砷化镓（GaAs）作为一种you秀的III-V族半导体化合物，在光伏应用中有重要应用和优势，利用高光谱显微镜对GaAs太阳能电池进行表征，对标准GaAs太阳能电池进行了光谱和空间分辨光致发光（PL）图像的获取，通过对PL图像的分析，发现了轻微的空间变化，这与同时测量的开路电压吻合。使用光谱和光度绝对校准程序，确定了样品表面每个点在每个波长上发射的光子的绝对数量，并从中得到了准费米级分裂图。
高光谱显微镜助力砷化镓准费米能级映射
砷化镓（GaAs）作为一种you秀的III-V族半导体化合物，在光伏应用中广泛受到青睐，这归功于其卓越的电子迁移率、直接带隙和精密调控的生长机制。GaAs单结器件已经实现了卓越的效率，接近惊人的30%阈值。迅速成为薄膜太阳能电池的优质材料。
Photon etc.公司的基于体积布拉格光栅的高光谱成像平台（IMA）可以对GaAs进行表征，IPVF（以前称为IRDEP-光伏能源研究与开发研究所）的科学家利用IMA系统对GaAs太阳能电池进行表征。成功地在标准GaAs太阳能电池中获取了光谱和空间分辨光致发光（PL）图像。
他们利用532 nm激光器通过显微镜物镜实现了整个视场的均匀照明，从而使得能够同时收集来自多个点的PL信号。这种整体照明方法有效地减轻了与侧向载流子扩散相关的挑战，并且避免了样品粗糙度引起的伪像问题，这些问题在逐点成像方法中经常遇到。此外，根据物镜的放大倍数，记录的图像可以跨越几平方毫米，从而便于全面分析。
这里呈现的mapping是在激光zui大激发功率下记录的。而在较弱激励水平下发现的映射显示出均匀的空间行为(未示出)，我们在这里观察到轻微的空间变化。在接触点和样品边缘附近的映射显示zui小值，在(1.167±0.010eV)之间的映射显示zui大值。zui大值和zui小值的差值在系统误差范围内，但可以在7±2meV下相对评估。
尽管发现了轻微的空间变化，但我们注意到与同时测量的1.15V开路电压很吻合，验证了接触处Δµeff/q≈V的假设。这种空间变化可以用电接触下的暗区或细胞边缘的重组引起的侧移来解释。
在 IPVF 开发的光谱和光度绝对校准程序的帮助下，可以确定样品表面每个点在每个波长上发射的光子的绝对数量。这一独特功能使研究人员能够直接从聚光图像中获得细胞的准费米级分裂图（Δμeff）。准费米级分裂与电池的zui大可实现电压和饱和电流直接相关，因此非常值得关注。图1展示了获得的 Δμeff/q。测得的准费米级分裂为 Δμeff = 1.1676 ± 0.010 eV，在电接触（图1右中间的垂直蓝线）和电池外部边界附近有小幅下降。研究结果与有关砷化镓的文献研究一致。
图1、左:以绝对值测量的相应光谱。中间的黑色部分是电触点。右图:准费米能级在激光下的分裂图。
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相关文献：
[1] Delamarre, A., Lombez, L., & Guillemoles, J.-F. (2012). Contactless mapping of saturation currents of solar cells by photoluminescence. Applied Physics Letters, 100(13), 131108.
[2] Delamarre, A. (2012). Characterization of solar cells using electroluminescence and photoluminescence hyperspectral images. Journal of Photonics for Energy, 2(1), 027004.
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