1. 瞬態(tài)光電流（TPC）

(1) 定義：在光脈沖激發(fā)下，材料或器件中產(chǎn)生的瞬時(shí)電流及其衰減過程。光生載流子（電子和空穴）在電場(chǎng)作用下分離形成電流，衰減動(dòng)力學(xué)反映載流子遷移率、復(fù)合機(jī)制及陷阱態(tài)等信息。

(2) 測(cè)試原理：測(cè)試時(shí)，器件與一個(gè)小阻值的采樣電阻并聯(lián)，脈沖光照射器件產(chǎn)生光生載流子，形成瞬態(tài)電流。示波器采集采樣電阻兩端的電壓信號(hào)，通過歐姆定律將其轉(zhuǎn)化為瞬態(tài)電流信號(hào)。

2. 瞬態(tài)光電壓（TPV）

(1) 定義：光激發(fā)導(dǎo)致材料或器件兩端產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓及其衰減。電壓變化與載流子積累、界面電荷轉(zhuǎn)移及復(fù)合過程相關(guān)，常用于分析開路條件下的電荷行為。

(2) 測(cè)試原理：器件處于開路狀態(tài)，使用一定強(qiáng)度的白光LED光源作為偏置光，另一束脈沖激光器激發(fā)產(chǎn)生擾動(dòng)光電壓。示波器采集瞬態(tài)光電壓的衰減曲線。

3. 瞬態(tài)光電荷（TPQ）

(1) 定義：當(dāng)光照射到半導(dǎo)體或光敏材料時(shí)，光子能量被吸收，導(dǎo)致電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)（即光生電荷）。

(2) 測(cè)試原理：這些電荷載流子的產(chǎn)生、分離、遷移和復(fù)合過程是動(dòng)態(tài)的（隨時(shí)間變化），TPQ技術(shù)通過捕捉這些瞬時(shí)變化來研究材料的光電性能。

4. 電荷抽?。–E）

(1) 定義：通過特定手段（如電壓脈沖或光照關(guān)閉）快速提取材料中的光生電荷。

(2) 測(cè)試原理：光照停止后，通過外加電場(chǎng)或電路迅速抽取出未復(fù)合的電荷。通過測(cè)量提取的電荷量或時(shí)間，評(píng)估電荷的提取效率和復(fù)合損失。

5. 開路電壓上升沿與下降時(shí)間（Voc Rise and Decay）

(1) 定義：Voc Rise：指在光激發(fā)后，太陽能電池或光電器件的開路電壓從初始值上升到所需的時(shí)間。Voc Decay：指在光激發(fā)停止后，開路電壓從大值下降到初始值所需的時(shí)間。

(2) 測(cè)試原理：在光激發(fā)條件下，測(cè)量開路電壓隨時(shí)間的變化，快速的上升時(shí)間通常意味著光生載流子能夠迅速被分離并積累在器件的兩端，反映了器件具有高效的光生載流子分離能力；在光激發(fā)停止后，測(cè)量開路電壓隨時(shí)間的變化，較慢的下降時(shí)間表明光生載流子在器件中具有較長的壽命，即復(fù)合過程較慢，這通常意味著器件具有較低的復(fù)合率。

1. TPC分析

(1) 電流衰減曲線常用指數(shù)函數(shù)擬合（如 I(t)=I0e?t/τ），提取時(shí)間常數(shù)τ，關(guān)聯(lián)載流子壽命。

(2) 初始電流幅值反映載流子生成效率及遷移率。

2. TPV分析

(1) 電壓衰減可能涉及多指數(shù)過程，反映不同復(fù)合路徑（體相/界面復(fù)合）。

(2) 衰減速率與載流子擴(kuò)散長度、缺陷密度相關(guān)。

3. TPQ分析

(1) TPQ測(cè)試可以估算載流子濃度。結(jié)合器件的幾何結(jié)構(gòu)和材料特性，可以從光電荷信號(hào)的幅度推導(dǎo)出載流子濃度。

(2) TPQ數(shù)據(jù)中的衰減曲線可以用來分析載流子的復(fù)合壽命。通過擬合衰減曲線，可以獲得載流子的復(fù)合速率常數(shù)和壽命。

4. CE分析

(1) 通過測(cè)量器件中提取的總電荷量來評(píng)估電荷收集能力。

(2) 電荷提取時(shí)間的快慢反應(yīng)電荷運(yùn)輸效率和器件響應(yīng)速度。

5. 開路電壓上升沿與下降時(shí)間（Voc Rise and Decay）

(1) 通過擬合曲線，計(jì)算Voc Rise和Voc Decay的時(shí)間常數(shù)，這些常數(shù)反映了載流子的生成和復(fù)合速率。

(2) 通過Voc Decay曲線的形狀和時(shí)間常數(shù)，分析器件中的復(fù)合機(jī)制，如雙分子復(fù)合、陷阱輔助復(fù)合等。

(3) 通過Voc Decay時(shí)間，估算光生載流子的壽命，這對(duì)于評(píng)估器件的性能至關(guān)重要。

6. 總結(jié)

(1) 測(cè)量對(duì)象：TPC測(cè)量的是電流信號(hào)；TPV測(cè)量的是電壓信號(hào)，可能更廣義，涵蓋電荷密度、分布及動(dòng)力學(xué)的量化分析；TPQ主要測(cè)量光生電荷的生成和傳輸特性；CE主要測(cè)量光生電荷載流子的密度和遷移率；Voc Rise和Voc Decay主要測(cè)量光生載流子的生成和復(fù)合。

(2) 反映信息：TPC更側(cè)重于載流子的傳輸和抽取效率；TPV則更側(cè)重于載流子的復(fù)合過程；TPQ技術(shù)通過捕捉這些瞬時(shí)變化來研究材料的光電性能；CE側(cè)重于測(cè)量光生電荷載流子密度和遷移率；Voc Rise和Voc Decay測(cè)重反映光生載流子的生成和復(fù)合特性。

(3) 應(yīng)用場(chǎng)景：TPC常用于研究光生電荷的傳輸和分離效率，適用于分析太陽能電池等光電器件的光電轉(zhuǎn)化過程；TPV則常用于研究載流子的復(fù)合機(jī)制，適用于分析半導(dǎo)體材料和器件的載流子動(dòng)力學(xué)；TPQ常用于電荷分布不均或界面電荷積累的場(chǎng)景，如異質(zhì)結(jié)、缺陷態(tài)材料；CE適用于研究太陽能電池、光探測(cè)器等光電器件的電荷傳輸和復(fù)合特性；Voc Rise和Voc Decay：主要用于評(píng)估光電器件的載流子生成、積累和復(fù)合特性。

(4) 共同目標(biāo)：這幾種技術(shù)都用于研究光電器件中的光生載流子行為，幫助評(píng)估器件的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

(5) 互補(bǔ)性：通過結(jié)合使用CE、TPC、TPV、TPQ和Voc Rise and Decay，可以更全面地了解光生載流子的生成、傳輸、積累和復(fù)合過程。

1. 太陽能電池：優(yōu)化電荷傳輸層、界面工程（如鈣鈦礦電池中TPV揭示界面復(fù)合）。

2. 光探測(cè)器：評(píng)估響應(yīng)速度與載流子遷移率。

3. 光催化：研究光生電荷分離效率及催化活性位點(diǎn)。

4. 新型半導(dǎo)體材料（如鈣鈦礦、二維材料）：評(píng)估缺陷態(tài)對(duì)電荷行為的影響。

1. 設(shè)備需求

(1) 脈沖光源（如納秒/飛秒激光器）提供短光脈沖。

(2) 快速響應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)（示波器、鎖相放大器）捕獲瞬態(tài)信號(hào)。

(3) 樣品需制備成器件（如太陽能電池結(jié)構(gòu)），電極接觸良好以減少噪聲。

2. 測(cè)試條件

(1) TPC：通常在短路或施加偏壓下測(cè)量電流瞬態(tài)。

(2) TPV：在開路條件下測(cè)量電壓變化，避免外部電路干擾。

(3) TPQ：使用短脈沖激光（如飛秒或納秒激光）激發(fā)材料，瞬間產(chǎn)生光生電荷，通過電極或探針測(cè)量材料表面或內(nèi)部的電壓或電流信號(hào)隨時(shí)間的變化（即瞬態(tài)響應(yīng)）。

(4) CE：通常在反向偏置或零偏置條件下進(jìn)行，通過施加脈沖電壓或光激發(fā)，測(cè)量電荷抽取電流。

(5) Voc Rise：在光激發(fā)條件下測(cè)量，關(guān)注的是電壓的上升過程；Voc Decay：在光激發(fā)停止后測(cè)量，關(guān)注的是電壓的下降過程。

TranPVC 900集成了CE、TPC、TPV、TPQ和Voc Rise and Decay等多種測(cè)量模式，方便用戶在同一設(shè)備上進(jìn)行多種測(cè)試。具有高度集成化、自動(dòng)化等特點(diǎn)。

1. 典型TPV、TPC測(cè)試

(1) 不同樣品TPC

相關(guān)信息：載流子遷移速度、光電流、Isc。

(2) 不同光強(qiáng)TPV

表征信息：載流子復(fù)合壽命、光電壓壽命光強(qiáng)依賴關(guān)系。

2. TPV測(cè)試

(1) 不同光強(qiáng)TPV

(2) 不同測(cè)試模式TPV

表征信息：載流子壽命、光電壓、Voc、Voc光強(qiáng)依賴關(guān)系、載流子壽命光強(qiáng)依賴關(guān)系、Voc載流子壽命依賴關(guān)系。

3. CE（電荷抽?。y(cè)試

(1) 不同光強(qiáng)CE

表征信息：載流子密度、光電荷、載流子密度光強(qiáng)依賴關(guān)系。

4. TPV、CE（電荷抽?。y(cè)試

(1) 不同光強(qiáng)TPV與CE

(2) 不同測(cè)試模式TPV

表征信息：載流子壽命、光電壓、Voc、載流子密度、光電荷、Voc光強(qiáng)依賴關(guān)系、載流子壽命光強(qiáng)依賴關(guān)系、Voc與載流子壽命關(guān)系、載流子密度與載流子壽命關(guān)系、載流子密度光強(qiáng)依賴關(guān)系等。

5. Voc rise and decay、TPV、TPQ（瞬態(tài)光電荷）測(cè)試

(1) Voc上升與衰減、TPV、TPQ

表征信息：載流子復(fù)合壽命及過程，包括Voc rise and decay 模式（大信號(hào)）、TPV模式（微擾）、TPQ模式（復(fù)雜復(fù)合過程，如快與慢的過程）獲得的相關(guān)信息。