基于可见光光诱导力显微镜的钙钛矿光伏薄膜纳米吸收特性可视化

太阳能电池材料的化学分析是可见光光诱导力显微镜的典型应用场景。在最新研究中，用户采用三元阳离子卤化物Cs₀.₀₅FA₀.₈₁MA₀.₁₄PbI₂.₅₅Br₀.₄₅（CsFAMA）钙钛矿视觉传感器进行分析，该传感器具备全可见光谱光伏特性与可重构响应能力，适用于自适应图像传感与传感器内机器学习视觉应用。当施加偏压时，电极-钙钛矿界面处的离子种类积累状态发生变化，进而改变光伏基质内部的电势分布，最终导致光吸收特性发生改变。

为观察离子迁移效应，研究采用PiFM探针作为电极对钙钛矿传感器施加应力电压，同时测绘650 nm波长的吸收强度。当薄膜施加-1V偏压（下图序列第二幅图像）时，吸收强度（通过PiFM信号强度推断）显著增加，表明有机阳离子在外部电场作用下从CsFAMA薄膜内部区域向表面区域迁移（图a）。当应力电压以0.2V步进从-1V降至0V时，束缚带正电离子的电场逐渐减弱，维持表面阳离子聚集的效果降低。相应地，部分离子在浓度梯度作用下回漂至CsFAMA层更深区域，导致最大PiFM信号强度与吸收面积同步减小。当应力电压极性反转时（图b），电场将有机阳离子从钙钛矿表面区域驱离，进一步降低吸收强度。最终0V电压下的图像与初始0V状态相似，表明电场诱导的离子迁移在CsFAMA钙钛矿薄膜中具有近乎完全的可逆性。