Cách đo PL của từng ô con trong cặp song song Perovskite–Silicon

Để đo PL của từng ô con theo cặp song song perovskite-silicon, hãy kết hợp kích thích chọn lọc bước sóng với khả năng phát hiện độ phân giải quang phổ và kiểm tra đàm thoại chéo rõ ràng. Một máy bơm có bước sóng ngắn có thể nhấn mạnh vào ô trên cùng của perovskite, trong khi một máy bơm có bước sóng dài hơn có thể kích thích silicon nếu nó đi qua ngăn xếp trên cùng và được hấp thụ ở ô phía dưới. Không có lựa chọn nào đảm bảo tín hiệu thuần túy. Hệ thống mô tả đặc tính pin mặt trời song song phải xác minh việc chỉ định phát xạ, tính đến quang phổ chồng chéo và khớp nối quang cũng như duy trì trạng thái điện của thiết bị. Thiết lập các điều kiện đó trước khi chuyển đổi hình ảnh camera thành bản đồ chất lượng ô con.

Hiểu những gì ngăn cách hai kênh phát thải

Bộ phận song song perovskite-silicon kết hợp bộ hấp thụ perovskite có dải thông rộng hơn với bộ hấp thụ silicon có dải tần thấp hơn. Sự phát xạ ở biên dải của chúng chiếm các vùng phổ khác nhau, nhưng quang phổ của thiết bị thực có thể chứa các đuôi và các phần đóng góp chồng chéo.

Ô trên cùng hấp thụ một phần đáng kể ánh sáng tới có năng lượng cao hơn. Silicon sử dụng các photon được truyền qua ngăn xếp phía trên. Trong thiết bị hai cực nguyên khối, các tế bào con được ghép nối điện thông qua kết nối và chia sẻ dòng điện nối tiếp trong quá trình hoạt động. Cấu trúc bốn cực cho phép điều khiển điện khác nhau, vì vậy hãy ghi lại cấu trúc trước khi diễn giải phép đo PL.

Sự phát xạ Perovskite phụ thuộc vào thành phần, vùng cấm, nhiệt độ và trạng thái vật liệu. Sự phát xạ silicon ở gần rìa dải gián tiếp trong NIR và có thể yếu. Phản hồi của máy dò, truyền bộ lọc, đóng gói và ngăn xếp quang học đầy đủ sẽ thay đổi số dư đo được. Vùng bước sóng trông có vẻ biệt lập trong sơ đồ có thể chứa nền tảng đáng kể trong mẫu thực.

Phát xạ vùng cấm phụ từ perovskite có thể chồng lên vùng phát hiện silicon. Ngoài ra, các photon phát ra từ tế bào trên cùng có thể được tế bào dưới cùng hấp thụ, tạo ra sự ghép phát quang. Những hiệu ứng này khác nhau: một cái có thể kết hợp ánh sáng tại máy dò, trong khi cái còn lại làm thay đổi dân số bị kích thích. Hệ thống mô tả đặc tính pin mặt trời song song nên kiểm tra cả hai thay vì dựa vào nhãn bộ lọc.

Thiết lập kích thích có chọn lọc trên thiết bị thực tế

Chọn bước sóng kích thích từ sự hấp thụ và truyền của ngăn xếp đã hoàn thiện. 'Hiển thị đối với ô trên cùng và NIR đối với silicon' là một quy tắc khởi đầu hữu ích, nhưng các giới hạn hấp thụ có liên quan và sự thất thoát ký sinh là đặc trưng cho từng mẫu.

Nhấn mạnh ô trên cùng của perovskite

Chọn một máy bơm phía trên khe hở perovskite được hấp thụ mạnh ở chất hấp thụ trên cùng. Sử dụng dải thu phát thải loại bỏ sự kích thích và bao phủ PL perovskite dự kiến. Xác minh rằng rò rỉ bơm, huỳnh quang chất nền và nền camera không lấn át các vùng yếu.

Một số đèn bơm vẫn có thể chạm tới silicon do độ hấp thụ không hoàn toàn, kết cấu hoặc sự khác biệt về độ che phủ cục bộ. Do đó, công thức kích thích tế bào trên cùng phải được xác nhận bằng phổ phát xạ đầy đủ và nếu có, các cấu trúc tham chiếu phù hợp. Thay đổi bước sóng kích thích trong khi vẫn giữ cố định vùng phát hiện giúp kiểm tra nguồn gốc của tín hiệu.

Nhấn mạnh tế bào đáy silicon

Chọn các photon ở dưới rìa hấp thụ perovskite nhưng ở trên vùng cấm của silicon, với khả năng truyền thích hợp qua các lớp trên. Đo kích thích truyền qua hoặc độ hấp thụ ngăn xếp mô hình khi cần thiết. Việc tăng công suất NIR danh nghĩa không khắc phục được phần chưa xác định được hấp thụ trong các tiếp điểm hoặc lớp vận chuyển.

Ngưỡng bước sóng được công bố không phải là công thức chung. Một song song được điều tra yêu cầu kích thích ít nhất 815nm đối với tín hiệu chiếm ưu thế silicon và không dài hơn 750 nm đối với tín hiệu chiếm ưu thế perovskite. Bài học thực tế là thiết lập thử nghiệm độ chọn lọc phụ thuộc vào bước sóng cho thiết bị của bạn, thay vì áp dụng các ranh giới đó cho mọi chế phẩm perovskite.

Đối với một trong hai kênh, hãy so sánh thông lượng photon bị hấp thụ khi mục tiêu là so sánh định lượng. Công suất tới bằng nhau ở hai bước sóng bơm tạo ra các dòng photon khác nhau và tỷ lệ hấp thụ khác nhau. Ghi lại diện tích chiếu sáng và tính đồng nhất, bao gồm cả việc đầu dò cục bộ có bị bao quanh bởi khu vực thiết bị không được chiếu sáng hay không.

Tách phổ trước khi chọn bộ lọc ánh xạ

Thu được quang phổ đại diện trước khi chuyển sang hai kênh hình ảnh cố định. Chọn các bộ lọc sử dụng mức phát xạ đo được, rò rỉ kích thích và phản hồi của máy dò, sau đó xác minh các tín hiệu đã lọc dựa trên các quang phổ đó.

Bộ lọc thông dài chỉ loại bỏ các bước sóng dưới mức chuyển tiếp của nó. Nó không phân biệt tất cả ánh sáng phía trên quá trình chuyển đổi đó bằng ô con ban đầu của nó. Đối với ánh xạ silicon, dải thu thập bước sóng dài hơn có thể làm giảm ánh sáng ở rìa dải ô trên cùng trong khi vẫn truyền đuôi dải tần phụ perovskite. Kiểm tra phần đóng góp còn lại thay vì cho rằng nó bằng 0.

Khi sự chồng chéo là quan trọng, hãy sử dụng máy quang phổ hoặc nhiều dải và mô hình phân tách quang phổ hợp lý. Phổ tham chiếu phải được thu được trong các điều kiện tương đương và hình dạng của chúng phải phù hợp trên bản đồ. Sự phù hợp không trộn lẫn hai thành phần trở nên không đáng tin cậy nếu hình dạng thành phần thay đổi mạnh hoặc bỏ qua nguồn phát thải bổ sung.

Đo tốc độ truyền của bộ lọc và phản hồi của máy dò trên toàn bộ khu vực thu thập thực tế. Độ nhạy của máy dò silicon giảm dần về phía ngưỡng bước sóng dài của nó; kênh InGaAs có thể hữu ích tùy thuộc vào dải phát xạ silicon và mức tín hiệu yêu cầu. Chỉ riêng giới hạn bước sóng danh nghĩa của máy dò là không đủ bằng chứng về độ nhạy hữu ích ở rìa dải tần.

Đối với công việc được giải quyết theo thời gian, hãy xác minh số liệu thống kê phản hồi và đếm trong từng kênh quang phổ một cách độc lập. Không nên chỉ định thông số định thời kênh hiển thị cho cấu hình NIR mà không đo lường. Độ lưu loát, khoảng cách xung và sự ghép điện của các tế bào con cũng có thể thay đổi sự phân rã quan sát được.

Có được bản đồ đã đăng ký với các điều kiện biên được kiểm soát

Ánh xạ từng ô con bằng cách sử dụng công thức phát hiện/kích thích được ghi lại và hệ tọa độ dùng chung. Bảo toàn hình ảnh thô và dữ liệu hiệu chuẩn để có thể phân biệt được sự không đồng nhất của thiết bị với sự không đồng nhất của mẫu.

1. Ghi lại thiết bị: kiến ​​trúc, ngăn xếp lớp, truy cập liên hệ, đóng gói, nhiệt độ và lịch sử ngâm ánh sáng.

2. Xác thực kích thích chọn lọc: so sánh phổ phát xạ ở bước sóng bơm đã chọn và ước tính thông lượng photon bị hấp thụ.

3. Xác thực sự tách phổ: đo độ rò rỉ của bơm, nền của máy dò và sự đóng góp còn lại từ ô con khác.

4. Thu được hai bản đồ PL: sử dụng cài đặt máy dò tuyến tính, không bão hòa và độ phơi sáng của tài liệu cũng như các điều kiện điện.

5. Sửa và đăng ký: áp dụng các hiệu chỉnh tối, trường phẳng và chiếu sáng thích hợp, sau đó căn chỉnh hình ảnh bằng các tính năng ổn định.

6. Phân tích và kiểm tra lại: kiểm tra các dị thường về quang phổ hoặc cường độ và xem lại vùng tham chiếu để phát hiện các thay đổi về độ lệch hoặc mẫu.

Để mô tả đặc tính mạch hở, hãy đảm bảo thiết bị thực sự ở trạng thái mong muốn. Kích thích chọn lọc song song hai cực có thể tạo ra sự phân bố điện áp và sự ghép nối bất thường giữa các tế bào con. Nếu sử dụng độ chiếu sáng lệch cho ô con khác, hãy ghi lại quang phổ và cường độ của nó. Không gọi bản đồ PL được chiếu sáng chọn lọc là phép đo điểm vận hành mà không thiết lập các điều kiện tương ứng.

Để so sánh không gian, hãy sử dụng trường nhìn chung và tính đến sự khác biệt về độ phóng đại màu sắc, tiêu cự và trải rộng điểm. Tỷ lệ pixel-by-pixel giữa các hình ảnh được đăng ký kém có thể tạo ra ranh giới sai. Giữ lại thang màu và đơn vị màu dành riêng cho kênh; phạm vi hiển thị được chia sẻ không làm cho cường độ thô có thể so sánh được về mặt định lượng.

Giải thích độ tương phản của ô phụ và chọn hệ thống cần thiết

Bắt đầu với các biến thể không gian tương đối trong điều kiện được kiểm soát. Việc chỉ định các khuyết tật hoặc trích xuất điện áp ngụ ý yêu cầu thông tin quang học, điện và hiệu chuẩn bổ sung ngoài hai hình ảnh cường độ.

Vùng ô trên cùng tối có thể biểu thị sự mất tái hợp, độ hấp thụ thấp hơn, dải băng thay đổi hoặc bộ sưu tập bị thay đổi. Vùng silicon yếu có thể phản ánh chất lượng của tế bào đáy, sự truyền kích thích, bóng của lớp trên cùng hoặc phản ứng của máy dò không đủ. So sánh quang phổ cục bộ và các phép đo điện bổ sung trước khi gán cơ chế vi mô.

Các phép đo phụ thuộc vào cường độ sẽ thêm một chiều khác. Suns-PL liên quan đến hành vi phát quang với độ chiếu sáng khác nhau và có thể hỗ trợ phân tích điện áp ngụ ý hoặc giả liên doanh theo các giả định mô hình và hiệu chuẩn phù hợp. Đồng thời, xác định độ chiếu sáng của cả hai ô con và cách phân tách tín hiệu của chúng. Kết quả giả liên doanh không tự động tái tạo hành vi đầu cuối khi trích xuất dòng điện và tổn thất điện trở nối tiếp.

Quang phổ công nghệ thời gian Hệ thống mô tả đặc tính song song SOLARIUM-L liệt kê quang phổ Suns-PL, PL/TRPL, EL và PL quang phổ/cường độ/hình ảnh trọn đời cho các mẫu song song. Các công thức được minh họa của nó sử dụng kích thích 450 nm với đường truyền dài 630 nm cho hình ảnh perovskite và kích thích 825 nm với đường truyền dài 850 nm cho hình ảnh silicon. Đây là những điều kiện đo lường đã được chứng minh, không đảm bảo độ tinh khiết phổ quát.

Đối với thông số kỹ thuật của hệ thống mô tả đặc tính pin mặt trời song song, hãy xác nhận bước sóng nguồn đã chọn, độ nhạy NIR, bộ lọc và thời gian dành riêng cho kênh. Cụ thể, không nên hiểu dải APD TCSPC 400–1100nm được liệt kê là bằng chứng về khả năng phát hiện mạnh như nhau trên toàn bộ phổ phát xạ silicon. Thống nhất về việc kiểm tra độ chọn lọc và tín hiệu trên tạp âm dựa trên mẫu cho cấu hình dự định.

Phần kết luận

Phép đo PL ô con đáng tin cậy bắt đầu bằng độ chọn lọc kích thích và kết thúc bằng bằng chứng cho thấy tín hiệu được phát hiện chủ yếu thuộc về ô con dự định. Sử dụng quang phổ để chọn bộ lọc, kiểm tra nhiễu xuyên âm, kiểm soát các điều kiện điện và đăng ký bản đồ trước khi giải thích các lỗi. Hệ thống mô tả đặc tính pin mặt trời song song sẽ giúp việc kiểm tra này trở nên thiết thực và lưu giữ thông tin hiệu chuẩn. Time Tech Spectra, một công ty quang phổ, cung cấp SOLARIUM-L với khả năng PL song song và Suns-PL subcell. Chọn nguồn chính xác và cấu hình phát hiện xung quanh ngăn xếp thực tế, đặc biệt khi phát xạ silicon yếu và đuôi quang phổ perovskite chồng lên nhau.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống mô tả đặc tính pin mặt trời song song có cần hai camera không?

Không nhất thiết phải như vậy. Cấu hình quang phổ hoặc hình ảnh tuần tự có thể hoạt động nếu phản hồi và đăng ký của chúng được hiệu chỉnh. Các kênh đồng thời có thể hữu ích khi mẫu thay đổi trong quá trình thu thập.

Hai ô con có thể được so sánh bằng cách sử dụng độ sáng thô không?

Không. Kích thích hấp thụ, phổ phát xạ, hiệu suất thu thập và phản hồi của máy dò là khác nhau. Sử dụng các đại lượng đã hiệu chuẩn phù hợp để so sánh.

Kích thích NIR có luôn chọn lọc đối với silicon không?

Không. Độ chọn lọc phụ thuộc vào cạnh hấp thụ của ô trên cùng và ngăn xếp hoàn chỉnh. Xác minh sự phát xạ phụ thuộc vào bước sóng và các đóng góp có thể có ở khoảng cách băng con.

Subcell PL có thể xác định trực tiếp sự không khớp hiện tại không?

PL cung cấp thông tin tái kết hợp hữu ích, nhưng việc kết hợp dòng điện yêu cầu thông tin về thế hệ và điện, chẳng hạn như EQE được phân giải dưới ô và các phép đo thiết bị được điều khiển thích hợp.