Cara Mengukur PL Setiap Subsel dalam Tandem Perovskite–Silicon

Untuk mengukur setiap PL subsel dalam tandem perovskite-silikon, gabungkan pengujaan selektif panjang gelombang dengan pengesanan yang diselesaikan secara spektrum dan semakan silang yang jelas. Pam gelombang pendek boleh menekankan sel atas perovskit, manakala pam panjang gelombang lebih suka boleh merangsang silikon jika ia melalui timbunan atas dan diserap dalam sel bawah. Tiada pilihan menjamin isyarat tulen. Sistem pencirian sel solar tandem mesti mengesahkan penetapan pelepasan, mengambil kira spektrum bertindih dan gandingan optik, dan mengekalkan keadaan elektrik peranti. Tetapkan syarat tersebut sebelum menukar imej kamera kepada peta kualiti subsel.

Fahami perkara yang memisahkan dua saluran pelepasan

Tandem perovskite-silikon menggabungkan penyerap perovskite celah jalur yang lebih luas dengan penyerap silikon celah jalur yang lebih rendah. Pelepasan pinggir jalur mereka menduduki kawasan spektrum yang berbeza, tetapi spektrum peranti sebenar boleh mengandungi ekor dan sumbangan bertindih.

Sel atas menyerap sebahagian besar cahaya kejadian tenaga lebih tinggi. Silikon menggunakan foton yang dihantar melalui timbunan atas. Dalam peranti dua terminal monolitik, subsel digandingkan secara elektrik melalui penyambungan dan berkongsi arus siri semasa operasi. Struktur empat terminal membenarkan kawalan elektrik yang berbeza, jadi rekodkan seni bina sebelum mentafsir ukuran PL.

Pelepasan perovskite bergantung pada komposisi, celah jalur, suhu dan keadaan bahan. Pelepasan silikon berada berhampiran pinggir jalur tidak langsung dalam NIR dan boleh menjadi lemah. Tindak balas pengesan, penghantaran penapis, enkapsulasi dan timbunan optik penuh mengubah baki yang diukur. Kawasan panjang gelombang yang kelihatan terpencil dalam skema mungkin mengandungi latar belakang yang besar dalam spesimen sebenar.

Pelepasan sub-jalur daripada perovskite boleh bertindih dengan kawasan pengesanan silikon. Di samping itu, foton yang dipancarkan oleh sel atas boleh diserap oleh sel bawah, menghasilkan gandingan luminescent. Kesan ini berbeza: seseorang boleh mencampurkan cahaya pada pengesan, manakala yang lain mengubah populasi yang teruja. Sistem pencirian sel solar tandem harus menguji kedua-duanya dan bukannya bergantung pada label penapis.

Wujudkan pengujaan terpilih pada peranti sebenar

Pilih panjang gelombang pengujaan daripada penyerapan dan penghantaran timbunan siap. 'Kelihatan untuk sel atas dan NIR untuk silikon' ialah peraturan permulaan yang berguna, tetapi tepi penyerapan yang berkaitan dan kehilangan parasit adalah khusus sampel.

Tekankan sel atas perovskite

Pilih pam di atas celah jalur perovskite yang diserap kuat dalam penyerap atas. Gunakan jalur pengumpulan pelepasan yang menolak pengujaan dan meliputi PL perovskite yang dimaksudkan. Sahkan bahawa kebocoran pam, pendarfluor substrat dan latar belakang kamera tidak menguasai kawasan lemah.

Sesetengah cahaya pam masih boleh mencapai silikon melalui penyerapan yang tidak lengkap, tekstur atau perbezaan liputan setempat. Oleh itu, resipi pengujaan sel atas harus disahkan dengan spektrum pelepasan penuh dan, jika ada, struktur rujukan yang sesuai. Menukar panjang gelombang pengujaan sambil mengekalkan kawasan pengesanan tetap membantu menguji asal isyarat.

Tekankan sel bawah silikon

Pilih foton di bawah tepi penyerapan perovskit tetapi di atas celah jalur silikon, dengan penghantaran yang mencukupi melalui lapisan atas. Ukur pengujaan yang dihantar atau penyerapan tindanan model seperti yang diperlukan. Meningkatkan kuasa NIR nominal tidak membetulkan pecahan yang tidak diketahui yang diserap dalam sentuhan atau lapisan pengangkutan.

Ambang panjang gelombang yang diterbitkan bukan resipi universal. Satu tandem yang disiasat memerlukan pengujaan sekurang-kurangnya 815 nm untuk isyarat dominan silikon dan tidak lebih daripada 750 nm untuk isyarat dominan perovskit. Pelajaran praktikal adalah untuk mewujudkan ujian selektiviti bergantung pada panjang gelombang untuk peranti anda, dan bukannya menggunakan sempadan tersebut pada setiap komposisi perovskit.

Untuk mana-mana saluran, bandingkan fluks foton yang diserap apabila matlamatnya ialah perbandingan kuantitatif. Kuasa kejadian yang sama pada dua panjang gelombang pam memberikan fluks foton yang berbeza dan pecahan penyerapan yang berbeza. Rakam kawasan pencahayaan dan keseragaman, termasuk sama ada kuar tempatan dikelilingi oleh kawasan peranti yang tidak bercahaya.

Asingkan spektrum sebelum memilih penapis pemetaan

Dapatkan spektrum perwakilan sebelum melakukan dua saluran pengimejan tetap. Pilih penapis menggunakan pelepasan terukur, kebocoran pengujaan dan tindak balas pengesan, kemudian sahkan isyarat yang ditapis terhadap spektrum tersebut.

Penapis long-pass hanya mengeluarkan panjang gelombang di bawah peralihannya. Ia tidak membezakan semua cahaya di atas peralihan itu dengan subsel asalnya. Untuk pemetaan silikon, jalur pengumpulan panjang gelombang yang lebih panjang boleh mengurangkan cahaya tepi jalur sel atas sambil masih menghantar ekor sub-jalur perovskite. Uji sumbangan baki daripada menganggap ia adalah sifar.

Jika pertindihan adalah penting, gunakan spektrometer atau berbilang jalur dan model pemisahan spektrum yang wajar. Spektrum rujukan harus diperoleh dalam keadaan yang setanding, dan bentuknya hendaklah kekal sesuai merentas peta. Padanan penyahcampuran dua komponen menjadi tidak boleh dipercayai jika bentuk komponen berbeza dengan kuat atau sumber pelepasan tambahan ditinggalkan.

Ukur penghantaran penapis dan tindak balas pengesan merentas kawasan pengumpulan sebenar. Kepekaan pengesan silikon berkurangan ke arah potongan panjang gelombang panjangnya; saluran InGaAs mungkin berguna bergantung pada jalur pelepasan silikon dan tahap isyarat yang diperlukan. Had panjang gelombang nominal pengesan sahaja adalah bukti kepekaan berguna yang tidak mencukupi di pinggir jalur.

Untuk kerja yang diselesaikan masa, sahkan respons dan kira statistik dalam setiap saluran spektrum secara bebas. Spesifikasi pemasaan saluran kelihatan tidak seharusnya diberikan kepada konfigurasi NIR tanpa pengukuran. Kelancaran, jarak nadi, dan gandingan elektrik subsel juga boleh mengubah pereputan yang diperhatikan.

Dapatkan peta berdaftar dengan syarat sempadan terkawal

Petakan setiap subsel menggunakan resipi pengujaan/pengesan yang didokumenkan dan sistem koordinat yang dikongsi. Kekalkan imej mentah dan data penentukuran supaya ketidakseragaman instrumen boleh dibezakan daripada ketidakseragaman sampel.

1. Rakam peranti: seni bina, susunan lapisan, akses kenalan, enkapsulasi, suhu dan sejarah rendaman cahaya.

2. Sahkan pengujaan terpilih: bandingkan spektrum pelepasan pada panjang gelombang pam terpilih dan anggaran fluks foton yang diserap.

3. Sahkan pemisahan spektrum: ukur kebocoran pam, latar belakang pengesan dan sisa sumbangan daripada subsel yang lain.

4. Dapatkan dua peta PL: gunakan tetapan pengesan linear, tak tepu dan pendedahan dokumen serta keadaan elektrik.

5. Betulkan dan daftar: gunakan pembetulan gelap, medan rata dan pencahayaan yang sesuai, kemudian selaraskan imej menggunakan ciri yang stabil.

6. Analisis dan semak semula: periksa anomali spektrum atau keamatan dan lawati semula kawasan rujukan untuk mengesan perubahan hanyut atau sampel.

Untuk pencirian litar terbuka, pastikan peranti berada dalam keadaan yang dimaksudkan. Pengujaan terpilih dalam tandem dua terminal boleh mencipta pengagihan voltan yang luar biasa dan gandingan antara subsel. Jika pencahayaan pincang digunakan untuk subsel yang lain, rekodkan spektrum dan keamatannya. Jangan panggil peta PL bercahaya terpilih sebagai ukuran titik operasi tanpa menetapkan keadaan yang sepadan.

Untuk perbandingan spatial, gunakan medan pandangan yang sama dan kira perbezaan pembesaran kromatik, fokus dan hamparan titik. Nisbah piksel demi piksel antara imej yang didaftarkan dengan buruk boleh mencipta sempadan palsu. Kekalkan skala dan unit warna khusus saluran; julat paparan yang dikongsi tidak menjadikan intensiti mentah boleh dibandingkan secara kuantitatif.

Tafsirkan kontras subsel dan pilih sistem yang diperlukan

Mulakan dengan variasi spatial relatif di bawah keadaan terkawal. Menetapkan kecacatan atau mengekstrak voltan tersirat memerlukan maklumat optik, elektrik dan penentukuran tambahan melebihi dua imej keamatan.

Kawasan sel atas yang gelap mungkin menunjukkan kehilangan gabungan semula, penyerapan yang lebih rendah, jurang jalur yang berubah atau pengumpulan yang diubah. Kawasan silikon yang lemah mungkin mencerminkan kualiti sel bawah, penghantaran pengujaan, teduhan lapisan atas atau tindak balas pengesan yang tidak mencukupi. Bandingkan spektrum tempatan dan ukuran elektrik pelengkap sebelum menetapkan mekanisme mikroskopik.

Pengukuran bergantung kepada keamatan menambah dimensi lain. Suns-PL mengaitkan tingkah laku luminescence dengan pencahayaan yang berbeza-beza dan boleh menyokong analisis voltan tersirat atau pseudo-JV di bawah andaian penentukuran dan model yang sesuai. Secara serentak, tentukan pencahayaan kedua-dua subsel dan cara isyaratnya dipisahkan. Keputusan pseudo-JV tidak secara automatik mengeluarkan semula tingkah laku terminal di bawah pengekstrakan semasa dan kerugian rintangan siri.

Time Tech Spectra Sistem pencirian tandem SOLARIUM-L menyenaraikan subsel Suns-PL, PL/TRPL, EL dan pengimejan spektroskopi/intensiti/seumur hidup untuk sampel tandem. Resipi yang diilustrasikan menggunakan pengujaan 450 nm dengan laluan panjang 630 nm untuk pengimejan perovskite, dan pengujaan 825 nm dengan laluan panjang 850 nm untuk pengimejan silikon. Ini adalah syarat pengukuran yang ditunjukkan, bukan jaminan ketulenan sejagat.

Untuk spesifikasi sistem pencirian sel suria bersamaan, sahkan panjang gelombang sumber yang dipilih, kepekaan NIR, penapisan dan pemasaan khusus saluran. Khususnya, jalur APD TCSPC 400-1100 nm yang disenaraikan tidak seharusnya ditafsirkan sebagai bukti pengesanan yang sama kuat merentas spektrum pelepasan silikon penuh. Bersetuju tentang pemilihan berasaskan sampel dan ujian isyarat-ke-bunyi untuk konfigurasi yang dimaksudkan.

Kesimpulan

Pengukuran PL subsel yang boleh dipercayai bermula dengan selektiviti pengujaan dan berakhir dengan bukti bahawa isyarat yang dikesan kebanyakannya dimiliki oleh subsel yang dimaksudkan. Gunakan spektrum untuk memilih penapis, menguji cakap silang, mengawal keadaan elektrik dan mendaftarkan peta sebelum mentafsir kecacatan. Sistem pencirian sel solar tandem harus menjadikan pemeriksaan ini praktikal dan mengekalkan maklumat penentukuran. Time Tech Spectra, sebuah syarikat spektroskopi, menawarkan SOLARIUM-L dengan keupayaan PL bersamaan dan subsel Suns-PL. Pilih sumber tepat dan konfigurasi pengesanan di sekeliling timbunan sebenar, terutamanya apabila pelepasan silikon lemah dan ekor spektrum perovskit bertindih.

Soalan Lazim

Adakah sistem pencirian sel solar tandem memerlukan dua kamera?

Tak semestinya. Konfigurasi spektrum atau pengimejan berjujukan boleh berfungsi jika respons dan pendaftarannya ditentukur. Saluran serentak boleh membantu apabila sampel berubah semasa pemerolehan.

Bolehkah kedua-dua subsel dibandingkan menggunakan kecerahan mentah?

Tidak. Pengujaan yang diserap, spektrum pelepasan, kecekapan pengumpulan dan tindak balas pengesan berbeza. Gunakan kuantiti yang ditentukur sesuai dengan perbandingan.

Adakah pengujaan NIR sentiasa selektif untuk silikon?

Tidak. Selektiviti bergantung pada tepi penyerapan sel atas dan timbunan lengkap. Sahkan pelepasan bergantung kepada panjang gelombang dan kemungkinan sumbangan sub-jalur.

Bolehkah subsel PL mengenal pasti ketidakpadanan semasa secara langsung?

PL menyediakan maklumat penggabungan semula yang berguna, tetapi pemadanan semasa memerlukan penjanaan dan maklumat elektrik, seperti EQE yang diselesaikan subsel dan ukuran peranti yang dikawal dengan sewajarnya.