| 發布日期：2022-03-11 |
綠色光子學拉曼光譜
當大多數人聽到“綠色光子學”這個詞時，他們會立即想到綠色激光筆。然而，綠色光子學不僅僅是波長在 500 到 550 nm 之間的激光束。化石燃料枯竭對我們的能源供應構成的威脅需要在技術開發方面進行新的創新，以維持我們當前受技術驅動的生活方式。光子技術將在該領域發揮越來越重要的作用，并且已經處于許多全球計劃的前沿，從用于太陽能捕獲的光伏材料的基礎研究到創新低功率照明的開發。
在 Semrock，我們越來越多地參與這場“綠色”革命，與研究實驗室和制造商合作，為他們提供**的濾光片，以滿足他們的研發需求。Semrock 發揮關鍵作用的一個關鍵領域如下所示：太陽能電池檢測。
使用拉曼光譜檢查太陽能電池
太陽能電池等光收集技術的最終目標是收集盡可能多的陽光，并將這些光有效地轉化為有用的電能。開發基于硅的高轉換效率太陽能電池是當前光伏 (PV) 技術的核心。為了實現更高的轉換效率，需要高度結晶、無缺陷和無應變的硅膜/層。然而，同樣具有挑戰性的是采用可靠的定量分析工具來監控和了解硅材料在制造后的表現。拉曼光譜就是這樣一種工具，廣泛用于太陽能電池行業，用于監測為 PV 電池制造的硅的質量。了解材料結晶度對于用單晶硅制造太陽能電池至關重要，因為非晶硅的存在會導致轉換效率降低。拉曼光譜是區分和量化硅中結晶度的絕佳工具。在晶體硅中，鍵角、鍵強度和鍵能非常均勻和有序。因此，高度結晶的硅具有非常尖銳的峰，例如集中在 ~ 520 cm-1 處的峰。在非晶（即非晶）硅中，鍵角、鍵強度和鍵能會發生變化，導致在 480 cm-1 附近產生廣泛的漫射光譜特征。
圖 1：了解硅中的結晶度：從硅樣品區域測量的拉曼光譜顯示存在高度結晶（橙色）和非結晶（綠色、青色、紅色）材料。
量化太陽能電池材料中的熱應力和界面應力的能力至關重要。壓力會顯著影響光伏電池的轉換效率。因此，了解應力位于何處、它們如何影響電池性能以及最終如何控制它們以提高工藝良率至關重要。拉曼光譜通過監測樣品上 520 cm-1 峰的光譜位置，可以直接測量硅基太陽能電池中的應力（或應變），從中可以生成具有亞微米空間分辨率的應力圖。因此，拉曼光譜提供了對太陽能電池加工的直接洞察，并防止效率較低的電池退出生產。
圖 2：映射硅中的應力：通過從硅晶片中的激光鉆孔監測以 ~520 cm-1 為中心的拉曼峰位置生成的應力圖。因此，工程師可以評估精確的鉆井參數，以產生最低的應力并保持高轉換效率。
用于太陽能電池的替代和高度研究的材料是碳化硅和銅銦鎵二硒化物，或 CIGS。鑒于 CGIS 是一種合金，它可以用每個單獨成分的不同混合物制造。使用具有陡峭邊緣和小躍遷寬度的濾光片的高性能拉曼光譜可以檢測到比硅的 520 cm-1 峰更靠近激光線 (< 190 cm-1) 的低能量振動模式。通過監測 172 cm-1 附近的拉曼峰，可以量化銦和鎵的濃度并生成整個 CIGS 薄膜的合金異質性圖。
圖 3：替代太陽能材料的拉曼光譜：使用高性能邊緣濾波器的拉曼光譜可用于精確監測銅銦鎵二硒 (CIGS) 太陽能電池薄膜中的銦和鎵合金成分。
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