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(wěn)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(jīng)將典型多晶CIGS設(shè)備量子效率超過20%,并且有較好的重復(fù)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(zhì)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(guān)系模糊。為了量化形態(tài)對太陽能電池量子效率的影響,研究不同性質(zhì)在空間上的變化將變的至關(guān)重要。
考慮到這一點(diǎn),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(jìn)行了光致發(fā)光PL和電致發(fā)光EL光譜成像進(jìn)行了探究[1]。實(shí)驗(yàn)采用了高光譜成像設(shè)備(IMATM),該設(shè)備擁有2nm的光譜分辨率和亞微米的空間分辨率。電致發(fā)光實(shí)驗(yàn)采用Vapp = 0.95 V 的源表。PL采用波長為532nm的連續(xù)激光。在顯微鏡下的整個視場被激發(fā),并同時收集來自一百萬個點(diǎn)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(zhǔn)與廣義普朗克定律相結(jié)合,IRDEP的研究人員提取了樣品的準(zhǔn)費(fèi)米能級分裂成像圖見圖(c)和(d)該參數(shù)與太陽能電池的大電壓直接相關(guān)。借助太陽能電池和LED間的倒易關(guān)系,可從EL成像圖譜中推算出外量子效率(EQE)。
結(jié)果展示了微型太陽能電池的基本性質(zhì)。例如,準(zhǔn)費(fèi)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(fā)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(fù)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(zhǔn),獲得光譜強(qiáng)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(fā)光源
5)集熒光成像、電致發(fā)光、光致發(fā)光、透射率、反射率成像等諸多功能于一體。
參考文獻(xiàn):
[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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