太阳能电池分析技术(9)：强度调制光电流谱 IMPS发表时间：2022-03-18 17:30
强度调制光电流谱（IMPS）测试中，对器件施以正弦变化的调制光强照射，同时保持恒定电压并测量光电流。该实验可用于表征电荷载流子传输特性并计算传输时间。
图1. IMPS典型曲线 调制光强L（t）描述为：
图2 其中 L0 是偏置光强，Lamp 是调制振幅（通常为 L0 的 5-10% ） ， ω 是角频率 2⋅π⋅f。与阻抗谱一样，IMPS理论基于器件在工作点的线性化，只要光强振幅Lamp足够小，通常这就是有效的。在这种情况下，电流也呈现正弦变化，研究其相移和振幅。复合 IMPS 量ZIMPS根据图3计算
图3 其中 N 是周期数，T 是周期 1/f，i 是虚数单位，ω 是角频率。IMPS的概念和分析类似于阻抗谱 - 在阻抗谱中，是调制电压，在IMPS中，是调制光。 1985年，Li和Peter提出了**个描述半导体-电解质界面的IMPS理论。后来它被改进并经常用于表征染料敏化太阳能电池（DSSC）。对 IMPS 数据进行分析，传输时间常数Ttr根据图4计算
图4 其中fpeak是 IMPS 量的虚部达到**值的频率。在染料敏化太阳能电池中，电子扩散系数根据传输时间常数（Dn= d²/（2.35⋅Ttr)计算得出。 IMPS也被用作研究体异质结太阳能电池形态相的成像技术。在钙钛矿太阳能电池中，在10Hz处观察到第二个峰值，并归因于离子运动。 图5显示了所有情况下 IMPS 模拟的虚部。在所有情况下，在高频处都观察到一个峰值。它可能与电荷传输有关 - 只有在"低迁移率"（b）的情况下会导致传输时间常数明显变长，因此峰值移向更低的频率。俘获和释放（c）以及提取势垒（a）可能导致在低频下的额外峰值/双峰。在所有瞬态实验中，串联电阻减缓了电荷传输（d），从而将峰值移至更低的频率。所有其他情况均无明显特征。
图5.表1中所有具有低偏置光强（3.6 MW/CM²）的案例的IMPS模拟。偏置电压为零。（F）根据图4 等式计算的IMPS传输时间常数。 在某些测量中，观察到IMPS中的两个峰值。如果电子和空穴迁移率不平衡，则可能会出现这种情况。 以上所有测试数据来自设备：Paios （点击查看设备详细信息） 以上所有模拟仿真使用软件：Setfos（点击查看软件详细信息） |
