利用絕對校準的高光譜光致發光(PL)成像技術，無需電測量便可簡便快速地獲取太陽能電池參數的空間分布，如準費米能級分裂、光二極管因子、厄巴赫能量 (Eu) 和分流電阻 (Rsh)。這些參數在評估通過激光圖案化實現電串聯互連過程中的窗口具有重要作用。該方法係統地定位和量化了單片串聯互連的激光圖案化過程中可能產(chan) 生的電損失。研究結果表明，皮秒級和納秒級激光脈衝(chong) 均可用於(yu) 串聯互連，且在兩(liang) 種情況下，僅(jin) 在劃線線邊緣相鄰的幾微米寬區域內(nei) 發生輕微的橫向材料變化。此外，高光譜PL數據集的采集和分析提供了關(guan) 於(yu) 材料去除過程的見解，表明鈣鈦礦材料對激光的熱衝(chong) 擊具有相當大的彈性。
高光譜光致發光成像用於(yu) 鈣鈦礦太陽能電池電學參數的空間分辨測定
有機–無機金屬鹵化物鈣鈦礦（MHPs）是用於(yu) 低成本和高效率太陽能電池的有前途的光吸收材料。鈣鈦礦太陽能電池 （PSC） 具有出色的光電特性，例如電荷載流子壽命長、擴散長度長、光吸收強 （104–105cm-1）、寬光譜範圍 （1.2–3.0eV） 的帶隙可調諧性、極低的缺陷密度和高缺陷容限、低電壓損耗以及光子回收，使它們(men) 對光伏国产成人在线观看免费网站具有吸引力。近年來，實驗室規模的PSCs經曆了功率轉換效率的巨大提升，達到25%以上，這在晶體(ti) 矽基太陽能電池效率的範圍內(nei) 。然而，由於(yu) 工藝的可轉移性和鈣鈦礦薄膜質量的下降，PSC的效率正在從(cong) 實驗室規模下降到大規模鈣鈦礦太陽能組件（PSM），這限製了商業(ye) 化，從(cong) 而限製了PSC的實際国产成人在线观看免费网站。薄膜的激光圖案化及其在PSM單片串聯互連中的国产成人在线观看免费网站。證明無論鈣鈦礦層堆棧的詳細配置如何，基於(yu) 激光的圖案化的成功都是基於(yu) 精確控製的能量輸入。由於(yu) 目標始終是產(chan) 生定義(yi) 明確的劃線，而不會(hui) 因激光能量過多而對材料進行意外修改，因此由於(yu) 鈣鈦礦材料本身具有明顯的熱敏感性以及不可避免地引入過量激光能量，因此 MHP 的圖案化仍然具有挑戰性，特別是在脈衝(chong) 到脈衝(chong) 重疊區域或劃線邊緣。在這兩(liang) 種情況下，引入的多餘(yu) 能量很容易導致材料改變，形成電子缺陷，這可能導致電氣功能不理想。
PL全局測量是使用市售的高光譜成像係統（(IMA, Photon,etc.）進行的。使用波長為(wei) 405 nm 和 532 nm 的兩(liang) 個(ge) 連續波激光器來激發樣品。激光激發源均勻地分布在整個(ge) 視場上，從(cong) 而實現全qiu成像。入射光子通量可以調整，並設置為(wei) 86 mW cm-2對於(yu) 此處提供的測量的每個(ge) 激光。使用顯微鏡物鏡 采集圖像，並在室溫下通過體(ti) 積布拉格光柵將 PL 定向到 Si ccd 相機上。空間分辨率接近衍射極限，約為(wei) 1 μm，光譜分辨率優(you) 於(yu) 2.5 nm。
QFLS Δμ是指電子處的準費米能級和空穴接觸在照明下的分裂。通常，測量有效QFLS（Δμeff），因為(wei) 照明的樣品區域不是無限小的，並且延伸到具有多個(ge) 晶界的較大區域。這些內(nei) 部接口會(hui) 導致內(nei) 部損耗降低理想的QFLS。太陽能電池在熱平衡和室溫下的PL發射ΦPL可以通過廣義(yi) 普朗克定律使用黑體(ti) 的玻爾茲(zi) 曼近似來描述。由於(yu) 太陽能電池不是理想的黑體(ti) ，因此必須考慮樣品吸收率，即吸收的光子與(yu) 入射光子數的比率或吸收概率。
光子發射的有效角度通常小於(yu) 整個(ge) 半球。隻有在低於(yu) 臨(lin) 界角的角度下發射的光子才能離開鈣鈦礦樣品表麵，而在較高的角度下會(hui) 發生全內(nei) 反射。在進行局部QFLS的計算之前，必須首先確定PL發射光譜的中心波長（PL峰值位置），因為(wei) 該中心波長對應於(yu) 半導體(ti) 材料光學帶隙的獨特能量，並且大部分光子通過這種躍遷從(cong) 材料發射。因此，QFLS被分配給這個(ge) 中心波長。
為(wei) 了檢測劃線或線邊緣區域的中心波長偏移，確定了在每種情況下出現 PL 發射zui大值的局部中心波長，該波長來自對 PL 光譜的逐像素分析。中心波長的測定結果如圖1（上行）所示，顯示了兩(liang) 張以（A）ns和（B）ps脈衝(chong) 為(wei) 模式的劃線圖像，具有zui佳通量和先前確定的相應zui佳通量。在這兩(liang) 種情況下，劃線線旁邊和內(nei) 部的中心PL波長都在758nm ±3 nm的窄範圍內(nei) ，對應於(yu) 約1.64 eV的光帶隙能量。激光劃線溝槽內(nei) 的低強度信號來自少量殘留的鈣鈦礦，這些鈣鈦礦顯然殘留在溝槽中，從(cong) 而確保了底層TCO層在激光圖案化過程中不會(hui) 損壞。
然而，圖像表明中心波長在內(nei) 劃線邊緣有明顯的紅移，高達幾十納米，並伴有分布在樣品表麵上的小點。中心波長在內(nei) 邊緣的偏移可歸因於(yu) 圖案化過程中材料本身的強烈退化。 然而，對於(yu) 劃線表征，內(nei) 邊緣起著相當小的作用。有趣的是，散布在樣品表麵的小紅移點可以得出有關(guan) 材料去除過程的結論。顯然，會(hui) 發生臨(lin) 界加熱和爆炸性沸騰，產(chan) 生不協調凝結並廣泛分布在樣品表麵的飛濺物。這個(ge) 假設已經在我們(men) 之前的研究和模擬中建立起來。
圖1.(A，B）PL發射的局部中心波長的空間分辨圖像和(C，D）相應的準費米能級分裂（QFLS）。樣品分別在zui佳通量為(wei) 1.36和2.31 J cm-2時通過 （A，C）ns和（B，D）ps激光脈衝(chong) 對樣品進行圖案化。
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參考文獻
[1] Hyperspectral Photoluminescence Imaging for Spatially Resolved Determination of Electrical Parameters of Laser-Patterned Perovskite Solar Cells
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