新品发布 | 科研级钙钛矿材料/器件综合表征系统

系统基于广义普朗克定律，创新性地将高精度PL成像成像转化为QFLS成像。其直接反映器件内部电子-空穴准费米能级劈裂的空间分布特性，是评估本征开路电压（Voc）潜力与电压损失的核心物理量。

高分辨率QFLS和PLQE成像实测：

Fig. (a)准费米能级分裂(QFLS)成像

系统通过激光共聚焦扫描（最高260 nm分辨率，100×油镜(备注:ITO玻璃厚度小于0.1 mm)）与宽场成像（1.5 μm/pixel高分辨模式或4 μm/pixel常规模式），在亚微米尺度可实现电压损失溯源，能够精确定位材料缺陷、晶界或成分不均导致的Voc损失区域。同时，还可实现复合机制可视化，揭示非辐射复合中心的分布强度。

高分辨率QFLS和PLQE成像实测：

Fig. (b) 荧光量子效率(PLQE)成像; (c)Pl谱拟合

此外，该系统通过亚微米尺度的QFLS电压损失分布图（附高分辨率QFLS成像）、荧光寿命成像（附荧光寿命成像）及光电流收集效率图谱（附光电流成像)，为薄膜沉积的结晶均匀性、钝化处理的缺陷抑制效果提供原位、定量化反馈，实现“工艺参数→微观结构→光电性能"的全闭环优化。

针对钙钛矿/硅叠层电池中子电池性能耦合难题，系统sc多波长激发层析检测方案，采用450 nm激光选择性激发钙钛矿顶电池，850 nm激光激发硅底电池。

钙钛矿层赝J-V

Si 层赝J-V

能够独立获取各子电池的PL强度成像、QLFS成像及赝J-V曲线成像，得到硅电池和钙钛矿层各自的Voc、Jsc、缺陷分布、暗电流，以及理想填充因子和功率转化效率，从而实现对钙钛矿和硅子电池的性能解耦分析。

系统集成PL、EL、TRPL、PLQY、QLFS、光电流、光电压成像，通过赝J-V成像技术在微观尺度直接解析

1、光电转换参数分布

具备填充因子（FF）、功率转换效率（PCE）、二极管理想因子（Nid）、隐含开路电压（iVoc）、电流提取效率（φ）的空间成像功能。

调控激光功率测试赝 J-V成像：

Fig. (a)光学PCE; (b)填充因子(Fill factor); (c)二极管理想因子(Nid);(d)隐含开路电压(iVoc) 成像

调控负载测试赝 J-V成像：

Fig. (a)不同负载下的PL强度成像; (b)隐含开路电压(iVoc); (c)填充因子(FF); (d)电流提取效率(φPL); (e) 相对PCE成像; (f)不同点赝J-V曲线对比

2、 载流子动力学测试

实现高分辨荧光强度与寿命成像揭示复合路径与扩散行为。

高分辨荧光强度、荧光寿命成像：

Fig. (a) 钙钛矿薄膜荧光强度成像； (b) 钙钛矿薄膜荧光寿命成像； (c) A, B两点的衰减曲线对比; (d,e) 荧光强度成像及典型截面的强度分布曲线

3、 QFLS-光学J-V关联分析

将PL强度转换为内部电压（Vint），拟合获得空间分辨J-V曲线、串联电阻（RS）及局部PCE。

QFLS-光学J-V关联成像：

Fig. (a)开路条件下的QFLS成像; (b)最大功率点条件下的QFLS成像; (c)最大功率点条件下的串联电阻成像；(d)PCE成像 

4、 光电流成像

通过激光扫描激发器件，该系统可同步测量空间分辨的短路电流分布，实现直接可视化载流子收集效率的非均匀性，定位死区、裂纹或界面传输瓶颈。

钙钛矿太阳能电池的光电流成像（Photocurrent mapping）用于表征电池微观性能的不均匀性，它通过测量电池在光照下产生的局部电流分布，直观展示电池的缺陷区域、晶界效应及工艺瑕疵，为钙钛矿电池的失效分析、工艺改进及机理研究提供了不可替代的微观视角。

5、电致发光（EL）强度成像

在玻璃面成像避免电极zd器件，在不同偏压下测量非辐射复合导致的EL光子空间分布，可定量反映工作状态下复合活性与缺陷密度。

· 光源系统：LED面光源（450/532/850/900 nm，强度动态范围10-2-2 suns）与激光光源（405/450/532/850 nm等）灵活配置，满足钙钛矿电池/器件及叠层电池多种表征需求。

· 超快检测：时间相关单光子计数(TCSPC)模块仪器响应函数（IRF）≤230 ps，光谱分辨率达0.14 nm（300 mm单色仪），单光谱采集最快5 ms；

· 兼容外场调控：兼容低温、高压环境，支持激光/样品扫描模式，适用钙钛矿、硅基及叠层电池（≤2 cm）。

该系统的核心突破在于将QFLS成像与叠层独立检测深度融合，具备重要的科学与产业意义。

1. 根源性诊断：从准费米能级分布直指电压损失本源，指导缺陷钝化与界面工程设计；

2. 工艺精准调控：亚微米级参数分布图为涂布、沉积等工艺的均匀性优化提供实时反馈；

3. 叠层研发加速：子电池独立性能归因分析，破解钙钛矿/硅、全钙钛矿叠层的电流匹配与能级对齐难题；

4. 全寿命周期分析：结合光/电/寿命多维成像，揭示老化、光照下的性能衰减机制。