本系列文章將介紹用于有機(jī)和鈣鈦礦太陽能電池的不同光電表征技術(shù),同時提取和分析重要的器件參數(shù),例如穩(wěn)態(tài)性能、瞬態(tài)光電壓、瞬態(tài)光電流、電荷載流子遷移率、電荷密度、參雜濃度、內(nèi)建電場、陷阱密度、阻抗、理想因子等。
阻抗譜是研究太陽能電池的一種常用的技術(shù),簡稱IS或EIS(電化學(xué)阻抗譜),或者也可稱為導(dǎo)納光譜(導(dǎo)納是阻抗的倒數(shù))。通過施加一個不同頻率的小振幅交流正弦電勢波,測量交流電勢與電流信號的比值,來測量器件的阻抗。
在2000年Duffy et al介紹了電荷抽取(CE)技術(shù),來測量染料敏化太陽能電池中的電荷載流子密度。Shuttle et al將電荷提?。–E)技術(shù)頻繁用于有機(jī)太陽能電池,來測量不同光強(qiáng)下的電荷載流子密度。它有時也被稱為光誘導(dǎo)電荷抽?。≒ICE)或時間分辨電荷提?。═RCE)。當(dāng)使用負(fù)向抽取電壓時,它被稱為偏置放大電荷提?。˙ACE)。
在瞬態(tài)光電流(TPC)測試中,測量恒定偏置電壓(也可設(shè)置為0V)下光伏器件由于光脈沖而產(chǎn)生的瞬態(tài)電流響應(yīng)過程。電流上升和衰減揭示了電荷載流子遷移率、陷阱和摻雜的信息。TPC通常在不同的偏置電壓、偏置光或光脈沖強(qiáng)度下進(jìn)行測試。
深能級瞬態(tài)光譜 (DLTS) 是一種用于研究半導(dǎo)體及光伏器件中電荷載流子陷阱的技術(shù)。用于提取有關(guān)陷阱密度和陷阱分布的重要信息。
在開路條件下,太陽能電池中外部電流為零。因此,電荷產(chǎn)生等于復(fù)合的電荷。開路條件下通常適合于研究太陽能電池中的載流子再復(fù)合和陷阱動力學(xué)。開路電壓衰減(OCVD,有時也稱為大信號瞬態(tài)光電壓TPV)測量揭示了器件的復(fù)合和并聯(lián)電阻的信息。在OCVD測量中,首先由光源LED或激光照射太陽能電池,以產(chǎn)生電荷載流子,接著關(guān)閉光源并測量電壓隨時間的衰減。
線性增壓載流子抽取 (CELIV)技術(shù)目前備受科研工作者青睞,主要用于有機(jī)和鈣鈦礦太陽能電池中電荷載流子遷移率測量與分析。
JV曲線測量是太陽能電池的*常規(guī)的表征技術(shù)。太陽能電池的短路電流 (Isc)、開路電壓 (Voc)、填充因子 (FF)、**功率點(diǎn) (MPP) 和功率轉(zhuǎn)換效率等重要參數(shù)都是由JV曲線獲得。