光电流

而在低性能器件中，晶界处高密度缺陷导致载流子复合增加，光电流降低。

田文明研究员利用自主构建的荧光扫描动力学成像技术解析光电转化材料中的光诱导动力学过程，同时结合电致发光成像、光电流成像、超快瞬态吸收成像以及电泵浦瞬态吸收技术解析太阳能电池和电致发光等器件在实际应用过程中的电荷注入以及复合等动力学过程，建立微纳空间动力学参数与器件性能的构效关系。

晶界电荷分离提取增强：通过荧光与光电流成像系统实现了亚微米分辨率下对工作状态钙钛矿太阳能电池的光电流分布成像。

I工作状态下的钙钛矿太阳能电池荧光与光电流成像

如图1a所示，作者构建了一套高分辨率的扫描成像平台，可同时获取钙钛矿太阳能电池在工作状态下的共聚焦荧光与光电流成像分布图。

除了光电流成像，研究者还在器件工作状态下对局域光电压分布进行了测量。

为进一步量化晶界对不同效率PSC的影响，作者系统记录并分析了一系列PCE在16.10%–22.45%之间的PSC器件的晶界区域光电流增强程度(图S17)。

图4b给出了PCE与晶界光电流增强百分比(PPE)之间的统计关系。

(h)对PCE分别为16.10%和22.40%的器件中晶界区域光电流增强程度的统计图。

作者进一步计算了两个器件中晶界区域的光电流增强百分比(PPE)，结果显示：高效PSC的平均PPE为约5.0%，而低效PSC仅为1.4%。

电荷寿命的延长以及空间分离效应共同促进了晶界区域的光电流增强，为高效PSC器件性能提供物理支撑。

这一机制为晶界光电流增强与荧光强度降低提供了微观物理解释。

(c)与(b)相同区域的光电流图像。

(f)与(e)相同区域的光电流图像。

对应区域的光电流图像(图1c)展现出晶界区域电流信号增强的特征，形貌与PL成像图高度一致。

相比之下，在低效器件中，晶界与晶粒结构在PL成像图像(图1e)中仍可辨识，但在光电流图像中晶界区域增强特征较弱(图1f)，并未形成明确的PL-光电流反相关关系(图1g)。

而在低性能器件中，晶界处高密度缺陷导致载流子复合增加，光电流降低。

这一机制为晶界光电流增强与荧光强度降低提供了微观物理解释。

实验结果表明，晶界作为电子–空穴分离的关键通道，在高性能钙钛矿电池中显著提升了光电流和载流子提取效率，促进了器件性能的提升。

进一步对晶粒横截面做线扫分析(图1d)，将PL与光电流强度进行比较，结果显示二者在晶界位置呈现明显“反相关”关系，证实晶界一方面降低PL(复合抑制)，另一方面增强光电流(电荷提取效率提升)，具有促进电荷分离与传输的正面作用。

进一步对晶粒横截面做线扫分析(图1d)，将PL与光电流强度进行比较，结果显示二者在晶界位置呈现明显“反相关”关系，证实晶界一方面降低PL(复合抑制)，另一方面增强光电流(电荷提取效率提升)，具有促进电荷分离与传输的正面作用。