隆德大学AM：钙钛矿太阳能电池的局部分辨光物理研究

摘要：隆德大学Ivan G. Scheblykin团队在Advanced Materials 期刊发表题为“In Operando Locally-Resolved Photophysics in Perovskite Solar Cells by Correlat

隆德大学Ivan G. Scheblykin团队在Advanced Materials 期刊发表题为“In Operando Locally-Resolved Photophysics in Perovskite Solar Cells by Correlation Clustering Imaging”的研究论文，Boris Louis为第一作者，Sudipta Seth & Ivan G. Scheblykin & Johan Hofkens为共同通讯作者。

核心亮点：本文开发了一种非侵入性功能成像方法——相关聚类成像（CLIM），研究表明，这些波动在高质量钙钛矿及其相应的太阳能电池中都存在。CLIM成功地可视化了钙钛矿薄膜中的多晶晶粒结构，与电子显微镜图像高度匹配。波动分析揭示了导致这些波动的主要亚稳缺陷。在短路条件下的太阳能电池中，这些波动显著增大，相应的相关区域可扩展至10微米，而薄膜中的波动区域仅为2微米。

将材料的结构与其功能特性相关联的挑战是材料科学的一个基石问题。2D材料和各种金属卤化物钙钛矿（MHPs）它们具有广泛的应用。即使在薄膜和其他大型结构中，也表现出光学显微镜分辨出的局部PL的可检测时间变化。MHPs的内在特征是钙钛矿薄膜和器件中的晶粒和晶界存在纳米/微米级异质性，影响其性能和稳定性，强调了连接其结构和功能的迫切需要。因此，高分辨率功能成像方法对于基于当代电子材料和器件的基础和应用研究有着巨大的需求。

鉴于此，隆德大学Sudipta Seth & Ivan G. Scheblykin & 鲁汶天主教大学Johan Hofkens开发了相关聚类成像（CLIM）方法，这是一种通过宽场荧光显微镜检测局部光致发光（PL）波动的技术。研究表明，这些波动在高质量钙钛矿及其相应的太阳能电池中都存在。CLIM成功地可视化了钙钛矿薄膜中的多晶晶粒结构，与电子显微镜图像高度匹配。波动分析揭示了导致这些波动的主要亚稳缺陷。在短路条件下的太阳能电池中，这些波动显著增大，相应的相关区域可扩展至10微米，而薄膜中的波动区域仅为2微米。研究提出，通过CLIM在太阳能电池中解析的区域具有共同的电荷提取通道池，这些通道在波动并导致PL变化。由于PL波动反映了非辐射复合过程，CLIM为载流子传输、离子迁移、缺陷行为和复合损失的结构与功能动态提供了宝贵的见解。CLIM提供了一种非侵入性的方法，利用基于以前未被充分利用的特性对在役发光材料和器件进行理解。

本研究预计CLIM凭借其新颖的成像对比度，将成为一种重要的技术，能够独特地洞察动态材料和器件中的微观结构功能关系。