Lời nói đầu

Thiết bị vớt váng dầu mỡ cho xử lý nước thải -PetroXtractor - Well Oil Skimmer (QFLS), tọa độ&phương trình (Bản đồ QFLS) là một công cụ quan trọng để hiểu vật liệu, chẩn đoán tắc nghẽn thiết bị, hướng dẫn phát triển vật liệu mới và tối ưu hóa quy trình.

QFLSĐó là sự khác biệt về năng lượng hóa học của các tàu sân bay quang sinh (electron và lỗ) ở trạng thái không cân bằng. Về mặt lý thuyết, nó tương đương trực tiếp với điện áp mạch hở của thiết bị lý tưởng (Voc）。 Nhưng trong thực tế, có một sự mất mát tiềm năng điện hóa trong lớp vận chuyển và giao diện điện cực, dẫn đến mối quan hệ lý tưởng này.'Không khớp'. Phân tích sự không phù hợp này là một bước đột phá trong việc nâng cao công nghệ quang điện.

QFLSTại sao nó lại quan trọng trong nghiên cứu quang điện?

QFLSĐo lường trực tiếp chất lượng vật liệu của lớp hấp thụ PV và đại diện cho giới hạn trên lý thuyết của điện áp mạch mở của thiết bị. Độ hòatan nguyênthủy(PL) Đo phổ trực tiếpQFLSTránh các vấn đề giao diện phức tạp khi chế tác linh kiện hoàn chỉnh. quaQFLSCó thể trực tiếp đánh giá hoạt động tổng hợp của vật liệu, giúp các nhà nghiên cứu hiểu được tiềm năng bên trong của vật liệu trong giai đoạn đầu phát triển.

QFLSĐo lường sự mất mát của hợp chất bức xạ so với hợp chất không bức xạ trong các tế bào năng lượng mặt trời định lượng trực tiếp. Sự kết hợp không bức xạ dẫn đếnQFLSNguyên nhân chính của sự lệch khỏi giới hạn bức xạ. Thông qua sự khác biệt này, có thể xác định chính xác nguồn gốc của tổn thất điện áp: từ vật liệu tổng hợp, hay là vấn đề giao diện.

Giải thíchQFLSVớiVoccủa“Bí ẩn của sự không phù hợp”

Về lý thuyết,QFLSPhải bằng điện áp mạch mở bên ngoài của thiết bịVoc（Voc = ΔEF/q）。 Nhưng trong các thiết bị thực tế, hai thứ thường có sự khác biệt. Sự khác biệt này cho thấy sự tồn tại của tổn thất tiềm năng điện hóa tại giao diện.

ĐứcFraunhofer ISEcủacủa Uli WürfelĐội ngũ giáo sư ở2021NămCông nghệ năng lượngNó nói rằng các tế bào năng lượng mặt trời perovskite phẳngVocNâng cấp250mVNhưngPLTín hiệu thay đổi ít hơn hai lần[1] Động tác Balanced force technique (QFL) Giải thích độ dốc theo hướng điện cực tương ứng. Sự bão hòa vận tốc tàu sân bay trong các liên kết không đồng nhất có thể gây raQFLKhông liên tục. Dưới ảnh hưởng của chuyển động ion, hiện tượng không phù hợp rõ ràng hơn. Điều này cho thấy rằng ngay cả khi vật liệu có chất lượng tốt, nếu giao diện truyền tiềm năng điện hóa kém, bên ngoàiVocKhông thể hiện bên trongQFLSTiềm năng.

Hình ảnh lấy từ:Phong trào Ion giải thích sự gia tăng VOC to lớn mặc dù phân chia cấp độ Fermi gần như không thay đổi trong các tế bào mặt trời Perovskite phẳng - Hình 2

ĐứcĐại học PotsdamcủaÔng Martin StolterfohtĐội ngũ giáo sư ở2021NămVật liệu năng lượng tiên tiếnTrong đó, trình bày chi tiếtSản phẩm QFLS-VocCơ chế không khớp[2]B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)tính chọn lọc, Se,may), yếu tố này liên quan đến điện trở tiếp xúc của hầu hết và một số ít tàu sân bay. Thông qua biểu đồ1Biểu đồ năng lượng, họ cho thấy các lớp tiếp xúc chọn lọc và không chọn lọc ảnh hưởng như thế nào đến các lỗ điện.QFLMức độ uốn cong, từ đó dẫn đếnSản phẩm QFLS-VocKhông khớp. Sự hiện diện của một lớp trung gian di chuyển thấp cũng có thể dẫn đến nghiêm trọngSản phẩm QFLS-VocKhông phù hợp, ngay cả khiQFLSTiếp tục nâng cấp,VocNhưng có thể giảm xuống.Hình 5(b)、5 (c)và5 (d)Kết quả mô phỏng cho thấy mức độ di chuyển thấp ảnh hưởng như thế nàoQFLSGradient vàVocXu hướng giảm.

Hình ảnh lấy từ:Sự không phù hợp của phân chia cấp độ Quasi-Fermi và Voc trong các tế bào mặt trời Perovskite - Hình 1

Để nhanh chóng sàng lọc các vật liệu có tiềm năng hiệu quả cao và tối ưu hóa vật liệu lớp vận chuyển,Máy lập bản đồ QFLSThiết bị phát hiện có thể cung cấp nhanh chóng và chính xácQFLSĐo lường, từ đó dự đoán giới hạn hiệu quả lý thuyết của vật liệu và tạo ragiả J-VĐường cong. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu có thể nhanh chóng nắm bắt tiềm năng của vật liệu trước khi các thành phần được chuẩn bị, giảm đáng kể chi phí và thời gian thử và sai sót.

Bản đồ QFLS: Trực quan hóa tiết lộ tính đồng nhất và khiếm khuyết của vật liệu

điểm đơnQFLSĐo lường là quan trọng, nhưng tính đồng nhất của vật liệu trên quy mô vi mô có ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất của thiết bị.Bản đồ QFLSCông nghệ có thể cung cấp bề mặt vật liệuQFLSHình ảnh trực quan phân bố, khiến ưu xấu của vật liệu vừa nhìn là thấy ngay. quaBản đồ QFLSCó thể quan sát trực tiếp các khu vực vật liệuQFLSSự khác biệt, xác định các khiếm khuyết cục bộ hoặc các vấn đề không đồng đều.

AnhĐại học CambridgecủaSam StranksĐội ngũ giáo sưở2025NămThư năng lượng ACSSử dụng siêu phổ tuyệt đốiPLCông nghệ hình ảnh đã lấy được pin phụ.QFLSBản đồ[3]Họ so sánhGO / 2PACzDòng pin và pin tham chiếuQFLSPhân phối, kết quả hiển thịGO / 2PACz-Hiển thị manipulator (LBG) Và khe hở băng thông rộng.WBG) Hiển thị đồng đều hơn trong pin phụQFLSPhân phối. Điều này có nghĩa là hợp chất không bức xạ bị ức chế và tổn thất điện áp bên trong và bên ngoài được cải thiện.Hình 3(a)và3(b)củaQFLSHình ảnh vàBổ sung Hình S14vàS15củaQFLSPhân bố histogram, thể hiện trực quan các cặp lớp giao diện khác nhauQFLSẢnh hưởng của sự đồng nhất

Hình ảnh lấy từ:Lớp kết nối dựa trên Graphene-Oxide tối ưu hóa trong các tế bào mặt trời Tandem All-Perovskite - Fig.3ab

Giáo sư Hou Yi, NUSvào2024Năm mới được công bố.Khoa học năng lượng và môi trườngTrong bài báo, nó cho thấy các màng perovskite khác nhau.QFLSHình ảnh[4]Họ phát hiện, sau khiPhABộ phim biến chất cho thấy mức độ cao hơn trong toàn bộ khu vực phát hiệnQFLSGiá trị và tính đồng nhất không gian tốt hơn, chứng minh rằngPhANó có thể thụ động các khuyết tật và giảm hợp chất không bức xạ, do đó nâng cao chất lượng quang điện của màng perovskite.Hình 3(a)Những kết quả này được trình bày.

Hình ảnh lấy từ:Vượt quá giới hạn VOC Shockley-Queisser 90% trong các pin mặt trời perovskite băng thông rộng 1,79 eV sử dụng các lớp đơn tự lắp ráp thay thế brom - Hình 3a

Thông quaMáy lập bản đồ QFLSThiết bị kiểm tra, các nhà nghiên cứu có thể thực hiện trong thời gian ngắn3Nhận trong giâyQFLSHình ảnh. Không chỉ nhanh chóng nắm bắt toàn bộ vật liệu.QFLSTình hình phân phối, hơn nữa có thể đánh giá tính đồng nhất và khiếm khuyết của vật liệu trong thời gian thực, có lợi thế không thể thay thế đối với việc sàng lọc vật liệu và giám sát quy trình sản xuất trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển ban đầu.

Mất năng lượng định lượng: từSản phẩm PLQYđếnQFLS

QFLSKhông chỉ có thể đánh giá chất lượng vật liệu, mà còn có thể phân tích định lượng tổn thất năng lượng.QFLSCông thức tính toán là:QFLS = kBT ln (PLQY × JG / J0, rad)Ở đây.Sản phẩm PLQYĐó là năng suất lượng tử phát quang.JGĐó là mật độ dòng điện quang.J0, RadĐó là mật độ hiện tại bão hòa của bức xạ trạng thái tối. Thông qua các thông số này, tỷ lệ tổn thất hợp chất giữa bức xạ và không bức xạ có thể được phân tách chính xác.

ĐứcĐại học Potsdam Martin StolterfohtĐội ngũ giáo sưvào2020Năm mới được công bố.Vật liệu & Giao diện ứng dụng ACSTrong bài viết, sử dụngSản phẩm PLQYvàJGĐịnh lượngSản phẩm QFLS [5]Họ phát hiện ra rằng bằng cách so sánhQFLSGiới hạn bức xạVOC，MAPIThiết bị vớt váng dầu mỡ cho xử lý nước thải -PetroXtractor - Well Oil Skimmer (MAPIGiới thiệu200 mV,Tam dương ion perovskite khoảng110 mV）。 Họ cũng nhận thấy rằng trongHTLGiao diện Perovskite và Perovskite/ C60Tổn thất tổng hợp của giao diện tăng lên.Bảng 2Dữ liệu về những tổn thất này được liệt kê,Bổ sung Hình S5Những mất mát này đã được thể hiện. Nghiên cứu này cho thấyQFLSLàm thế nào để định vị chính xác điểm nóng tổng hợp.

Hình ảnh lấy từ:Lỗi và tái kết hợp giao diện Giới hạn Phân chia cấp Fermi và điện áp mạch mở trong Mono - Hình 2

Đội ngũ giáo sư Shuping Yu, Viện Năng lượng và Quy trình Sinh học Thanh Đảo, Viện Khoa học Trung Quốcở2024NămVật liệu tiên tiếnTrong đó, sử dụngQFLSĐịnh lượng tổn thất năng lượng do hợp chất không bức xạ trong các tế bào năng lượng mặt trời perovskite[6]Họ sử dụngEQETính toán phổJGKết hợp với tính toán phổ bức xạ vật đenJ0Đánh giá chính xácQFLS。

Hình ảnh lấy từ:Quasi tăng cường‐Phân chia cấp Fermi của các tế bào mặt trời Perovskite bằng Universal Dual‐Polymer chức năng - Fig.4b

Đội ngũ giáo sư Li Gang, Đại học Bách khoa Hồng Kôngvào2025NămVật liệu tiên tiếnTrong đó, sử dụngQFLS = qVoc, rad + kBT ln (PLQY)Công thức phân tích thấpVOCNguồn Loss[7]Họ phát hiện ra rằng trongSnO2Giao diện chôn perovskite, thông qua chiến lược của nó, mất năng lượngΔ (VOC, rad)−QFLS)Từ62 mVGiảm xuống34 mV。Hình 4(e)vàBảng S5Các dữ liệu này đã được chứng minh là siêu thấp.VOCSự mất mát chủ yếu là do loại bỏ các hợp chất không bức xạ của giao diện này.

Hình ảnh lấy từ:Quy định giao diện chôn vùi với mẫu lắp ráp siêu phân tử cho phép các tế bào mặt trời Perovskite hiệu suất cao để giảm thiểu thiếu hụt VOC - Hình 4e

Máy lập bản đồ QFLSThiết bị kiểm tra với độ cao6Số lượng.Sản phẩm PLQYĐộ nhạy, có thể từ1E-4%củaSản phẩm PLQYGiá trị tiến hành đo lường. Hơn nữa, nó chấp nhậnNISTTruy xuất nguồn gốc linh kiện và phương pháp đo lường được quốc tế công nhận, đảm bảoQFLSĐộ chính xác của đo lường. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu định lượng chính xác tổn thất tổng hợp không bức xạ, do đó cung cấp hỗ trợ dữ liệu đáng tin cậy cho việc tối ưu hóa vật liệu.

Hướng dẫn về Vật liệu và Kỹ thuật Giao diện

QFLSKhông chỉ là công cụ chẩn đoán, mà còn là hướng dẫn của vật liệu và công trình giao diện. quaQFLSNhững thay đổi có thể đánh giá hiệu quả của các lớp vận chuyển vật liệu khác nhau và ảnh hưởng của quá trình làm sạch hóa chất hoặc ủ đối với các tính chất bề mặt của lớp hấp thụ.

LuxembourgĐại học Luxembourg Susanne SiebentrittĐội ngũ giáo sưvào2018Năm mới được công bố.Tạp chí IEEE về quang điệnTrong bài báo, chúng tôi đã thảo luậnNaFvàNaF + RbFXử lý hậu lắng đọng cặpCIGSẢnh hưởng của phim[8]Họ phát hiện, sau khiNaF + RbFlớp hấp thụ để điều trị,QFLScao hơn chỉ quaNaFCác mẫu được xử lý, được cho là do giảm tổng hợp không bức xạ, ngay cả trongCdSSự lắng đọng đã xảy ra trước đó. Ngay cả các lớp hấp thụ tiếp xúc với không khí, phân hủy bề mặt, sau khi xử lý kim loại kiềm nặng, nóQFLSXu hướng nâng tương tự cũng được trình bày, cho thấy việc xử lý kim loại kiềm cải thiện chất lượng và bề mặt của lớp hấp thụ.Hình 3Những xu hướng này được trình bày.

Hình ảnh lấy từ:Tác động của xử lý sau l积 natri và rubidi đối với phân chia cấp độ Quasi-Fermi của Cu (In, Ga) Se2 phim mỏng - Hình 3

An- giê- riNameTrường Đại học Năng lượng Tái tạo Quốc giacủaHichem BencherifĐội ngũ giáo sưvào2025NămNăng lượng mặt trờiTrong đó, nghiên cứu đã3DGiới thiệu Perovskite2DẢnh hưởng của các lớp tiếp xúc kép và các lớp vận chuyển lỗ điện khác nhau[9]. Họ thấy rằng những tối ưu hóa này cải thiệnSản phẩm PLQYvàQFLSCho thấy tổn thất không phóng xạ giảm.Hình 5vàBảng 6Hiệu quả của những nâng cấp này đã được thể hiện.

Hình ảnh lấy từ:Đạt được phân chia mức Quasi-Fermi gần giới hạn bức xạ của nó trong các tế bào mặt trời perovskite 2D / 3D hiệu quả và ổn định: Mô hình cân bằng chi tiết - Hình 5a

Máy lập bản đồ QFLSThiết bị phát hiện có thể phân tầng nhanh chóngQFLSKiểm tra và hỗ trợ thay đổi thời gian tại chỗPLPhân tích. Các nhà nghiên cứu có thể đánh giá tác động của từng loại vật liệu đối với hiệu suất tổng thể trong quá trình chuẩn bị, nhanh chóng xác định các nút thắt và tối ưu hóa các điều kiện quy trình và lựa chọn vật liệu.

Đi sâu vào động lực học tàu sân bay và kiểm soát khiếm khuyết

QFLSKhông chỉ liên quan đến hiệu suất thiết bị của macro, mà còn phản ánh sâu hơn nồng độ tàu sân bay vi mô, tuổi thọ và mức độ pha trộn sương mù. Cao hơnQFLSNó có thể có nghĩa là hoạt động phức tạp thấp hơn hoặc có thể chỉ ra nồng độ doping cao hơn. Để phân biệt chính xác hai hiệu ứng này, cầnQFLSKết hợp với các phương pháp đo lường khác.

Đội ngũ giáo sư Đỗ Tổ Lượng, Đại học Hà Nam, Trung Quốc2023NămTruyền thông thiên nhiênTìm hiểu cách tăngQFLSĐể giảm lượng tử phát ra nhiệt của điốt.[10]. Họ phát hiện ra rằng đối với mật độ electron nhất định, nếu tỷ lệ hấp thụ của màng không thay đổi, giảmQDMật độ khối lượng có thể tăng điện tửQFLSNghiên cứu này mặc dù nhằm vàoĐèn LEDNhưng ý tưởng cốt lõi của nó——Nâng cấp bằng cách tối ưu hóa quản lý tàu sân bayQFLSCũng áp dụng cho lĩnh vực quang điện.

Hình ảnh lấy từ:Tối thiểu sản xuất nhiệt trong các diode phát sáng điểm lượng tử bằng cách tăng phân chia cấp độ Fermi - Fig1b

Máy lập bản đồ QFLSThiết bị phát hiện không chỉ nhanhQFLSdữ liệu, chức năng đa phương thức của nó cũng cho phép kết hợp với các kỹ thuật đo lường khác, chẳng hạn như phân biệt thời gianPL（Chuỗi hàng đầu), do đó phân tích đầy đủ hơn các cơ chế vật lý sâu như tuổi thọ tàu sân bay, nồng độ pha tạp và mật độ khuyết tật.

Kết luận

QFLSCông nghệ lập bản đồ của nó đã trở thành một công cụ nghiên cứu quang điện. Nó không chỉ cung cấp các phương tiện để định lượng tổn thất năng lượng, mà còn đóng vai trò hướng dẫn trong sàng lọc vật liệu, kỹ thuật giao diện, tối ưu hóa quy trình và hiểu biết vật lý cơ bản. Từ chẩn đoán hiệu suất thiết bị vĩ mô, đến động lực học và kiểm soát khuyết tật của tàu sân bay vi mô,QFLSCung cấp cái nhìn sâu sắc đa chiều, đẩy nhanh quá trình phát triển một thế hệ mới của các thiết bị quang điện hiệu quả cao. Làm chủ và sử dụng tốtQFLSPhân tích là một kỹ năng quan trọng đối với bất kỳ chuyên gia nào tham gia vào nghiên cứu vật liệu và thiết bị quang điện.

Tài liệu tham khảo

1. Herterich, J., Unmüssig, M., Loukeris, G., Kohlstädt, M., & Würfel, U. (năm 2021). Phong trào ion giải thích sự gia tăng VOC khổng lồ mặc dù gần như không thay đổi phân chia nội bộ ở mức fermi trong các tế bào mặt trời perovskite phẳng.Công nghệ năng lượng,9(4), 2001104. DOI:10.1002/ente.202001104

2. Warby, J., Shah, S., Thiesbrummel, J., Gutierrez-Partida, E., Lai, H., Alebachew, B., Grischek, M., Yang, F., Lang, F., Albrecht, S., Fu, F., Neher, D., & Stolterfoht, M. (năm 2023). Sự không phù hợp của phân chia cấp độ quasi-fermi và Voc trong các tế bào mặt trời perovskite. Vật liệu năng lượng tiên tiến. DOI:10.1002 / aenm.202303135

3. Fitzsimmons, M. R., Roose, B., Han, Y., Kang, T., Chiang, Y.-H., Huang, C.-S., Lu, Y., Yang, T. C.-J., Chosy, C., Guan, S., Anaya, M., & Stranks, S. D. (năm 2025). Tối ưu hóa lớp kết nối dựa trên Graphene-Oxide trong các tế bào mặt trời Tandem All-Perovskite.Thư năng lượng ACS, 10(2), 713–725. DOI:10.1021/acsenergylett.4c03065

4. ^ Wei, Z., Zhou, Q., Niu, X., Liu, S., Dong, Z., Liang, H., Chen, J., Shi, Z., Wang, X., Jia, Z., Guo, X., Guo, R., Meng, X., Wang, Y.-D., Li, N., Xu, Z., Li, Z., Aberle, A. G., Yin, X., & Hou, Y. (năm 2025). Vượt quá giới hạn VOC Shockley-Queisser 90% trong các pin mặt trời perovskite băng thông rộng 1,79 eV sử dụng các lớp đơn tự lắp ráp thay thế brom.Khoa học năng lượng và môi trường. Xuất bản trực tuyến trước. DOI:10.1039 / D4EE04029E

5. Zhang, S., Shaw, P. E., Zhang, G., Jin, H., Tai, M., Lin, H., Meredith, P., Burn, P. L., Neher, D., & Stolterfoht, M. (2020). Sự tái kết hợp khuyết tật / giao diện Giới hạn Phân chia cấp Quasi-Fermi và điện áp mạch mở trong các tế bào mặt trời Perovskite đơn và ba cation.Vật liệu & Giao diện ứng dụng ACS, 12(33), 37647–37656. DOI:10.1021/acsami.0c02960

6. Liu, D., Chen, C., Wang, X., Sun, X., Zhang, B., Zhao, Q., Li, Z., Shao, Z., Wang, X., Cui, G., & Pang, S. (năm 2023). Nâng cao phân chia cấp Quasi-Fermi của các tế bào mặt trời Perovskite bằng polymer chức năng kép phổ quát.Vật liệu tiên tiến. Xuất bản trực tuyến trước. DOI:10.1002/adma.202310962

7. ^ Wang, Z., Liang, Q., Li, M., Sun, G., Li, S., Zhu, T., Han, Y., Xia, H., Ren, Z., Yu, B., Zhang, J., Ma, R., Chandran, H. T., Cheng, L., Zhang, L., Li, D., Chen, S., Lu, X., Yan, C., Azmi, R., Liu, K., Tang, J., & Li, G. (năm 2025). Quy định giao diện chôn vùi với mẫu lắp ráp siêu phân tử cho phép các tế bào mặt trời Perovskite hiệu suất cao để giảm thiểu thiếu hụt VOC.Vật liệu tiên tiến. Xuất bản trực tuyến trước. DOI:10.1002/adma.202418011

8. Wolter, M. H., Bissig, B., Avancini, E., Carron, R., Buecheler, S., & Jackson, P. (2018). Tác động của xử lý sau l积 natri và rubidi đối với phân chia cấp độ Quasi-Fermi của Cu (In, Ga) Se2 phim mỏng.Tạp chí quang điện IEEE, 8(5), 1320–1325. DOI:10.1109/JPHOTOV.2018.2855113

9. Aouni, Q., Kouda, S., Batoo, K. M., Ijaz, M. F., Sahoo, G. S., Bhattarai, S., Sasikumar, P., & Bencherif, H. (năm 2025). Đạt được phân chia mức Quasi-Fermi gần giới hạn bức xạ của nó trong các tế bào mặt trời perovskite 2D / 3D hiệu quả và ổn định: Mô hình cân bằng chi tiết.Năng lượng mặt trời, 286, 113144. DOI:10.1016/j.solener.2024.113144

10. Gao, Y., Li, B., Liu, X., Shen, H., Song, Y., Song, J., Yan, Z., Yan, X., Chong, Y., Yao, R., Wang, S., Li, L. S., Fan, F., & Du, Z. (năm 2023). Tối thiểu sản xuất nhiệt trong các diode phát sáng chấm lượng tử bằng cách tăng phân chia cấp độ Fermi.Công nghệ nano tự nhiên, 18(10), 1168–1174. DOI:10.1038 / s41565-023-01441-z