QFLS準費米能級分裂測試儀

QFLS準費米能級分裂測試儀

(Quasi-Fermi Level Splitting Tester)

QFLS準費米能級分裂測試儀由德國柏林亥姆霍茲中心（HZB） spin-off出來的QYB Quantum Yield Berlin GmbH公司的科學家們研發。該團隊于2020年創造了鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池效率的世紀記錄29.15%，相應文章發表在Science上（DOI: 10.1126/science.abd4016）。

用于測試太陽能電池、LEDs等光電器件的絕對電致發光光譜和光致發光光譜，并計算iVoc 暗指開路電壓、EL/PLQY量子產率，QFLS準費米能級分裂等。該設備設計緊湊，操作便捷，可放置手套箱內。

l
技術特點：

ELQY/PLQY靈敏度≥1E-6

       *ELQY電致發光量子產率，

       *PLQY光致發光量子產率

絕對光通量測量

絕對EL/PL譜檢測

直接EL/PLQY量子產率計算

直接QFLS準費米能級分裂計算

理想因子計算

Pseudo-JV構建

激光光強掃描測量

電學偏壓掃描測量

自動連續激光光強可調0.001~10“suns"

偏置電流/電壓功能

整合了SMU

l 軟件操作界面：

軟件顯示在各種變化激發條件下，測量樣品發光光譜.

*上部分窗口：顯示發射光譜，相機視野，并計算LuQY（ELQY/PLQY）和 QFLS的值。

*下部分窗口：樣品信息(“1" -增加QFLS計算可信度) 和調節激發及測試設定 (“2" – “4").

軟件采用了兩種QFLS準費米能級分裂計算方法，并會自動選擇為各自測量選擇*高可信度的方法。這可以取決于發射類型（例如，寬子帶隙發射）以及用戶是否提供光吸收數據。

l 直接QFLS準費米能級分裂預測：

-不要求樣品的指定數據，可信度低

-可靠QFLS準費米能級分裂預測針對低子帶隙發射和低斯托克斯位移發射

l 精細QFLS準費米能級分裂預測：

-提供樣品指定吸收數據，增加QFLS準費米能級分裂可信度

-光學帶隙，短路電流密度Jsc@STC和EQE外量子效率@532nm能手動輸入或者從EQE/吸收光譜提取

-提供樣品數據可以實現設定點激發設置（例如：1sun等效激光激發）和提高QFLS準費米能級分裂預測精度。

l 系統分辨能力

a)極限激光強度分別光斑尺寸0.1和1cm²下，樣品的光學帶隙（假定：樣品理想吸收，光子能量以下為0，光學帶隙能量以上為1）

b) LuQY(EL/PLQY)光學帶隙能量可分辨（假定：a）樣品理想吸收，發射斯托克斯位移為0，虛線為LuQY分辨率@不同激發強度，光斑尺寸0.1和1cm²。

l 技術規格

光子激發波長：532 nm

極限激光功率：140 mW

可調光子激發強度（等效電流）：4 μA - 40 mA

光子激發光斑（可選）：0.1 cm2 / 1 cm2

光譜測量范圍：550 - 1050 nm

下限可分辨發光量子產率：1E-6

積分時間：1 ms – 35 min

光譜取樣間隔：1 nm

信噪比：600:1

電流電壓源和測量單元：±10 V, ±150 mA

電壓源精度：10 mV

電壓感應精度：50 μV

電流感應精度：100 nA, 1 μA, 10 μA

樣品夾具：可定制（樣品尺寸30mmX30mmX10mm）

                 測試子樣品數量：6 subcells

設備尺寸：220 mm x 390 mm x 120 mm

重量：6.1 kg

注：LuQY Pro激光器強度校準為絕對光子數依據certified reference solar cells from Fraunhofer ISE CalLab PV Cells。LuQY Pro光譜靈敏度校準為絕對光子數依據可追溯NIST已知光通量的燈。

參考文獻：

Publications Using LuQY Pro/LuQY Measurement System

[1]

L. Jia et. al., ?Efficient perovskite/silicon tandem with asymmetric self-assembly molecule“, Nature, July 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09333-z.

[2]

Z. Jia et al., “Efficient near-infrared harvesting in perovskite–organic tandem solar cells," Nature, vol. 643, no. 8070, pp. 104–110, Jul. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09181-x.

[3]

H. Chen et al., “Improved charge extraction in inverted perovskite solar cells with dual-site-binding ligands," Science, vol. 384, no. 6692, pp. 189–193, Apr. 2024, doi: 10.1126/science.adm9474.

[4]

J. Li et al., “Enhancing the efficiency and longevity of inverted perovskite solar cells with antimony-doped tin oxides," Nature Energy, vol. 9, no. 3, pp. 308–315, Mar. 2024, doi: 10.1038/s41560-023-01442-1.

[5]

Z. Wei et al., “Surpassing 90% Shockley–Queisser V_OC limit in 1.79 eV wide-bandgap perovskite solar cells using bromine-substituted self-assembled monolayers," Energy Environ. Sci., vol. 18, no. 4, pp. 1847–1855, 2025, doi: 10.1039/d4ee04029e.

[6]

X. Tang et al., ?Enhancing the efficiency and stability of perovskite solar cells via a polymer heterointerface bridge“, Nat. Photon., June 2025, doi: 10.1038/s41566-025-01676-3.

[7]

Y. Yuan, G. Yan, S. Akel, U. Rau, and T. Kirchartz, “Deriving mobility-lifetime products in halide perovskite films from spectrally- and time-resolved photoluminescence," Apr. 16, 2025, Science Advances. doi: 10.1126/sciadv.adt1171.

[8]

E. Alvianto et al., ?Industry‐Compatible Fully Laminated Perovskite‐CIGS Tandem Solar Cells with Co‐Evaporated Perovskite“, Advanced Materials, July 2025, doi: 10.1002/adma.202505571.

[9]

O. Er-raji et al., “Tailoring perovskite crystallization and interfacial passivation in efficient, fully textured perovskite silicon tandem solar cells," Joule, vol. 0, no. 0, Jul. 2024, doi: 10.1016/j.joule.2024.06.018.

[10]

H. Liang et al., “29.9%-efficient, commercially viable perovskite/CuInSe2 thin-film tandem solar cells," Joule, vol. 7, no. 12, pp. 2859–2872, Dec. 2023, doi: 10.1016/j.joule.2023.10.007.