奥谱天成 ATP5020+ATG1020‑H｜钙钛矿薄膜光吸收 + 荧光一站式测试方案

2026-03-30 12:26:31, Optosky 奥谱天成（厦门）光电股份有限公司

钙钛矿光电材料凭借超高载流子迁移率、宽光谱响应、易制备等优势，已成为新一代光伏与光电器件的核心研究方向。光吸收特性与光致发光（PL）性能是判断薄膜结晶质量、缺陷密度、发光效率的关键指标，一套稳定、高效、可直接落地的光学测试方案，是科研与产业化的刚需。

应用简介

钙钛矿为第三代太阳能电池代表：过去在60多年的时间里，已经有三代太阳能电池发展出来。第一代是以硅材料为基本材料的太阳能电池，是目前最成熟的主流商业电池；第二代是薄膜太阳能电池，以铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)电池为代表，相比第一代具有厚度薄、光电转化效率高等的优势，但部分因素也限制了这类电池的发展，如部分材料储量稀少或有毒性，制备过程复杂等；第三代为新型太阳能电池，主要包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和量子点太阳能电池。

诸多优异特性，从诞生起备受关注，成为产业界和学术界热点：钙钛矿电池在2009年才首次诞生，但因其在理论转换效率、发电能力、低生产成本、多应用场景等方面的优秀潜力，在学术界和产业界受到了大量的关注和重视。从2021年到2022年，钙钛矿领域投资额已经接近100亿元。

钙钛矿材料带隙根据组分的不同可在较大的范围内连续调节。与硅、砷化镓等拥有固定带隙的半导体材料不同，钙钛矿晶体成分本身具有多样性，因此其禁带宽度也并不固定，而是随ABX3结构中各元素类型和含量不同而变化，理论范围达1.15-3.06eV，并能实现连续可调。具体来看，通常A位阳离子半径越小，钙钛矿材料带隙越大，B位随用Sn代替Pb的含量增加，带隙将会减小，X位Br离子的掺杂则会使得带隙增大。

在钙钛矿材料的带隙覆盖范围内，可实现单结太阳能电池最大理论效率。带隙是决定半导体利用太阳光能力的根本因素之一，因为不同频率太阳光的能量不同，窄带隙半导体的电子不能被长波光所激发，宽带隙半导体虽然可利用的光波范围广，但光子能量的利用率低，根据肖克利-奎瑟极限（Shockley–Queisserlimit），单结太阳能电池的理想带隙应该为1.4eV，该带隙下降太阳光能量转换为电能的转换效率为33.7%。相比之下，硅的带隙仅为1.12eV，理论转换效率为29.4%，因此钙钛矿电池在转换效率方面超过晶硅电池。

实验方案

一．钙钛矿薄膜光吸收测试

1.测试简介

测试装置由卤素灯光源、输出光纤、积分球、接收光纤及光纤光谱仪组成，通过光纤传输光信号，利用积分球收集样品的全向光信号，最终由光谱仪采集并传输至电脑完成数据处理，用于测定样品的光吸收相关光谱信息。

2.元件介绍

卤素灯光源：提供宽谱连续光（覆盖可见光 - 近红外波段）

输出光纤：传输光源输出光至积分球

积分球：收集样品的全反射，消除散射误差

接收光纤：将积分球内均匀化后的光信号传输至光谱仪

光纤光谱仪：采集并分析光信号的光谱信息

3.奥谱天成产品选型

卤素灯光源：ATG1020-H氘卤组合灯光源

光纤光谱仪：ATP5020高灵敏度高分辨率微型光纤光谱仪

二．钙钛矿薄膜520nm荧光测试

1.测试简介

PL 测试装置由卤素灯光源、Y 型光纤及光纤光谱仪组成，光源经 Y 型光纤照射样品，样品受激发产生的光致发光信号由另一端收集并经接收光纤传输至光谱仪，最终由电脑采集PL 光谱进行数据处理。

2.元件介绍

激光光源：提供宽谱激发光，为样品提供稳定的激发能量，触发光致发光（PL）过程。

Y 型光纤：核心功能元件，一端连接520nm激光器，另一端同时实现PL 信号收集，增加滤光片过滤激发光，简化光路结构。

光纤光谱仪：对接收的PL 信号进行光电探测，输出样品的 PL 光谱数据。

3.奥谱天成产品选型

光纤光谱仪：ATP5020高灵敏度高分辨率微型光纤光谱仪

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ATP5020 是奥谱天成研制的一款制冷型高灵敏度微型光纤光谱仪，提供两种探测器配置以满足不同应用需求。一种是采用高灵敏度背照式制冷型面阵CCD 的 ATP5020P/R，制冷温度最低可达 -10℃；另一种是采用 TEC 电路制冷搭配线阵 CMOS 探测器的 ATP5020，最低制冷温度为 -5℃。两种制冷方式均能有效降低传感器的暗电流和噪声，从而提升光谱仪的动态范围和信噪比。