 范围进行了优化。(预配置的NIRQuest+2.2 光谱仪的波长范围为 900-2200 纳米，是目前的首选）。取样装置包括一个卤钨灯光源、400 微米反射探头和一个光学平台。镜面反射标准被用作参考。光谱仪操作软件完成了设置。
玻璃样品未镀膜的一面朝下放在样品架上，以确保探头测量的是镀膜透过玻璃的反射。光学平台将探头放置成 90°，以测量镜面反射率。
测量是在头顶照明条件下进行的。大功率卤钨灯光源提供 360-2000 纳米的连续照明。每个样品的反射探针尖端到样品表面的距离约为 7.0 厘米，以模拟生产条件。
海洋光学的NIRQuest+光谱仪采用增强型光学工作台设计，灵敏度高，在900-2500的近红外波长范围内检测限低。NIRQuest+ 具有极高的热稳定性，可用于实验室或生产线（如传送带），因为其灵敏度更高，用户可在更短的积分时间内捕获所需的光谱。此外，在较长的波长下，例如在评估太阳能电池板材料时，NIRQuest+ 能以较低的噪声水平测量漫反射，从而在难以捕捉到明显光谱特征的波长下获得更清晰的光谱。
成果
样品的反射光谱显示，所有五个样品的反射值随着波长的增加而增加，在 2000 纳米左右达到峰值（图 1）。此外，在波长范围的下限和上限，反射率最低的样品和反射率最高的样品之间的差距相对较小，在 1700 纳米附近观察到的变化最大。采集光谱时未应用平均或箱车平滑函数。
涂层样品的反射强度从低波长的 25% 到高波长的 80%。这些数值是相对于镜面反射标准的响应而言的，镜面反射标准在所有近红外波长上都具有近乎 “平坦 “的反射率。
结论
随着光伏材料开发人员寻求提高电池效率，他们非常需要便捷的分析工具来评估玻璃涂层、掺杂剂和其他材料。近红外光谱仪等光学传感系统既可用于研究实验室，也可用于加工生产线。
近红外光谱可用于确定镀膜玻璃样品相对于彼此和已知反射率标准的镜面反射率。因此，使用海洋光学公司的光谱仪和附件可以推断样品涂层的太阳光捕获效率。
海洋光学光谱仪的最新太阳能应用
以下是近期有关太阳能材料分析（包括日益流行的过氧化物太阳能电池）的开放存取论文和引用的一小部分：
Anaya, M.、Correa-Baena, J.P.、Lozano, G.、Saliba, M.、Anguita, P.、Roose, B.、Abate, A.、Steiner, U.、Grätzel, M.、Calvo, M.E.、Hagfeldt, A.和Míguez, H、”CH3NH3SnxPb1-xI3吸收体的光学分析：透晶上透晶串联太阳能电池的路线图“，《材料化学 A 》杂志，2016 年，4 期，11214-11221
Cacovich, S., Divitini, G., Ireland, C., Matteocci, F., DiCarlo, A., and Ducati, C., “Elemental Mapping of Perovskite Solar Cells Using Multivariate Analysis: an Insight of Degradation Processes,”ChemSusChem, Vol. 9, Issue 18, Sept. 22, 2016.
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Merdasa, A., Rehermann, C., Hirselandt, K., Li, J., Maus, O., Mathies, F., Unold, T., Dagar, J., Munir, R. and Unger, E., “Eye in the process：通过原位光学监测合理解释’三阳离子’包光体薄膜的形成“，《研究广场》预印本，第 1 版，2020 年 11 月 4 日发布。
Zhang, Y., Wang, N., Wang, Y., Zhang, J., Liu, J. and Wang, L.All-polymer indoor photovoltaic modules,iScience, Volume 24, Issue 10, 22 October 2021.