通過(guò)高光譜解密 (CIGS) 模塊中引發(fā)的功率損耗的起源（一）

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通過(guò)高光譜解密 (CIGS) 模塊中引發(fā)的功率損耗的起源（一）

高光譜成像儀（IMA住册；Photon etc. Inc.）由一個(gè)光學(xué)顯微鏡與連續(xù)波（CW）激光器、寬帶照明光源和基于體布拉格光柵（VBG）的高光譜濾光器組成瓮具。該系統(tǒng)的波長(zhǎng)范圍可以在400至1000nm之間連續(xù)調(diào)諧荧飞。IMA提供光譜和空間分辨的發(fā)光、反射和透射圖像搭综，光譜分辨率小于2nm垢箕，空間分辨率約為1μm（衍射極限）。CIGS模塊使用532nm激光器均勻激發(fā)兑巾，光學(xué)和光致發(fā)光（PL）圖像使用基于硅的電荷耦合器件（Si ccd）相機(jī)獲取。

布拉格光柵技術(shù)設(shè)用于全局成像忠荞，允許在顯微鏡下逐波長(zhǎng)獲取整個(gè)視野內(nèi)的信號(hào)蒋歌。傳統(tǒng)的熒光（PL）成像設(shè)置基于逐點(diǎn)或線掃描技術(shù)帅掘，需要重構(gòu)圖像。使用這些成像技術(shù)時(shí)堂油，僅照亮樣品的一小部分（使用共聚焦逐點(diǎn)設(shè)置時(shí)約為1μm2）修档，周圍區(qū)域保持黑暗，導(dǎo)致載流子向這些區(qū)域橫向擴(kuò)散府框。全局照明避免了由于局部照明引起的載流子復(fù)合吱窝。使用全局成像時(shí)生成的等勢(shì)體防止了電荷向更暗區(qū)域擴(kuò)散。用于全局成像模式的均勻照明使得在現(xiàn)實(shí)條件下進(jìn)行PL實(shí)驗(yàn)成為可能迫靖，z低可達(dá)一個(gè)相當(dāng)于太陽(yáng)功率密度院峡。預(yù)計(jì)儀器激發(fā)強(qiáng)度波動(dòng)可達(dá)13%。激發(fā)輻照度的變化將帶來(lái)PL發(fā)射的比例變化系宜，使這種效應(yīng)易于識(shí)別照激。此外，在儀器軟件的輔助下盹牧，這些效應(yīng)將減少到可以忽略的min程度俩垃。

圖1(a)展示了在CIGS沉積前，P1劃線和P2激光劃線區(qū)域的光學(xué)顯微照片和PL顯微照片在同一位置的直接比較汰寓。正如預(yù)期的那樣口柳，P2激光槽周圍的金屬化區(qū)域沒(méi)有PL發(fā)射。關(guān)于P1燒蝕線上的CIGS材料的PL空間均勻性特征有滑，我們觀察到了不同的情況啄清。與光學(xué)顯微照片不同，PL圖顯示發(fā)射強(qiáng)度似乎沿著底層P1槽的輪廓減弱俺孙。為了更仔細(xì)地觀察P1槽上的PL行為（以下簡(jiǎn)稱P1邊緣PL效應(yīng)）辣卒，我們提取了25條PL強(qiáng)度剖面，其中一些顯示在圖1(b)中睛榄。再次驗(yàn)證了在P1槽輪廓處的顯著光致發(fā)光猝滅效應(yīng)荣茫。

比較從CIGS材料不同區(qū)域提取的PL光譜時(shí)，我們進(jìn)一步觀察到PL帶結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化场靴，這表明燒蝕區(qū)域內(nèi)的P1邊緣PL效應(yīng)與成分變化無(wú)關(guān)（圖2(a)和(b)）啡莉。關(guān)于P1槽邊緣的強(qiáng)度變化，一方面旨剥，P1邊緣PL效應(yīng)的觀察解釋了CIGS材料在鉬槽邊緣的大部分上下短路路徑咧欣。另一方面，CIGS層厚度在同一邊緣的變化也同樣可以解釋P1邊緣PL效應(yīng)轨帜。為了闡明后者作為P1邊緣PL效應(yīng)潛在原因的可能性魄咕，我們進(jìn)行了聚焦在P1槽邊緣的掃描電子顯微鏡（SEM）截面圖（圖2(c)）。由于PL顯微照片的高分辨率蚌父，我們可以輕松測(cè)量PL-P1邊緣效應(yīng)的范圍哮兰，我們觀察到全寬半高（FWHM）約為4.6μm毛萌。從SEM截面圖可以很容易地識(shí)別出，P1邊緣PL效應(yīng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了由于底層鉬層導(dǎo)致的CIGS吸收材料的階梯喝滞「蠼考慮到鉬側(cè)壁的載流子提取面積（厚度約400nm）的增加，很難解釋在約4.6μm范圍內(nèi)30%的光致發(fā)光猝滅右遭。

圖1. 標(biāo)準(zhǔn)P1激光劃線中異常光致發(fā)光觀察做盅。(a) P1和P2（底部）燒蝕線（頂部）的光學(xué)顯微照片以及從同一位置捕獲的高光譜顯微照片中提取的PL強(qiáng)度圖（底部）；(b) P1和P2劃線（頂部）的單色（980 nm處的PL）PL圖像窘哈，以及跨P1和P2的PL線剖面（980 nm處）的統(tǒng)計(jì)分析（底部）吹榴，顯示P1邊緣PL效應(yīng)的程度（僅顯示具有代表性的剖面；平均值是對(duì)所有25個(gè)剖面進(jìn)行的）宵距。FWHM：半峰全寬腊尚。

圖2. P1線邊緣內(nèi)異常PL觀察。(a) 圖1(a)底部放大的插圖1和2满哪；(b) 從圖1(a)底部的高光譜顯微照片中提取的四個(gè)代表區(qū)域的PL光譜婿斥，顯示PL-P1邊緣與參考區(qū)域之間的PL帶結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯變化；(c) P1槽邊緣的SEM截面圖哨鸭，表明P1邊緣的PL效應(yīng)與CIGS材料厚度的變化無(wú)關(guān)（參考區(qū)域的光譜從圖1(a)底部遠(yuǎn)離任何劃線區(qū)域的部分提让袼蕖）。

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相關(guān)文獻(xiàn)：

[1] Hyperspectral Photoluminescence Imaging for Spatially Resolved Determination of Electrical Parameters of Laser-Patterned Perovskite Solar Cells

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