砷化鎵（GaAs）作為一種you秀的III-V族半導體化合物洒闸，在光伏應用中有重要應用和優(yōu)勢，利用高光譜顯微鏡對GaAs太陽能電池進行表征丘逸，對標準GaAs太陽能電池進行了光譜和空間分辨光致發(fā)光（PL）圖像的獲取单鹿，通過對PL圖像的分析，發(fā)現(xiàn)了輕微的空間變化鸣个，這與同時測量的開路電壓吻合。使用光譜和光度絕對校準程序囤萤，確定了樣品表面每個點在每個波長上發(fā)射的光子的絕對數(shù)量昼窗，并從中得到了準費米級分裂圖。
高光譜顯微鏡助力砷化鎵準費米能級映射
砷化鎵（GaAs）作為一種you秀的III-V族半導體化合物澄惊，在光伏應用中廣泛受到青睞，這歸功于電子遷移率富雅、直接帶隙和精密調(diào)控的生長機制掸驱。GaAs單結器件已經(jīng)實現(xiàn)了效率，接近驚人的30%閾值毕贼。迅速成為薄膜太陽能電池的優(yōu)質(zhì)材料。
Photon etc.公司的基于體積布拉格光柵的高光譜成像平臺（IMA）可以對GaAs進行表征蛤奢，IPVF（以前稱為IRDEP-光伏能源研究與開發(fā)研究所）的科學家利用IMA系統(tǒng)對GaAs太陽能電池進行表征鬼癣。成功地在標準GaAs太陽能電池中獲取了光譜和空間分辨光致發(fā)光（PL）圖像。
他們利用532 nm激光器通過顯微鏡物鏡實現(xiàn)了整個視場的均勻照明待秃，從而使得能夠同時收集來自多個點的PL信號章郁。這種整體照明方法有效地減輕了與側(cè)向載流子擴散相關的挑戰(zhàn)枉氮，并且避免了樣品粗糙度引起的偽像問題，這些問題在逐點成像方法中經(jīng)常遇到暖庄。此外聊替，根據(jù)物鏡的放大倍數(shù)，記錄的圖像可以跨越幾平方毫米培廓，從而便于全面分析佃牛。
這里呈現(xiàn)的mapping是在激光zui大激發(fā)功率下記錄的。而在較弱激勵水平下發(fā)現(xiàn)的映射顯示出均勻的空間行為(未示出)医舆，我們在這里觀察到輕微的空間變化象缀。在接觸點和樣品邊緣附近的映射顯示zui小值蔬将，在(1.167±0.010eV)之間的映射顯示zui大值央星。zui大值和zui小值的差值在系統(tǒng)誤差范圍內(nèi)霞怀，但可以在7±2meV下相對評估。
盡管發(fā)現(xiàn)了輕微的空間變化莉给，但我們注意到與同時測量的1.15V開路電壓很吻合毙石，驗證了接觸處Δμeff/q≈V的假設。這種空間變化可以用電接觸下的暗區(qū)或細胞邊緣的重組引起的側(cè)移來解釋颓遏。
在 IPVF 開發(fā)的光譜和光度絕對校準程序的幫助下徐矩，可以確定樣品表面每個點在每個波長上發(fā)射的光子的絕對數(shù)量。這一獨特功能使研究人員能夠直接從聚光圖像中獲得細胞的準費米級分裂圖（Δμeff）叁幢。準費米級分裂與電池的zui大可實現(xiàn)電壓和飽和電流直接相關曼玩，因此非常值得關注。圖1展示了獲得的 Δμeff/q黍判。測得的準費米級分裂為 Δμeff = 1.1676 ± 0.010 eV豫尽，在電接觸（圖1右中間的垂直藍線）和電池外部邊界附近有小幅下降。研究結果與有關砷化鎵的文獻研究一致顷帖。
圖1美旧、左:以絕對值測量的相應光譜渤滞。中間的黑色部分是電觸點。右圖:準費米能級在激光下的分裂圖陈症。
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相關文獻：
[1] Delamarre, A., Lombez, L., & Guillemoles, J.-F. (2012). Contactless mapping of saturation currents of solar cells by photoluminescence. Applied Physics Letters, 100(13), 131108.
[2] Delamarre, A. (2012). Characterization of solar cells using electroluminescence and photoluminescence hyperspectral images. Journal of Photonics for Energy, 2(1), 027004.
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