Photon etc IMA定量高光譜顯微成像系統對微太陽能電池的探究

    銅銦鎵硒（Cu(In,Ga)Se2 or CIGS）是薄膜太陽能電池的候選者之一。CIGS在長期光照下除了穩定性高外還具有較高的吸光度和直接帶隙。目前一些科研小組已經將典型多晶CIGS設備量子效率超過20%，并且有較好的重復性。但是這種效率依舊低于Shockley-Queisser的理論計算值。這在一定程度上歸因于由于多晶性質引起的太陽能電池的不均一性，這也使材料性能和整體性能的關系模糊。為了量化形態對太陽能電池量子效率的影響，研究不同性質在空間上的變化將變的至關重要。

    考慮到這一點，IRDEP（法國光伏能源研究院）的研究人員對CIGS微型太陽能電池（直徑為35μm）進行了光致發光PL和電致發光EL光譜成像進行了探究[1]。實驗采用了高光譜成像設備（IMATM），該設備擁有2nm的光譜分辨率和亞微米的空間分辨率。電致發光實驗采用Vapp = 0.95 V 的源表。PL采用波長為532nm的連續激光。在顯微鏡下的整個視場被激發，并同時收集來自一百萬個點的PL信號。

    圖1，（a）和（b）展示了CIGS微型CIGS太陽能電池的PL和EL圖譜，利用他們的光譜信息和校準與廣義普朗克定律相結合，IRDEP的研究人員提取了樣品的準費米能級分裂成像圖見圖（c）和（d）該參數與太陽能電池的大電壓直接相關。借助太陽能電池和LED間的倒易關系，可從EL成像圖譜中推算出外量子效率（EQE）。

結果展示了微型太陽能電池的基本性質。例如，準費米能級分裂以及潛在的外量子效率可以在樣品微納尺度上獲得。

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1） 激發光源均勻分布整視野，作用于樣品表面激光功率密度較低，同時避免了由于局部照明造成的載流子復合即使在較低功率下可獲得高信噪比圖像。

2）整視野面成像，采用光譜掃描，成像速度快，150?150μm 2成像范圍僅需8分鐘。

3）可做校準，獲得光譜強度，獲取器件光電特性如EQE,Voc等
4）可選擇不同波長的激光作為激發光源
5）集熒光成像、電致發光、光致發光、透射率、反射率成像等諸多功能于一體。

參考文獻：
[1]Delamarre A. , Paire M., Guillemoles J.-F.  and Lombez L., Quantitative luminescence mapping of Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells, Progress in Photovoltaics, 10, 1002, (2014).

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