隨著有機金屬鈣鈦礦太陽能電池的快速發展，對靈活、廉價(jia) 且易於(yu) 加工的光伏材料的尋找在過去幾年中出現了新的轉變。它們(men) 的高載流子遷移率、強吸收和可調帶隙使其成為(wei) 生產(chan) 低成本太陽能電池板的理想選擇。
為(wei) 了擴大這項技術，需要更好地了解鈣鈦礦的基本特性。Photon為(wei) 高光譜暗場成像提供了兩(liang) 種不同的平台，IMA和GRAND-EOS可以快速表征鈣鈦礦的2D和3D晶體(ti) 以及完整器件的結構和物理特性。高光譜成像結合了光譜學和成像;每個(ge) 圖像都是在窄波段采集的。在分析空間和光譜信息的這種組合時，可以提取以下信息：吸收、缺陷的存在、非輻射損失、同種、退化
當全局高光譜成像與(yu) 光子等的絕對校準模塊相結合時，還可以提取光電子學特性：準費米能級分裂、電荷轉移效率、揮發性有機化合物。
高光譜成像在鈣鈦礦光譜和空間分析的国产成人在线观看免费网站
一、鈣鈦礦器件
光致發光和電致發光成像
瓦倫(lun) 西亞(ya) 大學的Henk Bolink博士與(yu) IPVF（前身為(wei) IRDEP-法國光伏能源研究與(yu) 發展研究所）的研究人員合作，研究了具有不同電子傳(chuan) 輸層（PCBM和C60）的混合有機-無機甲基碘化鉛鈣鈦礦（CH3NH3PbI3）太陽能電池的性能。用IMA獲得的發光高光譜數據有助於(yu) 識別此類器件中的嚴(yan) 重不均勻性（圖1）。這些空間不均勻性與(yu) 載體(ti) 提取問題有關(guan) ，導致細胞的填充因子有限。
圖1根據在1.15V和1.16V施加偏置下拍攝的EL高光譜圖像計算的當前傳(chuan) 輸效率fT圖。對於(yu) 使用PCBM（a，c，器件A）或C60（b，d，器件B）作為(wei) 電子傳(chuan) 輸層（ETL）的鈣鈦礦太陽能電池，在微尺度（頂部）和整個(ge) 器件級別（底部）進行fT mapping。信號分布的插值已與(yu) 色標疊加，作為(wei) 眼睛的指南 [1]。
二、鈣鈦礦晶體(ti)
光致發光成像
Photon與(yu) David Cooke教授(McGill University)和Mercouri Kanatzidis教授(Northwestern University)合作，研究在空氣中老化的鈣鈦礦晶體(ti) 的成分。在幾分鍾內(nei) ，在550*900μm的區域內(nei) 在670-900nm光譜範圍內(nei) 采集了萬(wan) 個(ge) PL光譜2（圖2）。光譜特征的變化和強度的變化歸因於(yu) 晶界、缺陷和相偏析。
圖2、(a)在770nm處提取的PL圖像;(b)PL中心波長的假彩色圖和(c)從(cong) 高光譜數據中提取的兩(liang) 個(ge) PL光譜–參見相應的顏色。
與(yu) Pablo Docampo教授研究小組(New Castle University)合作研究了大型鈣鈦礦晶體(ti) 。一個(ge) 好的太陽能電池需要盡可能發光[2]。PL強度的映射（圖3）提供了一種快速評估非輻射損失並獲得材料效率輸入的方法。為(wei) 了獲得這樣的圖譜，使用532nm激光以10個(ge) 太陽的等效功率激發樣品。在不到一分鍾的時間內(nei) 以 670nm波長從(cong) 880nm采集到5nm的數據。
圖3、在790nm處提取的PL圖像（a）和從(cong) 不同區域提取的PL光譜（b）。
還使用Photon的GRAND-EOS平台進行了大規模測量。使用532nm激光以0，1等效功率激發樣品。圖4顯示了在2cm*2cm視場上獲得的PL圖。GRAND-EOS允許在更大的層麵上捕獲光學圖像，以幫助改進製造過程
圖4、(a)在790nm處提取的PL圖像，以及(b)從(cong) 不同區域提取的PL光譜（參見相應的靶標）。使用GRAND-EOS係統獲取的數據。
光致發光激發成像
zui後，使用Photon的可調諧激光源作為(wei) 激發，用光致發光激發（PLE）和反射成像對相同的樣品進行研究，並使用光子等的IMA進行PL成像，使用532nm激光激發源（見圖5）。PLE光譜表明，PL發射的強度取決(jue) 於(yu) 激發光子的能量，在2.03eV激發時達到zui大強度。獲取空間信息還能為(wei) 了解樣品中是否存在缺陷提供寶貴的信息。研究還表明，將PLE與(yu) 拉曼光譜結合起來，有助於(yu) 確定包晶體(ti) 晶體(ti) 中PL發射的來源。zui後，將PL和PLE測量與(yu) Frank-Condon 模型相結合，可以深入了解電子與(yu) 聲子的相互作用[3]。
圖5、(a)在鈣鈦礦晶體(ti) 上以2.33eV提取的光致發光激發（PLE）高光譜圖像；(b)在2.33eV下提取的反射率高光譜圖像，(c)從(cong) 相同兩(liang) 個(ge) 區域提取的PLE（橙色填充）、反射率和PL（藍色填充）光譜（參見a和b上的相應目標）。
三、鈣鈦礦薄膜
光致發光成像
Sam Stranks 教授（劍橋大學）正在通過聚光成像技術研究混合鹵化物鉛鈣鈦礦的基本特性（見圖6）[4]。在太陽等效光照下，研究了溶液加工的三重陽離子混合鹵化物(Cs0.06MA0.15FA0.79)Pb(Br0.4I0.6)3鈣鈦礦薄膜（MA：甲基銨，FA：甲酰胺）。研究發現，光照導致富碘鈣鈦礦的局部表麵位點與(yu) 鈍化PbI2材料混合。這項研究揭示了對混合鹵化物混合陽離子包晶石相分離的新見解，以及通過控製新型器件結構中的電荷密度和轉移實現高發光薄膜的途徑。
圖6、同一區域上寬帶隙峰(a-d)和低帶隙峰(e-h)的原位高光譜PL圖(Cs0.06MA0.15FA0.79)Pb(Br0.4I0.6)3鈣鈦礦薄膜在白光照明下隨時間的變化，強度為(wei) 290mW/cm2用於(yu) 處理前(t=0)，處理期間(10和30分鍾)以及一旦發射強度達到穩定發射(180分鍾)的樣品。mapping是在405nm激光激發下拍攝的，激發強度為(wei) ≈50mW/cm2，並且所有測量均在大氣環境中進行[4]。
光致發光激發成像
在Rolston等人的這項工作中[5]，使用PLE高光譜成像技術研究了采用兩(liang) 種不同工藝製造的過氧化物太陽能電池的發光率：露天快速噴塗等離子處理(RSPP)和旋塗。將Photon国产黄色在线观看生產(chan) 的可調激光源與(yu) 科研顯微鏡耦合，可獲得PLE高光譜數據。圖7顯示了從(cong) PLE高光譜圖像（c、e）中提取的PLE光譜（a），證實RSPP技術的光致發光產(chan) 率高於(yu) 旋塗技術，而且更適合於(yu) 在露天條件下快速製造過氧化物太陽能模塊。
圖7、(a)RSPP和旋塗鈣鈦礦的光致發光激發（PLE）光譜；(b)光學圖像和；(c)旋塗鈣鈦礦的相應PLE圖與(yu) ；(d)光學圖像和；(e)RSPP鈣鈦礦的相應PLE圖。RSPP的較高發光在光譜和PLE圖中均可觀察到[5]。
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相關(guan) 文獻：
[1] El-Hajje, G., Momblona, C., Gil-Escrig, L., Ávila, J., Guillemot, T., Guillemoles, J.-F., Sessolo, M., Bolink, H. J., & Lombez, L. (2016). Quantification of spatial inhomogeneity in perovskite solar cells by hyperspectral luminescence imaging. Energy & Environmental Science, 9(7), 2286–2294.
[2] Miller, O. D., Yablonovitch, E., & Kurtz, S. R. (2012). Strong Internal and External Luminescence as Solar Cells Approach the Shockley–Queisser Limit. IEEE Journal of Photovoltaics, 2(3), 303–311.
[3] Zelewski, S. J., Urban, J. M., Surrente, A., Maude, D. K., Kuc, A., Schade, L., Johnson, R. D., Dollmann, M., Nayak, P. K., Snaith, H. J., Radaelli, P.,Kudrawiec, R., Nicholas, R. J., Plochocka, P., & Baranowski, M. (2019). Revealing the nature of photoluminescence emission in the metal-halide double perovskite Cs2AgBiBr6. Journal of Materials Chemistry C, 7(27), 8350–8356.
[4] Andaji‐Garmaroudi, Z., Abdi‐Jalebi, M., Guo, D., Macpherson, S., Sadhanala, A., Tennyson, E. M., Ruggeri, E., Anaya, M., Galkowski, K., Shivanna, R., Lohmann, K., Frohna, K., Mackowski, S., Savenije, T. J., Friend, R. H., & Stranks, S. D. (2019). A Highly Emissive Surface Layer in Mixed‐Halide Multication Perovskites. Advanced Materials, 31(42), 1902374.
[5] Rolston, N., Scheideler, W. J., Flick, A. C., Chen, J. P., Elmaraghi, H., Sleugh, A., Zhao, O., Woodhouse, M., & Dauskardt, R. H. (2020). Rapid Open-Air Fabrication of Perovskite Solar Modules. Joule.
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