新品發布 | 科研級鈣鈦礦材料/器件綜合表征系統

系統基于廣義普朗克定律，創新性地將高精度PL成像成像轉化為QFLS成像。其直接反映器件內部電子-空穴準費米能級劈裂的空間分布特性，是評估本征開路電壓（Voc）潛力與電壓損失的核心物理量。

高分辨率QFLS和PLQE成像實測：

Fig. (a)準費米能級分裂(QFLS)成像

系統通過激光共聚焦掃描（最高260 nm分辨率，100×油鏡(備注:ITO玻璃厚度小于0.1 mm)）與寬場成像（1.5 μm/pixel高分辨模式或4 μm/pixel常規模式），在亞微米尺度可實現電壓損失溯源，能夠精確定位材料缺陷、晶界或成分不均導致的Voc損失區域。同時，還可實現復合機制可視化，揭示非輻射復合中心的分布強度。

高分辨率QFLS和PLQE成像實測：

Fig. (b) 熒光量子效率(PLQE)成像; (c)Pl譜擬合

此外，該系統通過亞微米尺度的QFLS電壓損失分布圖（附高分辨率QFLS成像）、熒光壽命成像（附熒光壽命成像）及光電流收集效率圖譜（附光電流成像)，為薄膜沉積的結晶均勻性、鈍化處理的缺陷抑制效果提供原位、定量化反饋，實現“工藝參數→微觀結構→光電性能"的全閉環優化。

針對鈣鈦礦/硅疊層電池中子電池性能耦合難題，系統sc多波長激發層析檢測方案，采用450 nm激光選擇性激發鈣鈦礦頂電池，850 nm激光激發硅底電池。

鈣鈦礦層贗J-V

Si 層贗J-V

能夠獨立獲取各子電池的PL強度成像、QLFS成像及贗J-V曲線成像，得到硅電池和鈣鈦礦層各自的Voc、Jsc、缺陷分布、暗電流，以及理想填充因子和功率轉化效率，從而實現對鈣鈦礦和硅子電池的性能解耦分析。

系統集成PL、EL、TRPL、PLQY、QLFS、光電流、光電壓成像，通過贗J-V成像技術在微觀尺度直接解析

1、光電轉換參數分布

具備填充因子（FF）、功率轉換效率（PCE）、二極管理想因子（Nid）、隱含開路電壓（iVoc）、電流提取效率（φ）的空間成像功能。

調控激光功率測試贗 J-V成像：

Fig. (a)光學PCE; (b)填充因子(Fill factor); (c)二極管理想因子(Nid);(d)隱含開路電壓(iVoc) 成像

調控負載測試贗 J-V成像：

Fig. (a)不同負載下的PL強度成像; (b)隱含開路電壓(iVoc); (c)填充因子(FF); (d)電流提取效率(φPL); (e) 相對PCE成像; (f)不同點贗J-V曲線對比

2、 載流子動力學測試

實現高分辨熒光強度與壽命成像揭示復合路徑與擴散行為。

高分辨熒光強度、熒光壽命成像：

Fig. (a) 鈣鈦礦薄膜熒光強度成像； (b) 鈣鈦礦薄膜熒光壽命成像； (c) A, B兩點的衰減曲線對比; (d,e) 熒光強度成像及典型截面的強度分布曲線

3、 QFLS-光學J-V關聯分析

將PL強度轉換為內部電壓（Vint），擬合獲得空間分辨J-V曲線、串聯電阻（RS）及局部PCE。

QFLS-光學J-V關聯成像：

Fig. (a)開路條件下的QFLS成像; (b)最大功率點條件下的QFLS成像; (c)最大功率點條件下的串聯電阻成像；(d)PCE成像 

4、 光電流成像

通過激光掃描激發器件，該系統可同步測量空間分辨的短路電流分布，實現直接可視化載流子收集效率的非均勻性，定位死區、裂紋或界面傳輸瓶頸。

鈣鈦礦太陽能電池的光電流成像（Photocurrent mapping）用于表征電池微觀性能的不均勻性，它通過測量電池在光照下產生的局部電流分布，直觀展示電池的缺陷區域、晶界效應及工藝瑕疵，為鈣鈦礦電池的失效分析、工藝改進及機理研究提供了不可替代的微觀視角。

5、電致發光（EL）強度成像

在玻璃面成像避免電極zd器件，在不同偏壓下測量非輻射復合導致的EL光子空間分布，可定量反映工作狀態下復合活性與缺陷密度。

· 光源系統：LED面光源（450/532/850/900 nm，強度動態范圍10-2-2 suns）與激光光源（405/450/532/850 nm等）靈活配置，滿足鈣鈦礦電池/器件及疊層電池多種表征需求。

· 超快檢測：時間相關單光子計數(TCSPC)模塊儀器響應函數（IRF）≤230 ps，光譜分辨率達0.14 nm（300 mm單色儀），單光譜采集最快5 ms；

· 兼容外場調控：兼容低溫、高壓環境，支持激光/樣品掃描模式，適用鈣鈦礦、硅基及疊層電池（≤2 cm）。

該系統的核心突破在于將QFLS成像與疊層獨立檢測深度融合，具備重要的科學與產業意義。

1. 根源性診斷：從準費米能級分布直指電壓損失本源，指導缺陷鈍化與界面工程設計；

2. 工藝精準調控：亞微米級參數分布圖為涂布、沉積等工藝的均勻性優化提供實時反饋；

3. 疊層研發加速：子電池獨立性能歸因分析，破解鈣鈦礦/硅、全鈣鈦礦疊層的電流匹配與能級對齊難題；

4. 全壽命周期分析：結合光/電/壽命多維成像，揭示老化、光照下的性能衰減機制。