高光譜成像在CIGS光譜和空間分析的應(yīng)用

正文

高光譜成像在CIGS光譜和空間分析的應(yīng)用

一、CIGS模塊圖案凹槽損耗的表征

實現(xiàn)如此高效率的一個關(guān)鍵特性是激光圖案互連脆霎，它將CIGS尺寸的模塊分成串聯(lián)的更小單元总处。然而，即使這個過程有助于提高整體效率睛蛛，也會產(chǎn)生損失鹦马。這就是為什么研究人員試圖找到不同的圖案幾何形狀。

在Nice Solar的這項工作^[2]中忆肾，他們重點關(guān)注了兩個標(biāo)準(zhǔn)圖案凹槽的激光燒蝕造成的損壞荸频，圖1中P1（圖案化背面接觸）和P2（用于串聯(lián)互連）。通過高光譜光致發(fā)光成像分析損傷客冈。Photon公司的高光譜平臺（IMA）由光學(xué)顯微鏡與CW 532 nm 激光器和基于體積布拉格光柵的高光譜濾光片組成。該套系統(tǒng)在400nm至1000nm范圍內(nèi)具有靈敏度场仲，并提供高光譜（<2nm）和空間分辨率（~μm）和悦。CIGS的典型PL研究是在局部激發(fā)下進(jìn)行的，這導(dǎo)致電荷向較暗的區(qū)域擴(kuò)散渠缕。全局照明產(chǎn)生的等電位減少了這種影響鸽素，并允許在更接近太陽能電池的實際工作模式下進(jìn)行測量。

圖1顯示了從高光譜數(shù)據(jù)中提取的P1和P2譜線周圍的PL曲線亦鳞。PL圖顯示了P1線的邊緣附近的發(fā)射淬滅馍忽。進(jìn)一步的研究表明，這種效應(yīng)導(dǎo)致PL強度降低了約30%燕差，而不是由于成分變化遭笋。這一觀察結(jié)果為沒有P1圖案線感應(yīng)的寄生電路徑的互連設(shè)計帶來了新的見解。這項工作展示了高光譜成像如何成為識別損耗和提高CIGS模塊效率的有用工具谁不。

圖1.P1線邊緣內(nèi)的異常PL觀測坐梯。(a)P1和P2消融線的光學(xué)顯微照片（頂部）以及從在同一點（底部）捕獲的高光譜顯微照片中提取的PL強度圖；(b)P1和P2圖案線（頂部）的單色（980nm處的PL）PL圖像刹帕，以及在P1和P2的PL線輪廓（980nm）的統(tǒng)計分析吵血，顯示了P1邊緣PL效應(yīng)的程度谎替。（僅顯示具有代表性的剖面；平均值是基于25個剖面中完成的蹋辅。）改編自^[2]钱贯。

二、CIGS微電池的不均勻性研究

CIGS太陽能電池實現(xiàn)更高效率的另一個障礙部分歸因于其多晶性質(zhì)帶來的電池不均勻性侦另。為了量化形態(tài)對電池效率的影響秩命，研究其不同特性的空間變化至關(guān)重要。

考慮到這一點褒傅，IPVF（前身為IRDEP-光伏能源研究與發(fā)展研究所）的研究人員通過光譜和空間分辨光致發(fā)光（PL）和電致發(fā)光（EL）成像研究了CIGS微電池（直徑為35μm）[3]。為了進(jìn)行這樣的實驗殿托，他們使用了光譜分辨率為2nm的高光譜成像儀（IMA）霹菊，空間分辨率接近衍射極限（~μm）。EL采用源表支竹，Vapp=0.95V旋廷。532nm激光用于PL（激發(fā)光照強度為0.58mw）。在顯微鏡物鏡下的整個視場被激發(fā)礼搁，同時收集來自百萬個點的PL信號饶碘。

圖2（a）和（b）顯示了CIGS微電池的PL和EL圖像。通過結(jié)合其光譜分辨的PL和EL圖以及光度絕對校準(zhǔn)方法馒吴，研究人員可以使用廣義普朗克定律來提取與電池zui大電壓直接相關(guān)的準(zhǔn)費米能級分裂（Δμeff）（見圖1（c）和（d））扎运。借助太陽能電池和LED之間的互易關(guān)系，可以從EL圖像中推導(dǎo)出外部量子效率（EQE）饮戳。

在樣品的整個表面上獲得微米級的基本特性有助于改進(jìn)制造工藝绪囱，從而達(dá)到更高的電池效率。

圖2.（a）集成PL發(fā)射和（b）集成EL發(fā)射的高光譜圖像莹捡。使用廣義普朗克定律，可以推導(dǎo)出（c）和（d）Δμeff映射扣甲。改編自[3]篮赢。

了解更多詳情，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：

http://www.wjjzl.com/details-1007.html

相關(guān)文獻(xiàn)：

[1] Yoshida S. et al. 2019, Solar frontier achieves world record thin-film solar cell efficiency of 23.35%. PR Team, Corporate Administration Department, Solar Frontier, 17 January 2019, accessed August 27th 2020.

[2] Quiroz, C. O. R., Dion-Bertrand, L.-I., Brabec, C. J., Müller, J., & Orgassa, K. (2020). Deciphering the origins of P1-induced power losses in CIGS modules through hyperspectral luminescence.

[3] Delamarre, A., Paire, M., Guillemoles, J.-F., & Lombez, L. (2014). Quantitative luminescence mapping of Cu(In, Ga)Se2 thin-film solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 23(10), 1305–1312.

更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商琉挖，產(chǎn)品包括各類激光器启泣、光電調(diào)制器、光學(xué)測量設(shè)備示辈、光學(xué)元件等寥茫，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊矾麻、生物醫(yī)療芭梯、科學(xué)研究、國防弄喘、量子光學(xué)玖喘、生物顯微、物聯(lián)傳感蘑志、激光制造等累奈；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)急但，硬件開發(fā)澎媒，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務(wù)波桩。

您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息戒努，或直接來電咨詢4006-888-532。