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1. 什麼是 QFLS？(What is QFLS?) 定義： QFLS (Quasi-Fermi Level Splitting) 代表材料在光照下的「內部電壓上限」，直接反映材料內部的非輻射複合損失。 詳細說明： QFLS（準費米能階分裂）描述了光照下電子與電洞之間的非平衡態能階分布。它是一個定量的物理指標，數值等同於材料在理想狀態下（無電阻損耗時）所能達到的最大開路電壓 (iVoc)。- 視覺化品質地圖： 透過 QFLS 影像，您可以直觀地看到材料內部的「品質分布」— QFLS 數值越高的區域，代表缺陷密度越低，非輻射複合 (Non-radiative recombination) 損失越小。
- 預測潛力： 這讓研究人員能在電池製備完成前，就先預知材料的效率潛力。
- 應用價值： 將 Pseudo J-V 與真實 J-V (Real J-V) 疊合比較。
- 判斷依據： 若兩者重合度高，代表製程完美；若差距大（例如填充因子 FF 下降），則直接證明問題源自接觸電阻或傳輸層，而非材料本身。這能協助您快速篩選高潛力配方，大幅降低實驗試錯成本。
- 哪裡掉電壓？ 透過 QFLS Mapping，精準定位樣品邊緣或局部的低電壓熱點 (Hotspots)。
- 為什麼掉效率？ 結合 PL/EL 影像與 Pseudo J-V 分析，快速釐清效率損失是來自「材料內部缺陷」還是「介面能階不匹配 (Energy Alignment)」，加速研發迭代週期。
點此瞭解更多！QFLS準費米能階分裂如何決定你的光電元件效率極限？一次掌握從理論到實測的全方位指南！
特點
預測材料極限
3秒成像 (3-Second Imaging)：僅需 3 秒，即可獲取高解析度 QFLS 視覺化影像 (QFLS Visualization)，一眼看穿材料內部的均勻性與缺陷分布
2分鐘預測 (2-Minute Prediction)：僅需 2 分鐘，即可測得 擬態 J-V 曲線 (Pseudo J-V Curve)，在電池元件製備前，提前預測其理論效率極限與 iVoc
視覺化呈現
QFLS Image視覺化材料整體準費米能階分布情況，材料優劣一覽無遺
多模態功能
可量測QFLS、iVoc、Pseudo jv、PL image、PLQY、ELimage、EL-EQE…等太陽能電池的關鍵參數
對比分析：QFLS-Maper 與傳統檢測手法
傳統電性量測只能告知您「效率低」，卻無法解釋原因；而傳統 PL 影像雖然能顯示亮暗，卻無法量化「損失了多少電壓」。QFLS-Maper 突破了這些限制，透過 全場影像掃描 (Full-Field Scanning) 技術，不僅能視覺化呈現材料的均勻性，更能直接計算出排除電阻影響後的理論效率極限。以下是 QFLS-Maper 與傳統檢測手段的完整對比分析：
| 比較維度 | 傳統 PL 檢測 (Traditional PL) | QFLS-Maper 準費米能階檢測儀 |
|---|---|---|
| 核心測量指標 | 發光強度 (Intensity) 僅測量相對螢光計數（Counts / a.u.），無絕對物理意義。 | 準費米能階分裂 (QFLS / iVoc) 將螢光訊號轉換為絕對電壓值（Volts / eV），代表元件的開路電壓理論上限。 |
| 數據可比性 | 定性分析 (Qualitative) 數據受樣品厚度、表面粗糙度、幾何收光角度影響大，難以進行跨批次客觀比較。 | 定量分析 (Quantitative) 基於熱力學原理與 PLQY 絕對值校正，排除幾何干擾，數據可跨樣品、跨製程直接比較。 |
| 檢測速度 | 慢 / 單點量測 傳統光譜打點或簡單成像，若需換算 QFLS 通常需耗時的人工後處理。 | 極快 / 全場影像掃描 (Full-Field Scanning) • QFLS 影像：< 3 秒 • Pseudo J-V 預測：< 2 分鐘 |
| 可視化能力 | 明暗分佈圖 僅顯示發光強弱，無法直接判斷電壓損失程度。 | 電壓損耗地圖 (Voc Loss Map) 視覺化呈現電位分佈，精確顯示「哪裡掉電壓」及「為什麼掉效率」。 |
| 效率預測功能 | 無 / 需人工計算 通常不直接輸出元件效率預測。 | 內建 Pseudo J-V (擬態 J-V) 自動生成排除串聯電阻影響後的理想 J-V 曲線，預測效率極限與填充因子 (FF) 潛力。 |
| 應用深度 | 表面品質檢查 主要觀測缺陷多寡（如黑點、裂紋）。 | 損耗機制分析 (Loss Analysis) 區分損耗是來自「材料本質（非輻射複合）」還是「接觸介面（傳輸層問題）」。 |
| 數據輸出 | 原始光譜、強度影像。 | QFLS Map, iVoc 數值, Pseudo J-V 曲線, PLQY, EL-EQE, 原始光譜。 |
QFLS相關文章
規格
| 項目 (Item) | 規格參數 (Specification) |
|---|---|
| 掃描視野 / 類型 (FOV & Scan Type) |
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| 空間解析度 (Spatial Resolution) |
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| 光譜檢測範圍 |
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| 光學強度動態範圍 |
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| 光強控制精度 (Intensity Control) |
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| 量測速度 |
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QFLS-Maper 超越了傳統成像僅能「看見強弱」的侷限，透過嚴謹的光物理模型，將抽象的螢光訊號轉譯為具體的電學指標。為了協助您精準解讀測試數據，以下整理了系統輸出的核心參數定義，及其在材料篩選與元件優化過程中的實際應用價值：
| 輸出項目 (Term) | 中文名稱 | 標準化定義 (Definition) | 應用價值 (Value) |
|---|---|---|---|
| QFLS (Value) | 準費米能階分裂數值 | 描述光照下光生載子（電子與電洞）之間的非平衡態能階分布能量差 (eV)。 | 理論基礎 (Theoretical Basis)： 直接量化材料的熱力學電壓潛力，是計算 iVoc 的核心物理量。 |
| QFLS Image | 準費米能階分裂影像 | 利用螢光成像技術，將樣品各點的 QFLS 數值轉化為視覺化的偽彩圖。 | 視覺化 (Visualization)： 一眼掌握材料整體的均勻性，快速定位邊緣缺陷、低電壓死區 (Dead zone) 與熱點。 |
| iVoc | 隱含開路電壓 | 從 QFLS 數值推導出的理論開路電壓 (Implied Open-Circuit Voltage)。 | 材料快篩 (Screening)： 評估鈣鈦礦薄膜品質的黃金指標，反映材料在理想條件下的最大電壓輸出能力。 |
| Pseudo J-V | 擬態 J-V 曲線 | 基於 PLQY 與 QFLS 數據推算出的「無串聯電阻影響」的理想電流-電壓曲線。 | 預測極限 (Prediction)： 預測元件的理論效率上限。與真實 J-V 比較，可精準診斷傳輸層電阻導致的 FF 損失。 |
| PLQY | 光致發光量子產率 | 定義為發射光子數與吸收光子數的比率 (Photon emitted / Photon absorbed)。 | 量化復合 (Quantification)： 直接量化非輻射復合 (Non-radiative recombination) 的程度，數值越高代表缺陷越少。 |
| PLQY Image | 螢光量子產率影像 | 將 PLQY 數值進行空間成像，顯示樣品表面各點的發光效率分佈。 | 缺陷分佈 (Defect Mapping)： 直觀顯示非輻射復合中心的空間位置，判斷是局部點狀缺陷還是大面積均勻性問題。 |
| EL-EQE | 電致發光量子效率 | 在通電狀態下，量測元件發出的光子數與注入電子數的比率。 | 注入效率 (Injection Efficiency)： 評估完整元件 (Finished Devices) 的載子注入能力與複合狀況。 |
| EL Image | 電致發光影像 | 在通電激發下擷取的元件發光影像。 | 元件診斷 (Device Diagnostics)： 用於檢查電極接觸不良、裂紋 (Cracks) 以及局部短路 (Shunts) 等製程缺陷。 |
| In Situ PL | 原位時間解析螢光 | 針對樣品進行隨時間變化的原位 (In-situ) 螢光光譜或影像監測。 | 動態分析 (Dynamic Analysis)： 監測材料在光照或環境壓力下的衰退過程 (Degradation) 或相變行為 (Phase segregation)。 |
系統規格
應用領域
適用樣品類型 (Applicable Samples)
- 單接面 / 疊層鈣鈦礦太陽能電池 (Single-junction / Tandem Perovskite Solar Cells)
- 鈣鈦礦薄膜與半電池結構 (Perovskite Films & Half-cells)
- 新型光伏材料與鈍化層 (Passivation Layers)
1. 適用對象與研發價值 (Target Audience & Value)
QFLS-Maper 專為光伏領域的材料科學家與元件工程師設計，提供從「基礎材料篩選」到「完整元件失效分析」的標準化檢測方案。
| 適用對象 | 樣品型態 | 分析目的與價值 |
|---|---|---|
| 材料開發者 (Material Scientists) | 薄膜 / 半電池 (Thin Films / Half-cells) | 評估本質材料品質與鈍化效果： 在不需製作完整電池的情況下，直接量測鈣鈦礦層的缺陷密度與載子壽命潛力。利用 QFLS 數值量化材料在理想狀態下的最大開路電壓 (iVoc)。 |
| 元件工程師 (Device Engineers) | 完整元件 / 模組 (Devices / Modules) | 定位結構缺陷與介面損失： 評估完整電池結構下的電學表現。特別用於診斷因傳輸層 (ETL/HTL) 接觸不良、能階不匹配 (Energy Level Mismatch) 或介面複合所導致的額外 Voc 損失。 |
2. 典型使用流程：從篩選到診斷 (Typical R&D Workflows)
QFLS-Maper 針對不同研發階段，提供具備物理意義的標準化檢測邏輯，協助研究人員快速制定決策。
流程一：薄膜配方篩選 (Film Recipe Screening)
- 適用場景： 在不製作完整電池的情況下，快速評估鈣鈦礦吸光層本身的品質。
- 操作邏輯：
- 樣品準備： 將沉積在玻璃上的薄膜樣品 (Glass/Perovskite) 放入載台。
- 數據獲取： 掃描獲取 QFLS 影像與 PLQY 數值。
- 決策依據： 直接讀取 iVoc (隱含開路電壓)。若數值低於預期，代表材料內部缺陷密度過高，需調整前驅體配方或退火工藝，無需進行後續的傳輸層沉積。
流程二：介面與傳輸層優化 (Layer-by-Layer Interface Optimization)
- 適用場景： 判斷電子傳輸層 (ETL) 或電洞傳輸層 (HTL) 是否與鈣鈦礦層能階匹配，或是否造成介面複合損失。
- 操作邏輯： 採用逐層測試 (Layer-by-layer Testing) 策略，比較堆疊前後的數值變化：
- 基準線 (Baseline)： 先量測純鈣鈦礦層 (Glass/PVK) 的 QFLS 數值。
- 堆疊測試： 量測覆蓋傳輸層後的樣品 (例如 Glass/ETL/PVK)。
- 決策依據： 若堆疊後的 QFLS 數值顯著下降（與基準線相比），代表該傳輸層引入了嚴重的介面非輻射複合 (Interface Non-radiative Recombination)，需更換傳輸材料或進行介面鈍化處理。
流程三：完整元件失效分析 (Device Loss Analysis)
- 適用場景： 實體電池效率 (PCE) 低於預期，需要釐清是「材料不好」還是「電極接觸不好」。
- 操作邏輯：
- 理論極限測量： 使用 QFLS-Maper 測得該元件的 Pseudo J-V 曲線 (排除電阻影響的理想曲線)。
- 差異比對： 匯入該元件的真實電性量測數據 (Real J-V)。
- 決策依據：
- 若兩條曲線高度重合：代表元件結構良好，效率瓶頸在於材料本身的複合損失（需回到流程一優化配方）。
- 若 Real J-V 的填充因子 (FF) 顯著低於 Pseudo J-V：代表材料沒問題，損失主要來自串聯電阻 (Rs) 或載子傳輸障礙（需優化電極接觸或傳輸層導電率）。
QFLS相關研究
客戶實證
應用文獻
Yttrium oxide engineered substrate enables improved durability for perovskite solar cells
Haibing Wang, Yansong Ge, Wenlong Shao, Xingyu Xiong, Guang Li, Nengxu Li, Xuzhi Hu, Guoyi Chen, Kailian Dong, Wei Ai, Zixi Yu, Zhimiao Zheng, Chen Wang, Fang Yao, Xiaojuan Cao, Songzhan Li, Jianwei Zhao, Weijun Ke, Chen Tao, Yi Hou, Annamaria Petrozza & Guojia Fang
Published: 28 October 2025 https://doi.org/10.1038/s41467-025-64548-y
… The characterization of quasi-Fermi level splitting (QFLS) was conducted by QFLS-Maper (Enli Technology Co., Ltd). …
Reference to：QFLS-Maper
Unveiling the Myths of Co-Deposition of Hole Conductors and Perovskite Layers
Xi Yang, Kaifeng Jing, Hengyu Zhang, Qianyi Li, Dongyang Li, Patrick W. K. Fong, Zhenyi Ni, Zi Jing Wong, Gang Li, Guang Yang
First published: 08 December 2025 https://doi.org/10.1002/smll.202513227
… The EQE measurements were conducted using a QE-R3011 system from Enli Technology Co. The QFLS measurements were performed using a QFLS-Maper from Enli Technology Co. … recorded by an LED photoluminescence quantum yield measurement system (Enli Tech LQ-100) equipped with a Keithley 2400 Source Measure Unit.
Reference to：QFLS-Maper, QE-R, LQ-100
QFLS-Maper 常見問題與選型指南 (FAQ)
這裡整理了關於 QFLS-Maper 的核心功能、量測原理與數據解讀方式，協助您評估這套系統如何應用於光伏材料篩選與器件優化流程。
核心功能與應用場景
QFLS-Maper 主要解決什麼問題？為什麼需要它？
核心價值：加速材料篩選與缺陷定位。 傳統電性量測只能告訴你「電池效率低」，QFLS-Maper 則能透過影像化技術，直接告訴你「哪裡掉電壓（Voc loss）」以及「為什麼掉效率」。它整合了 QFLS（準費米能階分裂）、PLQY 與 PL/EL 影像，能快速將非輻射復合損失（Non-radiative recombination loss）可視化。相比傳統打點量測，這能讓你一眼看穿樣品均勻性，對開發配方、優化鈍化或試量產都更有效率。
一次量測需要多久？適合高通量（HTP）篩選嗎？
適合。系統設計初衷即為配合快速迭代的研發節奏。 單點或快速成像模式下，典型輸出時間約在 3 秒等級；若進行高解析度的大面積 Mapping，流程通常在分鐘級別完成。這意味著您可以在一天內篩選數十至上百個樣品，快速建立「製程參數 vs. 光電品質」的資料庫，大幅縮短製程窗口（Process Window）的探索時間。
QFLS-Maper 只能量測電池器件嗎？薄膜樣品可以測嗎？
兩者皆可，且應用目的不同：
- 薄膜（Films）： 用於評估本質材料品質與鈍化效果。例如鈣鈦礦層的缺陷密度或載子壽命潛力。
- 器件（Devices）： 用於評估完整結構下的電學表現。特別是用來定位因為傳輸層（ETL/HTL）接觸不良或界面復合所導致的額外電壓損失。
技術原理與數據解讀
什麼是 QFLS Map？它跟一般的 PL 螢光影像有什麼不同？
PL 看「發光強弱」，QFLS Map 看「電壓潛力」。 一般的 PL（光致發光）影像強度容易受到樣品厚度、表面粗糙度或光學收光效率影響，難以直接跨樣品比較。QFLS Map 則是基於熱力學原理，將螢光訊號轉換為「準費米能階分裂（Quasi-Fermi Level Splitting）」數值，也就是該點在開路狀態下所能達到的內部電壓上限。這是一個定量的物理指標，能讓您在不同批次、不同製程條件下，客觀比較樣品的 Voc 潛力與非輻射損失分佈。
Pseudo J-V (Implied J-V) 是什麼？對研發有什麼幫助？
這是一張「排除電阻影響後」的理想 J-V 曲線。 Pseudo J-V 利用光學訊號推算出器件在沒有串聯電阻（Rs）影響下的理論電流-電壓特性。
- 應用情境： 當實測效率（PCE）偏低時，對照 Pseudo J-V 與真實 J-V 曲線，若兩者重合度高，代表問題出在材料本身的復合（Recombination）；若兩者差距大（例如 FF 顯著下降），則問題通常源自接觸電阻或傳輸層的載子傳輸障礙。這能幫您快速釐清優化方向是該「改配方」還是「修介面」。
什麼時候該用 PL？什麼時候該用 EL？
系統支援這兩種模式，建議依據測試目的切換：
- PL（光致發光）： 非接觸式量測。適合在半成品/薄膜階段檢查材料品質、結晶均勻性與鈍化層缺陷。
- EL（電致發光）： 接觸式量測（需通電）。適合在成品階段檢查注入效率、電極接觸狀況以及因電流注入引起的局部熱點或分流（Shunt）路徑。
在什麼情況下，用 PLQY 推算 QFLS 的結果可能不準？
這通常發生在不符合「詳細平衡原理（Detailed Balance）」或「互易關係（Reciprocity）」的特殊樣品上。 常見干擾因素包括：
- 相分離（Phase Separation）： 混合鹵素鈣鈦礦中出現低能隙富集區。
- 能量漏斗效應（Charge Funnelling）： 載子被引導至特定發光中心，導致發光效率與全域載子濃度脫鉤。
在這些極端物理情境下，光學讀數與電學電位之間的轉換公式可能需要修正，判讀數據時需參照光譜特徵謹慎評估。
輸出規格與採購評估
QFLS-Maper系統會輸出哪些圖表與數據？
為了方便後續分析與發表，系統提供多層次的數據格式：
- 影像圖資（Maps）： QFLS Map、Voc loss Map、PL/EL Intensity Map。
- 量化數據（Data）： 絕對光譜數據、PLQY 數值、Pseudo J-V 曲線參數（i-Voc, i-FF）。
- 原始檔案（Raw）： 支援 CSV 與通用影像格式導出，方便匯入 Origin、Python 或 MATLAB 進行二次處理。
我該如何評估這套系統是否適合我的實驗室？
您只需要確認以下 4 點需求，我們即可協助判斷：
- 樣品型態： 純薄膜、半電池還是完整封裝器件？
- 尺寸範圍： 一般實驗室小片（如 1×1 cm）還是模組級大面積？
- 目標波段： 研究的材料能隙範圍（例如鈣鈦礦、矽基、CIGS 或疊層電池）。
- 關鍵指標： 您最想解決的問題是「提升 Voc」、「改善均勻性」還是「分析 FF 損失」？
專家觀點：如何利用 QFLS-Maper 找到 Voc 損失的根因？
如何利用 QFLS-Maper 找到 Voc 損失的根因？
我們建議採用「定位→光譜→關聯」的三步分析法：
- 定位： 先看 QFLS Map，圈出電壓偏低的異常區域（ROI）。
- 光譜： 比較該區域與正常區域的 PL 光譜與 Pseudo J-V 差異，判斷是缺陷密度高（PLQY 低）還是能隙變動。
- 關聯： 將影像特徵與製程參數（如退火溫度、塗佈轉速）進行回歸分析，鎖定造成非均勻性的製程變因。
QFLS-Maper 準費米能階檢測儀 共有 1 則評價
a265 –
QFLS準費米能階