【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿光伏器件领域，具体提供一种基于瞬态荧光测试与扩散复合模型的钙钛矿光伏器件传输层(ctl)提取能力定量表征方法。
技术介绍
1、钙钛矿材料具有优异的光吸收性能和较长的载流子扩散长度，使得其在太阳能电池中的应用前景广阔；近年来，钙钛矿光伏器件在光伏领域得到了广泛关注和研究，钙钛矿光伏器件具有较高的光电转化效率，较为简单及低成本的制备工艺；然而，尽管钙钛矿光伏器件在效率上取得了显著进展，仍面临诸如载流子动力学、器件稳定性以及效率提升等方面的挑战；其中，载流子动力学行为对于光伏器件的性能具有重要影响，尤其是在钙钛矿光伏器件中，载流子的传输与复合过程直接影响了光电转换效率。
2、钙钛矿光伏器件通常由多个层次构成，包括光吸收层、传输层等结构，传输层在载流子分离和提取过程中起着至关重要的作用，因此，准确表征传输层的提取能力对于优化钙钛矿光伏器件的性能至关重要。现有的研究主要通过传统的单群扩散复合模型来描述钙钛矿材料内部的载流子动力学，这一模型主要考虑了载流子的扩散和复合过程，适用于一些简单的薄膜结构，但在处理复杂的光伏器件结构时，存在一定的局限性；例如，单群模型无法充分考虑不同载流子(如电子和空穴)在光伏器件中所经历的不同动力学行为，也无法有效表征光伏器件中内建电场对载流子分离的影响；因此，单群扩散复合模型在描述钙钛矿光伏器件中的复杂载流子行为时，可能无法提供足够的精度。
3、此外，现有技术在传输层提取能力的定量表征方面也存在一定的空白，尽管一些研究通过瞬态荧光测试方法探讨了载流子的复合行为，但对于
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，用以精确量化表征传输层对载流子在钙钛矿光伏器件中的传输和复合行为的影响；本专利技术提出一种双群扩散复合模型，通过构建与拟合瞬态荧光测试曲线，提取关键参数(如表面复合速度及扩散系数)作为指标，以量化ctl的提取能力；本专利技术不仅适用于钙钛矿光伏器件中传输层的研究，还可拓展应用于其他具有类似结构和特性的光伏器件。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤1.构建应用于钙钛矿光伏器件中载流子动力学分析的双群扩散复合模型；
5、步骤2.构建表征器件与对照器件，并对表征器件与对照器件分别进行瞬态荧光测试，获取荧光衰减测试曲线；其中，对照器件与表征器件的唯一区别在于：表征器件包含待表征传输层；
6、步骤3.设定双群扩散复合模型中所有模型参数的拟合范围，根据对照器件的荧光衰减测试曲线对双群扩散复合模型进行初次数据拟合，拟合成功后得到双群扩散复合模型中模型参数值，包括：载流子扩散系数、复合概率与表面复合速度；
7、步骤4.根据待表征传输层的类型选定表征器件的表征参数，包括：第一表征参数与第二表征参数，第一表征参数为表面复合速度，第二表征参数为载流子扩散系数；
8、步骤5.根据表征器件的荧光衰减测试曲线对双群扩散复合模型进行第二次数据拟合，拟合成功后得到第一表征参数的拟合结果；否则，进行第三次数据拟合，拟合成功后得到第二表征参数的拟合结果；
9、步骤6.根据第一表征参数的拟合结果或第二表征参数的拟合结果对钙钛矿光伏器件传输层提取能力进行定量表征，计算表征参数的拟合结果与其对应初始值的差值，将差值作为钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征值。
10、进一步的，步骤1中，双群扩散复合模型的方程表达式为：
11、
12、n(x,0)＝n0e-αx
13、p(x,0)＝n0e-αx
14、其中，n(x,t)与p(x,t)分别表示电子与空穴的时空分布，x表示空间变量，t表示时间变量；de与dh分别表示电子扩散系数与空穴扩散系数，k1表示一阶复合概率(缺陷复合)，k2为二阶复合概率(辐射复合)；n0表示载流子的初始浓度，α表示介质对单色光的吸收系数；
15、相应的边界条件为：
16、
17、其中，l表示钙钛矿吸收层的厚度，s0表示在x＝0处的表面复合速度，sl表示在x＝l处的表面复合速度。
18、进一步的，步骤3中，双群扩散复合模型中模型参数值具体包括：电子扩散系数de与空穴扩散系数dh、一阶复合概率k1与二阶复合概率k2以及表面复合速度s0与sl。
19、进一步的，步骤4中，表征参数的选定过程为：若待表征传输层处于x＝0处，则选择表面复合速度s0作为第一表征参数，若待表征传输层处于x＝l处，则选择表面复合速度sl作为第一表征参数；若待表征传输层为空穴传输层(htl)，则选择空穴扩散系数dh作为第二表征参数，若待表征传输层为电子传输层(etl)，则选择电子扩散系数de作为第二表征参数。
20、进一步的，步骤5中，第二次数据拟合的具体过程为：
21、将初次次数据拟合所得模型参数值作为初始值，设定第一表征参数为自由参数，固定其他参数为初始值，根据表征器件的荧光衰减测试曲线对双群扩散复合模型进行拟合；若拟合成功，得到第一表征参数的拟合结果；否则，进行第三次数据拟合。
22、进一步的，步骤5中，第三次数据拟合的具体过程为：
23、将初次次数据拟合所得模型参数作为初始值，设定第二表征参数为自由参数，固定其他参数为初始值，根据表征器件的荧光衰减测试曲线对双群扩散复合模型进行拟合；若拟合成功，得到第二表征参数的拟合结果；否则，跳转至步骤3调节模型参数的拟合范围，重新进行初次数据拟合。
24、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
25、本专利技术提供一种钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，首先采用双群扩散复合模型，相比于传统的单群模型，双群扩散复合模型能够分别描述电子和空穴的扩散过程，进而更加精确地反映钙钛矿光伏器件中载流子的动力学行为；其次，在双群扩散复合模型基础上提出传输层提取能力的量化表征参数：表面复合速度与扩散系数，通过表面复合速度表征载流子在钙钛矿层边界处的复合速率，直接影响载流子从钙钛矿吸收层向传输层的迁移能力；通过扩散系数表征载流子在钙钛矿材料内部的扩散能力，决定了载流子在材料内部的运动速度；最后，结合瞬态荧光衰减测试，通过表征器件与对照器件的荧光衰减测试曲线对传输层提取能力的量化表征参数进行拟合，通过拟合结果定量分析钙钛矿光伏器件中传输层的载流子提取能力；
26、综上所述，本专利技术不仅为钙钛矿光伏器件的研究提供了新的理论工具，还本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤1中，双群扩散复合模型的方程表达式为：
3.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤3中，双群扩散复合模型中模型参数值具体包括：电子扩散系数De与空穴扩散系数Dh、一阶复合概率k1与二阶复合概率k2以及表面复合速度S0与Sl。
4.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤4中，表征参数的选定过程为：若待表征传输层处于x＝0处，则选择表面复合速度S0作为第一表征参数，若待表征传输层处于x＝l处，则选择表面复合速度Sl作为第一表征参数；若待表征传输层为空穴传输层(HTL)，则选择空穴扩散系数Dh作为第二表征参数，若待表征传输层为电子传输层(ETL)，则选择电子扩散系数De作为第二表征参数。
5.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤5中，第二次数据拟合的具体过程为
6.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤5中，第三次数据拟合的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤1中，双群扩散复合模型的方程表达式为：
3.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤3中，双群扩散复合模型中模型参数值具体包括：电子扩散系数de与空穴扩散系数dh、一阶复合概率k1与二阶复合概率k2以及表面复合速度s0与sl。
4.根据权利要求1所述钙钛矿光伏器件传输层提取能力的定量表征方法，其特征在于，步骤4中，表征参数的选...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明侦，罗成志，曾鹏，刘晓春，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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