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高光譜顯微鏡助力砷化镓準費米能級映射

發布時間:2024-04-11 10:49:22 瀏覽量:1534 作者:Colin

摘要

砷化镓(GaAs)作為(wei) 一種you秀的III-V族半導體(ti) 化合物,在光伏国产成人在线观看免费网站中有重要国产成人在线观看免费网站和優(you) 勢,利用高光譜顯微鏡對GaAs太陽能電池進行表征,對標準GaAs太陽能電池進行了光譜和空間分辨光致發光(PL)圖像的獲取,通過對PL圖像的分析,發現了輕微的空間變化,這與(yu) 同時測量的開路電壓吻合。使用光譜和光度絕對校準程序,確定了樣品表麵每個(ge) 點在每個(ge) 波長上發射的光子的絕對數量,並從(cong) 中得到了準費米級分裂圖。

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正文


高光譜顯微鏡助力砷化镓準費米能級映射


砷化镓(GaAs)作為(wei) 一種you秀的III-V族半導體(ti) 化合物,在光伏国产成人在线观看免费网站中廣泛受到青睞,這歸功於(yu) 電子遷移率、直接帶隙和精密調控的生長機製。GaAs單結器件已經實現了效率,接近驚人的30%閾值。迅速成為(wei) 薄膜太陽能電池的優(you) 質材料。


Photon etc.国产黄色在线观看的基於(yu) 體(ti) 積布拉格光柵的高光譜成像平台(IMA)可以對GaAs進行表征,IPVF(以前稱為(wei) IRDEP-光伏能源研究與(yu) 開發研究所)的科學家利用IMA係統對GaAs太陽能電池進行表征。成功地在標準GaAs太陽能電池中獲取了光譜和空間分辨光致發光(PL)圖像。


他們(men) 利用532 nm激光器通過顯微鏡物鏡實現了整個(ge) 視場的均勻照明,從(cong) 而使得能夠同時收集來自多個(ge) 點的PL信號。這種整體(ti) 照明方法有效地減輕了與(yu) 側(ce) 向載流子擴散相關(guan) 的挑戰,並且避免了樣品粗糙度引起的偽(wei) 像問題,這些問題在逐點成像方法中經常遇到。此外,根據物鏡的放大倍數,記錄的圖像可以跨越幾平方毫米,從(cong) 而便於(yu) 全麵分析。


這裏呈現的mapping是在激光zui大激發功率下記錄的。而在較弱激勵水平下發現的映射顯示出均勻的空間行為(wei) (未示出),我們(men) 在這裏觀察到輕微的空間變化。在接觸點和樣品邊緣附近的映射顯示zui小值,在(1.167±0.010eV)之間的映射顯示zui大值。zui大值和zui小值的差值在係統誤差範圍內(nei) ,但可以在7±2meV下相對評估。


盡管發現了輕微的空間變化,但我們(men) 注意到與(yu) 同時測量的1.15V開路電壓很吻合,驗證了接觸處Δµeff/q≈V的假設。這種空間變化可以用電接觸下的暗區或細胞邊緣的重組引起的側(ce) 移來解釋。


在 IPVF 開發的光譜和光度絕對校準程序的幫助下,可以確定樣品表麵每個(ge) 點在每個(ge) 波長上發射的光子的絕對數量。這一獨特功能使研究人員能夠直接從(cong) 聚光圖像中獲得細胞的準費米級分裂圖(Δμeff)。準費米級分裂與(yu) 電池的zui大可實現電壓和飽和電流直接相關(guan) ,因此非常值得關(guan) 注。圖1展示了獲得的 Δμeff/q。測得的準費米級分裂為(wei) Δμeff = 1.1676 ± 0.010 eV,在電接觸(圖1右中間的垂直藍線)和電池外部邊界附近有小幅下降。研究結果與(yu) 有關(guan) 砷化镓的文獻研究一致。


圖1、左:以絕對值測量的相應光譜。中間的黑色部分是電觸點。右圖:準費米能級在激光下的分裂圖。


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相關(guan) 文獻:

[1] Delamarre, A., Lombez, L., & Guillemoles, J.-F. (2012). Contactless mapping of saturation currents of solar cells by photoluminescence. Applied Physics Letters, 100(13), 131108.

[2] Delamarre, A. (2012). Characterization of solar cells using electroluminescence and photoluminescence hyperspectral images. Journal of Photonics for Energy, 2(1), 027004.


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