硅基太阳能电池是全qiu市场的主导技术，但仍需应对制造和扩展方面的挑战。光致发光（PL）和电致发光（EL）是评估其性能的关键指标。利用Photon etc.公司的高光谱显微镜进行PL和EL图像分析可以识别和解决器件不均匀性问题。使用Photon etc.公司的GRAND-EOS高光谱显微镜进行绝对EL测量，研究太阳能电池的外部辐射发射率，有助于深入了解其性能和行为。通过对辐射速率的了解，可以计算太阳能电池的外部发光量子产率，并优化设计和性能。
硅太阳能电池的高光谱发光成像
硅基太阳能电池作为一项稳定可靠的技术，其长期的使用寿命已经占据全qiu太阳能电池市场销售份额的90%。尽管这项技术已经经历了超过20年的学习曲线，但它仍然需要应对制造和扩展方面的挑战。随着对其损耗机制的深入了解，才能够更好地改进当前太阳能电池的性能，从而将其打造成为适用于室内能量收集的优先选择。
在太阳能电池的运行过程中，损耗是一个重要的考虑因素。这些损耗可以来自于多个方面，例如光电转换效率、电子传输过程中的损耗、材料的损耗以及外部环境因素带来的损耗等。通过深入研究这些损耗机制，可以找到改进太阳能电池性能的关键。例如，通过优化材料选择和制造工艺，可以降低电子传输过程中的损耗，从而提高电池的效率和稳定性。另外，针对外部环境因素带来的损耗，可以通过设计更耐久的材料或者采取有效的保护措施来减少这些损耗，从而延长太阳能电池的使用寿命。
太阳能电池的性能评估一个关键指标是其发光特性[1]。光致发光（PL）或电致发光（EL）的强度映射为评估非辐射损耗和材料效率提供了一种迅速的方法。Photon etc.公司的IMA和GRAND-EOS高光谱显微镜提供了光谱和空间分辨的PL和EL图，覆盖了从几百平方微米到几平方厘米的不同视场。这些图像能够在2cm x 2cm的视场上显示硅器件的EL图像，捕捉到器件上的微小不均匀性，如图1、图2所示。这些不均匀性可能会影响器件的性能和效率，因此通过这些图像进行分析和评估对于改进太阳能电池的设计和制造至关重要。利用这些技术，研究人员和工程师可以迅速识别并解决潜在的问题，以确保生产出高效且可靠的太阳能电池。
图1、1040 nm的高光谱数据中提取的硅器件的电致发光图。
图2、1140 nm的高光谱数据中提取的硅器件的电致发光图。
在美国guo家标准与技术研究院（NIST）的Behrang Hamadani博士[2]的论文中，使用了GRAND-EOS进行绝对EL测量，以研究太阳能电池的外部辐射发射率。这项研究旨在通过对太阳能电池的发光特性进行精确测量，来深入了解其性能和行为。
研究使用了一个尺寸为2 cm x 2 cm的视场来获得光谱EL发射曲线，这些曲线是注入电流的函数，这一数据由源测量单元提供。通过这些曲线，研究人员能够了解不同注入电流条件下太阳能电池的发光特性，并进一步分析其外部辐射发射率。
通过对辐射速率的了解，研究人员能够直接计算太阳能电池的外部发光量子产率，这是评估其发光性能的重要参数之一。此外，还可以通过这些数据计算太阳能电池的I-V曲线，可以得出重要的能量损失参数，这对于优化太阳能电池的设计和性能至关重要。
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参考文献：
[1] Miller, O. D., Yablonovitch, E., & Kurtz, S. R. (2012). Strong Internal and External Luminescence as Solar Cells Approach the Shockley–Queisser Limit. IEEE Journal of Photovoltaics, 2(3), 303–311.
[2] Hamadani, B. H. (2020). Understanding photovoltaic energy losses under indoor lighting conditions. Applied Physics Letters, 117(4), 043904.
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