钙钛矿量子效率测试仪是专门针对钙钛矿基光电器件(核心为钙钛矿太阳能电池,还包括钙钛矿量子点器件、钙钛矿光电探测器等)设计的精密光电性能检测仪器,核心用于测定钙钛矿器件的核心光电转换指标——量子效率,是适配钙钛矿材料易降解、薄膜化、光电响应波段宽等特性的专用检测设备,区别于传统硅基光伏器件的量子效率测试仪,其在样品防护、测试光场、信号检测等方面做了针对性优化,是钙钛矿光电器件研发、工艺优化、性能表征、小批量质控的核心设备,广泛应用于光伏材料实验室、高校科研院所、钙钛矿器件中试基地等场景,检测数据是评判钙钛矿器件光电转换性能的核心科学依据。
简单来说,量子效率是衡量光电器件将入射光转化为电能的核心指标,而钙钛矿量子效率测试仪就是为钙钛矿这类特性特殊的光电器件,准确检测不同波长光下的量子转换效率的专用工具,解决了普通量子效率测试仪适配性差、测试中钙钛矿器件易降解导致数据失真的问题。
该仪器检测的量子效率主要分为外量子效率(EQE)和内量子效率(IQE):外量子效率反映器件对入射到表面的不同波长单色光的光电转换效率,直接体现器件的实际光-电转化能力;内量子效率则排除了器件表面光反射、体内光透射的损耗,反映钙钛矿器件内部光生载流子的产生、传输与收集的真实转换效率,是评判器件内部光电过程的关键指标。
钙钛矿量子效率测试仪的核心工作逻辑围绕“单色光准确照射-光生电流检测-效率计算”展开,全程针对钙钛矿器件对水氧、光照敏感,薄膜型结构光损耗占比高,光生电流信号易波动的特性做了专属设计,整体为闭环的光电检测流程,核心步骤如下:
样品防护与固定:将钙钛矿器件固定在仪器的测试腔中,测试腔标配惰性气体保护模块(如充入氮气、氩气),同时做避光、控温处理,防止测试过程中钙钛矿材料因接触水氧、长时间光照发生降解,保证器件性能稳定,避免检测数据失真。
单色光产生与匀化:仪器的光源系统发出宽光谱光,经单色仪分光后输出单一波长的单色光,并通过匀光装置将单色光校准为均匀、平行的光束,保证照射到钙钛矿器件有效检测区域的光场均匀,避免局部光强差异导致的测试误差。
单色光准确照射与信号采集:不同波长的单色光依次垂直照射到钙钛矿器件的有效受光面,器件受光后产生光生载流子,经电极收集形成微弱的光生电流;仪器通过高精度的锁相放大器、低噪声电流检测模块,准确捕捉这一微弱光电流信号,同时同步检测入射到器件表面的单色光功率。
量子效率计算与光谱生成:仪器根据检测到的入射光功率和光生电流,通过光电转换公式自动计算出该波长下的外量子效率(EQE);若配合漫反射/透射测试模块,获取器件对不同波长光的反射率、透射率数据后,可进一步修正得到内量子效率(IQE)。完成全波段扫描后,仪器会自动生成器件的EQE/IQE光谱曲线,直观呈现不同波长光下的量子转换效率。