1. 瞬態光電流（TPC）

(1) 定義：在光脈沖激發下，材料或器件中產生的瞬時電流及其衰減過程。光生載流子（電子和空穴）在電場作用下分離形成電流，衰減動力學反映載流子遷移率、復合機制及陷阱態等信息。

(2) 測試原理：測試時，器件與一個小阻值的采樣電阻并聯，脈沖光照射器件產生光生載流子，形成瞬態電流。示波器采集采樣電阻兩端的電壓信號，通過歐姆定律將其轉化為瞬態電流信號。

2. 瞬態光電壓（TPV）

(1) 定義：光激發導致材料或器件兩端產生的瞬時電壓及其衰減。電壓變化與載流子積累、界面電荷轉移及復合過程相關，常用于分析開路條件下的電荷行為。

(2) 測試原理：器件處于開路狀態，使用一定強度的白光LED光源作為偏置光，另一束脈沖激光器激發產生擾動光電壓。示波器采集瞬態光電壓的衰減曲線。

3. 瞬態光電荷（TPQ）

(1) 定義：當光照射到半導體或光敏材料時，光子能量被吸收，導致電子從價帶躍遷到導帶，形成電子-空穴對（即光生電荷）。

(2) 測試原理：這些電荷載流子的產生、分離、遷移和復合過程是動態的（隨時間變化），TPQ技術通過捕捉這些瞬時變化來研究材料的光電性能。

4. 電荷抽取（CE）

(1) 定義：通過特定手段（如電壓脈沖或光照關閉）快速提取材料中的光生電荷。

(2) 測試原理：光照停止后，通過外加電場或電路迅速抽取出未復合的電荷。通過測量提取的電荷量或時間，評估電荷的提取效率和復合損失。

5. 開路電壓上升沿與下降時間（Voc Rise and Decay）

(1) 定義：Voc Rise：指在光激發后，太陽能電池或光電器件的開路電壓從初始值上升到所需的時間。Voc Decay：指在光激發停止后，開路電壓從大值下降到初始值所需的時間。

(2) 測試原理：在光激發條件下，測量開路電壓隨時間的變化，快速的上升時間通常意味著光生載流子能夠迅速被分離并積累在器件的兩端，反映了器件具有高效的光生載流子分離能力；在光激發停止后，測量開路電壓隨時間的變化，較慢的下降時間表明光生載流子在器件中具有較長的壽命，即復合過程較慢，這通常意味著器件具有較低的復合率。

1. TPC分析

(1) 電流衰減曲線常用指數函數擬合（如 I(t)=I0e?t/τ），提取時間常數τ，關聯載流子壽命。

(2) 初始電流幅值反映載流子生成效率及遷移率。

2. TPV分析

(1) 電壓衰減可能涉及多指數過程，反映不同復合路徑（體相/界面復合）。

(2) 衰減速率與載流子擴散長度、缺陷密度相關。

3. TPQ分析

(1) TPQ測試可以估算載流子濃度。結合器件的幾何結構和材料特性，可以從光電荷信號的幅度推導出載流子濃度。

(2) TPQ數據中的衰減曲線可以用來分析載流子的復合壽命。通過擬合衰減曲線，可以獲得載流子的復合速率常數和壽命。

4. CE分析

(1) 通過測量器件中提取的總電荷量來評估電荷收集能力。

(2) 電荷提取時間的快慢反應電荷運輸效率和器件響應速度。

5. 開路電壓上升沿與下降時間（Voc Rise and Decay）

(1) 通過擬合曲線，計算Voc Rise和Voc Decay的時間常數，這些常數反映了載流子的生成和復合速率。

(2) 通過Voc Decay曲線的形狀和時間常數，分析器件中的復合機制，如雙分子復合、陷阱輔助復合等。

(3) 通過Voc Decay時間，估算光生載流子的壽命，這對于評估器件的性能至關重要。

6. 總結

(1) 測量對象：TPC測量的是電流信號；TPV測量的是電壓信號，可能更廣義，涵蓋電荷密度、分布及動力學的量化分析；TPQ主要測量光生電荷的生成和傳輸特性；CE主要測量光生電荷載流子的密度和遷移率；Voc Rise和Voc Decay主要測量光生載流子的生成和復合。

(2) 反映信息：TPC更側重于載流子的傳輸和抽取效率；TPV則更側重于載流子的復合過程；TPQ技術通過捕捉這些瞬時變化來研究材料的光電性能；CE側重于測量光生電荷載流子密度和遷移率；Voc Rise和Voc Decay測重反映光生載流子的生成和復合特性。

(3) 應用場景：TPC常用于研究光生電荷的傳輸和分離效率，適用于分析太陽能電池等光電器件的光電轉化過程；TPV則常用于研究載流子的復合機制，適用于分析半導體材料和器件的載流子動力學；TPQ常用于電荷分布不均或界面電荷積累的場景，如異質結、缺陷態材料；CE適用于研究太陽能電池、光探測器等光電器件的電荷傳輸和復合特性；Voc Rise和Voc Decay：主要用于評估光電器件的載流子生成、積累和復合特性。

(4) 共同目標：這幾種技術都用于研究光電器件中的光生載流子行為，幫助評估器件的光電轉換效率和穩定性。

(5) 互補性：通過結合使用CE、TPC、TPV、TPQ和Voc Rise and Decay，可以更全面地了解光生載流子的生成、傳輸、積累和復合過程。

1. 太陽能電池：優化電荷傳輸層、界面工程（如鈣鈦礦電池中TPV揭示界面復合）。

2. 光探測器：評估響應速度與載流子遷移率。

3. 光催化：研究光生電荷分離效率及催化活性位點。

4. 新型半導體材料（如鈣鈦礦、二維材料）：評估缺陷態對電荷行為的影響。

1. 設備需求

(1) 脈沖光源（如納秒/飛秒激光器）提供短光脈沖。

(2) 快速響應檢測系統（示波器、鎖相放大器）捕獲瞬態信號。

(3) 樣品需制備成器件（如太陽能電池結構），電極接觸良好以減少噪聲。

2. 測試條件

(1) TPC：通常在短路或施加偏壓下測量電流瞬態。

(2) TPV：在開路條件下測量電壓變化，避免外部電路干擾。

(3) TPQ：使用短脈沖激光（如飛秒或納秒激光）激發材料，瞬間產生光生電荷，通過電極或探針測量材料表面或內部的電壓或電流信號隨時間的變化（即瞬態響應）。

(4) CE：通常在反向偏置或零偏置條件下進行，通過施加脈沖電壓或光激發，測量電荷抽取電流。

(5) Voc Rise：在光激發條件下測量，關注的是電壓的上升過程；Voc Decay：在光激發停止后測量，關注的是電壓的下降過程。

TranPVC 900集成了CE、TPC、TPV、TPQ和Voc Rise and Decay等多種測量模式，方便用戶在同一設備上進行多種測試。具有高度集成化、自動化等特點。

1. 典型TPV、TPC測試

(1) 不同樣品TPC

相關信息：載流子遷移速度、光電流、Isc。

(2) 不同光強TPV

表征信息：載流子復合壽命、光電壓壽命光強依賴關系。

2. TPV測試

(1) 不同光強TPV

(2) 不同測試模式TPV

表征信息：載流子壽命、光電壓、Voc、Voc光強依賴關系、載流子壽命光強依賴關系、Voc載流子壽命依賴關系。

3. CE（電荷抽取）測試

(1) 不同光強CE

表征信息：載流子密度、光電荷、載流子密度光強依賴關系。

4. TPV、CE（電荷抽取）測試

(1) 不同光強TPV與CE

(2) 不同測試模式TPV

表征信息：載流子壽命、光電壓、Voc、載流子密度、光電荷、Voc光強依賴關系、載流子壽命光強依賴關系、Voc與載流子壽命關系、載流子密度與載流子壽命關系、載流子密度光強依賴關系等。

5. Voc rise and decay、TPV、TPQ（瞬態光電荷）測試

(1) Voc上升與衰減、TPV、TPQ

表征信息：載流子復合壽命及過程，包括Voc rise and decay 模式（大信號）、TPV模式（微擾）、TPQ模式（復雜復合過程，如快與慢的過程）獲得的相關信息。