瞬态光电流（TPC）教程：从时间分辨光电流中提取载流子动力学

简介

瞬态光电流（TPC） 是一种广泛用于探测 太阳能电池中电荷载流子动力学的技术。在 TPC 实验中，器件保持在 短路条件下，并用一个短光脉冲照射。 产生的电流瞬态可用于理解电荷如何被抽取、 它们多快发生复合，以及传输是否受迁移率或陷阱限制。

在最简单的情况下，快速的光电流衰减表明载流子抽取效率高， 而较慢或多指数衰减则提示存在陷阱或 复合瓶颈。通过拟合瞬态得到的特征时间常数可以与 载流子寿命、传输通道， 甚至内部电容相关联。

TPC 通过加入 时间分辨维度，对 JV、Suns–Voc 和 Suns–Jsc 测量形成补充，使你能够“看到内部” 载流子在激发后如何立即运动。在本教程中，你将 配置并运行 TPC 仿真，生成瞬态电流轨迹，并 学习如何解读关键特征。

第 1 步：创建新的仿真

首先打开 新建仿真 窗口。在此示例中， 我们使用 有机 P3HT:PCBM 太阳能电池 （??， ??）。 但 TPC 流程是通用的，也可应用于任何钙钛矿或有机器件。 在继续之前，将项目保存到磁盘。

第 2 步：选择仿真模式

保存后，将打开主仿真窗口。通过在 仿真类型 菜单中选择 TPC 模式，将模拟器切换到该模式 （??）。 在此模式下运行仿真时，它将对光脉冲产生响应并生成光电流 瞬态。

要配置 TPC 实验，打开 Editors 功能区并选择 TPC（此处未展示）。这将打开配置窗口 （??）， 你可以在其中调整 脉冲宽度、脉冲强度 以及仿真的 时间分辨率。短而高强度的 脉冲更强调复合，而更长、更弱的脉冲突出传输限制。

第 3 步：查看结果

完成配置后，返回主窗口并点击 Play（或按 F9）。 运行完成后，打开 Output 选项卡 （??） 并找到 tpc.csv。该文件包含时间分辨的光电流 轨迹（??）。

你现在已经运行了 TPC 仿真，并得到了典型的光电流瞬态。 衰减动力学可直接反映电荷被抽取的速度、 是否存在陷阱，以及传输如何限制性能。为了获得更深的直觉， 可以尝试改变仿真参数：修改迁移率、陷阱密度或 复合速率都会显著影响瞬态的形状。