应用分享 | EPR助力提升太阳能电池质量和性能

近三十年里，光伏组件的累计销售每增加一倍，其平均价格即下降20%。难于获取足够高纯度的硅或（有机光伏电池所需的）聚合物，一直是阻碍光伏产业实现快速增长的重要因素之一。因此，市场非常需要成本低廉的、生产光伏应用所需的硅和聚合物的技术。

但成本低廉的生产技术极有可能导致所生产的硅或聚合物纯度降低。因此，对缺陷和杂质含量有精确的要求，同时不影响达成产品良率和成本目标，并实现更短的能源行业投资回报周期，具有至关重要的作用。

光伏材料中的顺磁性缺陷和杂质包括：

◇  SiO2中的E’中心

◇  SiO2或c-Si中的原子H0

◇  悬空键（Si-SiO2界面处的Pb中心）

◇  晶界缺陷

◇  晶粒内缺陷

◇  过渡金属

◇  自由基

挑战：

◇  我们不可能去除光伏材料中的所有缺陷和杂质。因此，在生产过程中进行缺陷密度和杂质含量评估，对于光伏电池的效率至关重要。

EPR解决方案：

◇  检测和定量影响光伏电池的电学性能的结构缺陷和痕量杂质

◇  监测导致半导体性能降低的过程

钙钛矿薄膜中聚焦离子束诱导的顺磁性缺陷

据知，离子束辐照能够诱导相变和非晶化等结构变化。在聚焦离子束辐照条件下，EPR可检测到含锰氧化物的钙钛矿薄膜中孤立和定域的顺磁性自旋。这些缺陷在低温下（5-50 K）表现出居里效应，表明在缺陷部位存在定域电子。

通过EPR检测和鉴定缺陷类型及分布，是帮助研究人员和制造商找到消除缺陷的适当解决方案的关键。无论是在太阳能电池中，还是作为燃料电池和空气电池中的电极，或者固态锂离子电池中的电解质，钙钛矿材料在储能应用中都已展现出非常诱人的应用前景。因此，通过缺陷工程可以调控这些新型材料的性能，以便更好地了解它们的吸光性能。

不同温度下，钙钛矿薄膜中聚焦离子束辐照诱导的缺陷中心的EPR谱图。