太陽能電池分析技術(9)：強度調制光電流譜 IMPS發表時間：2022-03-18 17:30
強度調制光電流譜（IMPS）測試中，對器件施以正弦變化的調制光強照射，同時保持恒定電壓并測量光電流。該實驗可用于表征電荷載流子傳輸特性并計算傳輸時間。
圖1. IMPS典型曲線 調制光強L（t）描述為：
圖2 其中 L0 是偏置光強，Lamp 是調制振幅（通常為 L0 的 5-10% ） ， ω 是角頻率 2?π?f。與阻抗譜一樣，IMPS理論基于器件在工作點的線性化，只要光強振幅Lamp足夠小，通常這就是有效的。在這種情況下，電流也呈現正弦變化，研究其相移和振幅。復合 IMPS 量ZIMPS根據圖3計算
圖3 其中 N 是周期數，T 是周期 1/f，i 是虛數單位，ω 是角頻率。IMPS的概念和分析類似于阻抗譜 - 在阻抗譜中，是調制電壓，在IMPS中，是調制光。 1985年，Li和Peter提出了**個描述半導體-電解質界面的IMPS理論。后來它被改進并經常用于表征染料敏化太陽能電池（DSSC）。對 IMPS 數據進行分析，傳輸時間常數Ttr根據圖4計算
圖4 其中fpeak是 IMPS 量的虛部達到**值的頻率。在染料敏化太陽能電池中，電子擴散系數根據傳輸時間常數（Dn= d2/（2.35?Ttr)計算得出。 IMPS也被用作研究體異質結太陽能電池形態相的成像技術。在鈣鈦礦太陽能電池中，在10Hz處觀察到第二個峰值，并歸因于離子運動。 圖5顯示了所有情況下 IMPS 模擬的虛部。在所有情況下，在高頻處都觀察到一個峰值。它可能與電荷傳輸有關 - 只有在"低遷移率"（b）的情況下會導致傳輸時間常數明顯變長，因此峰值移向更低的頻率。俘獲和釋放（c）以及提取勢壘（a）可能導致在低頻下的額外峰值/雙峰。在所有瞬態實驗中，串聯電阻減緩了電荷傳輸（d），從而將峰值移至更低的頻率。所有其他情況均無明顯特征。
圖5.表1中所有具有低偏置光強（3.6 MW/CM2）的案例的IMPS模擬。偏置電壓為零。（F）根據圖4 等式計算的IMPS傳輸時間常數。 在某些測量中，觀察到IMPS中的兩個峰值。如果電子和空穴遷移率不平衡，則可能會出現這種情況。 以上所有測試數據來自設備：Paios （點擊查看設備詳細信息） 以上所有模擬仿真使用軟件：Setfos（點擊查看軟件詳細信息） |
