『IMA 前沿连载04』全局高光谱成像：IMA实现多晶 CuInS (CIS) 电池的发光表征优化

在第二代太阳能电池中，铜铟二硫化物（CuInS₂ 或 CIS）是最具前景的材料之一。自 20 世纪 90 年代初以来，它就受到光伏领域科学家的关注，当时其效率已超过 10% 。由于其高的吸收系数、直接带隙（1.52 eV）以及无毒性，CIS 成为薄膜太阳能电池和量子点敏化太阳能电池的理想候选材料。然而，CIS 的效率似乎已达到瓶颈。为了进一步提升下一代 CIS 电池的性能并突破这一限制，必须深入理解制造工艺对电池性能的影响。

为此，IPVF（原 IRDEP - 光伏能源研究与发展研究所）的研究人员采用光谱与空间分辨的光致发光（PL）成像技术，对多晶 CuInS₂ 电池进行了表征。该高光谱平台（IMA）具备高光谱分辨率（< 2 nm）和接近衍射极限的空间分辨率（~μm）。器件在整个显微物镜视场内被 532 nm 激光均匀激发。图 1a 显示了器件的积分 PL 图像，图 1b 展示了所选区域的 PL 光谱。全局成像模式可快速揭示样品的空间不均匀性。借助该技术，研究人员能够实现对带隙和准费米能级分裂波动的精确空间监测。结合光谱和光度绝对校准模块，研究人员可以提取器件的光电特性图（如 EQE、Voc 等），从而优化制造工艺。

东隆科技总代理的 IMA 是一款高光谱显微镜，可在单一仪器中提供 400 nm 至 1620 nm 范围内的光谱和空间信息。通过将科学级可见光（VIS）、近红外（NIR）和/或短波红外（SWIR）显微镜与 Photon etc. 专利成像滤光片相结合，可对多种材料进行广泛的光学表征。IMA 高光谱成像显微镜能够在单次快照中获取数百万个数据点，并快速绘制光致发光（PL）、电致发光（EL）、荧光、反射率和透射率等图像。IMA 具备灵活配置为明场或暗场高光谱显微镜的能力。此外，基于高通量成像滤光片，IMA 比传统的逐点扫描系统更快、更高效。

随着新型光伏材料的兴起，仅依赖光致发光量子产率（PLQY）成像已不足以全面评估性能。利用IMA高光谱显微镜采集的数据，IMA的新软件模块可让您只需点击几下，即可生成关键的光伏表征图谱——包括光致发光量子产率（PLQY）、准费米能级分裂（QFLS）和带隙能量（Eg），从而获得更深入、更准确的分析结果。

无论您是刚刚开始研究还是深入材料优化阶段，这款工具都快速、可靠，可轻松集成到您的太阳能研究工作流程中。

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