EQE 积分得到的Jsc，为什么可能与J–V 测得的Jsc 不一致？

两种短路电流密度如何相互校验。

EQE 可以与参考太阳光谱积分得到等效短路电流密度Jsc,EQE；J–V则在实际太阳模拟器或自然光条件下直接得到Jsc,JV。二者物理意义相关，但来自不同测量链。只有当参考光谱、面积、光强、温度和器件状态足够一致时，两个结果才应在各自不确定度范围内接近。

图1.EQE 积分Jsc 与 J–V Jsc 来自不同测量链，适合相互校验。

1. EQE 积分Jsc 是怎样得到的？

Jsc,EQE = q ∫ EQE(λ) Φref(λ) dλ。它把绝对EQE 与选定参考光谱的光子通量逐波长相乘并积分，因此依赖EQE 绝对标定、积分波长范围、参考光谱版本和单位。

NIST 的绝对光谱响应研究表明，经过可靠绝对标定的光谱响应可以用于预测标准AM1.5 光谱下的短路电流。

图2.Jsc,EQE 的核心是EQE 与参考太阳光谱的逐波长加权积分。

2. 光谱不一致为什么会带来差异？

EQE 积分通常使用IEC 60904-3 的参考太阳光谱；J–V使用太阳模拟器的实际输出。IEC 60904-9 对模拟器的光谱匹配、空间非均匀性和时间稳定性进行分类，而IEC 60904-7 专门用于光谱失配校正。

当待测器件和参考电池光谱响应不同，模拟器实际光谱与AM1.5G 的偏差会被器件响应加权，从而使Jsc,JV 与Jsc,EQE 出现差异。

图3.参考光谱和实际模拟器光谱的差异会改变不同波长对Jsc 的贡献权重。

3. 面积、光斑与遮罩为什么同样重要？

电流密度等于电流除以面积。EQE常采用较小光斑测局部响应，J–V则通常在遮罩限定的大面积下测试。若面积定义、光斑位置或器件均匀性不同，两个Jsc 即使来自同一器件也可能偏离。

IEC 60904-1 对I–V测量中的面积和辐照空间非均匀性进行了专门讨论。对于小面积薄膜器件，建议同时记录几何面积、活性面积、遮罩开口、EQE光斑尺寸和位置。

图4.面积定义、EQE光斑和J–V 遮罩不一致，会把归一化与局部非均匀性误差带入Jsc 比较。

4. 器件非线性和动态行为也会改变结果

EQE 常用弱调制单色光，J–V通常在接近1 sun 的连续宽带光照下完成。如果器件对光强、偏压或时间存在非线性，两种测试可能对应不同工作状态。IEC 60904-10 对短路电流与辐照度线性进行了专门规定。

钙钛矿、OPV等器件还可能存在J–V 滞后、光浸润、时间漂移和瞬态响应。IEC TR 63228 把这些因素列为新型光伏性能测量的重要挑战。因此，两次测试的顺序、等待时间、预光照和温度也应尽可能一致。

图5.Jsc 差异的方向可以帮助排序可疑项，但不能单独确定原因。

5. 推荐的一致性排查顺序

先核对EQE 绝对标定和积分范围；再确认参考光谱、单位和光谱失配；随后核对J–V的模拟器等级、光强、温度、扫描和面积；再比较器件在两次测试前后的状态。如果这些条件仍不能解释差异，再进入光学损失、载流子收集、非线性或动态机理分析。

图6.先核对测量条件和器件状态，再解释差异来源。

6. SolarYield 与Jsc 自洽性检查

SolarYield 可获得EQE/IPCE、IQE、光谱响应度和等效积分短路电流密度，并提供可视化光斑对位。它可以提供一条独立的光谱响应测量链，与太阳模拟器J–V结果进行交叉校验。二者出现差异时，应先把参考光谱、面积、光照条件和器件状态统一，再判断差异是否来自器件本身。

7. 相关设备

太阳能电池量子效率测量系统SolarYield

SolarYield是一款太阳能电池量子效率与光谱响应测量平台，用于获得EQE、IQE、光谱响应度和等效积分电流密度，并可扩展能量损耗分析。系统覆盖常规与近红外光伏器件。适用于晶硅、钙钛矿、有机、CIGS、叠层和多结太阳能电池研发。钙钛矿/硅叠层、多结与窄带隙太阳能电池需要宽波段EQE、偏置条件和子电池电流匹配分析。SolarYield可测量EQE、IQE、光谱响应度与积分电流，并用于比较顶电池、底电池和不同吸收层的光谱贡献。

(1) 支持EQE/IPCE、IQE、光谱响应度、等效积分电流密度和能量标定等核心光伏表征。

(2) 工作波长可配置300-1100 nm或300-1800 nm（支持扩展至2500nm），覆盖硅基、叠层、CIGS、OPV与钙钛矿器件。

(3) 高灵敏EQE测试精度达到10⁻⁷级，支持多通道器件自动切换和0.5-10 mm可调光斑。

(4) 集成三轴位移、高清可视化对位和软件能量标定，并可扩展带隙及能量损耗分析模块。

(5) 偏置光、偏置电压、宽波段探测与自动对位适合分别测量叠层器件各子电池的光谱响应。

SolarYield

参考资料

IEC 60904-1:2020. https://webstore.iec.ch/en/publication/32004

IEC 60904-3:2019. https://webstore.iec.ch/en/publication/61084

IEC 60904-7:2019. https://webstore.iec.ch/en/publication/26502

IEC 60904-8:2014. https://webstore.iec.ch/en/publication/3879

IEC 60904-9:2020. https://webstore.iec.ch/en/publication/28973

IEC 60904-10:2020. https://webstore.iec.ch/en/publication/60066

Hamadani BH, et al. Applied Optics, 2013. DOI: 10.1364/AO.52.005184

IEC TR 63228:2019. https://webstore.iec.ch/en/publication/64040

Nature Communications 2024, 15:9647. https://www.nature.com/articles/s41467-024-53162-z

东谱科技：SolarYield产品资料。https://www.orientalspectra.com/ProductDetail/7321956.html