如何利用荧光量子效率计算辐射复合电压和非辐射复合电压损失

文摘   2024-12-09 11:28   新加坡  
写在前言:小编在B站发现一个PL方面的专家(见文末),也了解到大家对非辐射复合损失分析的需求,因此特来给大家传递分享。
首先为了大家方便理解我们先给出以下几个定义:
  • 带隙 (Eg)

    • 带隙是指导带 (Conduction Band, CB) 和价带 (Valence Band, VB) 之间的能量差。
    • 它决定了入射光的最低能量要求,只有能量大于带隙的光子才能被吸收,从而激发电子跃迁到导带。
  • Shockley-Queisser (SQ) 电压

    • SQ电压是理论上基于热力学平衡和无非辐射损耗条件下,太阳能电池的最大可实现的开路电压。
    • 其值通常低于带隙,且与带隙呈一定的线性关系。
    • 公式近似为:VSQEgq热损失
  • 辐射复合电压

    • 辐射复合电压是考虑了辐射复合(电子与空穴重新结合并发射光子)损耗后的电压。
    • 在实际器件中,辐射复合电压总是小于SQ电压,因为一部分电子-空穴对会以辐射复合的形式损失掉。
    • 这部分损耗通常由辐射复合系数和外量子效率 (EQE) 共同决定。
  • 开路电压 (Voc)

    • Voc 是实际太阳能电池在开路(无电流)条件下测量到的最大电压。
    • Voc 受到非辐射复合(如肖特基缺陷和界面缺陷复合)的影响,因此总是小于辐射复合电压。
    • 公式为:Voc=EgqΔEΔE辐射复合ΔE非辐射复合
我们通常计算的辐射复合电压和非辐射复合电压损失可以通过以下公式进行计算:
所以我们只需要通过测试得到薄膜的荧光量子效率便可以计算得到。kT/q值在室温下为0.0259,可以直接代入计算。
B站链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Qdi2YmEfF/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=837a60b88af83ccf6c365a9214a693f8
参考文献: https://doi.org/10.1002/adma.202108132

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