四篇 QFLS 论文一次看懂：非辐射复合、界面工程与叠层电池机制快速导读

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本周学术回顾汇整四篇钙钛矿太阳能电池（PSCs）领域的突破性研究,重点聚焦于准费米能级分裂（QFLS）的精确表征与机制解析。QFLS作为核心量化指标,直接评估了非辐射复合损失的抑制效果,并透过详尽的QFLS-eVoc失配分析与伪Voc测量,验证了界面工程实现「零能量损耗」的物理基础。多项研究利用光致发光量子产率（PLQY）测量或电致发光（EL）分析,量化了界面修饰对载流子动力学的改善程度。

使用方法:QFLS计算（源自PLQY测量）、时间分辨光致发光（TRPL）、PL影像扫描（PL mapping）。

量测条件:PLQY测量用于间接计算QFLS,TRPL用于量化载流子寿命。

重要图表

Fig. 3f: 准费米能级分裂（QFLS）与开路电压非辐射复合损失（ΔVoc(non-rad)）的比较柱状图。QFLS轴以eV计,ΔVoc(non-rad)轴以mV计。

Table S5: 详列PLQY、QFLS与ΔVoc(non-rad)数值。

关键数据

QFLS: Target薄膜的QFLS达到1.226伏特,高于Control薄膜的1.205伏特。

Voc: 器件Voc从Control的1.173伏特提升至Target的1.195伏特。

PLQY: Target薄膜的PLQY显着提升至9.27%,对照组Control为4.03%。

非辐射复合损失:Target薄膜的ΔVoc(non-rad)为61毫伏特,低于Control薄膜的83毫伏特。QFLS增加21毫伏特,非辐射损失减少22毫伏特。

稳定度/寿命: 85°C热老化960小时后仍保持85%的初始光电转换效率（PCE）。

认证效率与面积:PCE最高达26.17%。15.17平方厘米微型组件效率达到23.57%。

使用方法:QFLS计算（源自PLQY测量）,QFLS在沉积电子传输层C60前后的对比分析。

量测条件:测量钙钛矿薄膜以及钙钛矿/C60堆栈结构的QFLS。

重要图表

Fig. 3b: 比较未处理（W/O）与经CsF处理（CsF）的钙钛矿薄膜,在纯钙钛矿（PVK）与沉积C60后（PVK/C60）的QFLS数值变化。

关键数据

WBG PSC Voc: 经RHI处理的WBG PSC Voc达到1.368 V,高于对照组的1.312 V。

APTSCs PCE: 全钙钛矿叠层电池效率达到29.15%,开路电压Voc为2.178 V。

QFLS损失: 未经RHI处理的对照组在沉积C60后,QFLS显着降低了0.045 eV。经RHI处理的Target薄膜,QFLS损失大幅最小化至0.011 eV。

载流子寿命:CsF处理使时间分辨PL（TRPL）载流子寿命从0.197微秒延长至1.086微秒。

稳定度/寿命: APTSCs在最大功率点跟踪（MPPT）下T90寿命超过1,000小时。

使用方法:准费米能级分裂（QFLS）测量、绝对电致发光（EL）测量（用于重建伪Voc和p-J-V曲线）。

量测条件:比较纯钙钛矿薄膜（neat material）、HTL堆栈和最终器件的QFLS值。EL测量用于重建Voc。

重要图表

Fig. 4D: 比较硅子电池、钙钛矿子电池与叠层电池的Voc,其中包含EL重建的伪Voc。图中注记Voc,ITL-loss≈0 V。

Fig. 3F: 单结PSC Voc损失的细部分解（体相损失、HTL损失、ETL损失、器件QFLS、器件Voc、QFLS-Voc失配）。

关键数据

叠层Voc:创纪录的2.023 V。

叠层PCE:内部测量效率33.12%（反向扫描）,认证效率32.32%。

Voc损失定量: ICL-3Me器件的空穴传输层（HTL）损失仅为0.005 V,远低于ICL-Me4的0.027 V。

QFLS-Voc失配: ICL-3Me器件的QFLS-Voc失配仅为0.011 V,显示内外电压高度匹配。

界面能量损耗:钙钛矿子电池（伪Voc 1.302 V）和硅基子电池（伪Voc 0.720 V）的伪Voc之和（2.022 V）与实测Voc（2.023 V）几乎完全一致,证明互连层（ICL）界面能量损失约为零。

稳定度/寿命: MPPT连续跟踪1,000小时后,保持91.07%的初始效率。

使用方法:QFLS-Maper设备进行准费米能级分裂（QFLS）表征、QFLS映射图（mapping）、Mott-Schottky分析。

量测条件:QFLS分析评估Y2O3界面层对非辐射复合的抑制作用。

重要图表

Supplementary Fig. 24a, b, c:QFLS映射图与QFLS统计直方图,用于比较Control与Target样品的QFLS空间分布与数值提升。

Fig. 5g: Y2O3增强型器件在连续工作1,200小时后的PCE归一化时序图。

关键数据

QFLS: 掺入Y2O3的Target样品展示出明显更高的QFLS值。更高的QFLS值直接表明非辐射复合损失得到有效抑制。

内建电位（Vbi）:Mott-Schottky分析显示Vbi从Control的0.83 V增加至Target的0.95 V。

器件效率:n-i-p结构PCE达到26.48%（认证26.12%）。p-i-n结构PCE达到26.34%。全钙钛矿叠层电池PCE达到28.47%。

稳定度/寿命: 未封装器件在连续工作1,200小时后仍保持近98%的初始效率。

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