Photon etc IMA定量高光谱显微成像系统对微太阳能电池的探究

    铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se2 or CIGS）是薄膜太阳能电池的候选者之一。CIGS在长期光照下除了稳定性高外还具有较高的吸光度和直接带隙。目前一些科研小组已经将典型多晶CIGS设备量子效率超过20%，并且有较好的重复性。但是这种效率依旧低于Shockley-Queisser的理论计算值。这在一定程度上归因于由于多晶性质引起的太阳能电池的不均一性，这也使材料性能和整体性能的关系模糊。为了量化形态对太阳能电池量子效率的影响，研究不同性质在空间上的变化将变的至关重要。

    考虑到这一点，IRDEP（法国光伏能源研究院）的研究人员对CIGS微型太阳能电池（直径为35μm）进行了光致发光PL和电致发光EL光谱成像进行了探究[1]。实验采用了高光谱成像设备（IMATM），该设备拥有2nm的光谱分辨率和亚微米的空间分辨率。电致发光实验采用Vapp = 0.95 V 的源表。PL采用波长为532nm的连续激光。在显微镜下的整个视场被激发，并同时收集来自一百万个点的PL信号。

    图1，（a）和（b）展示了CIGS微型CIGS太阳能电池的PL和EL图谱，利用他们的光谱信息和校准与广义普朗克定律相结合，IRDEP的研究人员提取了样品的准费米能级分裂成像图见图（c）和（d）该参数与太阳能电池的大电压直接相关。借助太阳能电池和LED间的倒易关系，可从EL成像图谱中推算出外量子效率（EQE）。

结果展示了微型太阳能电池的基本性质。例如，准费米能级分裂以及潜在的外量子效率可以在样品微纳尺度上获得。

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1） 激发光源均匀分布整视野，作用于样品表面激光功率密度较低，同时避免了由于局部照明造成的载流子复合即使在较低功率下可获得高信噪比图像。

2）整视野面成像，采用光谱扫描，成像速度快，150150μm 2成像范围仅需8分钟。

3）可做校准，获得光谱强度，获取器件光电特性如EQE,Voc等
4）可选择不同波长的激光作为激发光源
5）集荧光成像、电致发光、光致发光、透射率、反射率成像等诸多功能于一体。

参考文献：
[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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