【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光伏測量，具體涉及一種光伏電池性能原位高通量表征裝置及方法。
技術介紹
1、近年來，鈣鈦礦、有機光伏等新型高效光伏電池技術得到了廣泛研究，穩定性是阻礙商業化的一個主要挑戰。水、氧氣、溫度、紫外線，包括器件運行電壓對器件的穩定性會產生一定的影響，原位實時檢測光伏器件的綜合光電性能具有重要的意義。現有技術中已經存在了一些原位測試裝置和方法，如中國專利cn201811342609.1，涉及一種利用光致發光對鈣鈦礦薄膜檢測的設備，包括光致發光監測裝置以及檢測分析系統，通過監測鈣鈦礦薄膜的生產過程中的性能參數，控制其反應進程，提高各批次鈣鈦礦薄膜生產的重復性；中國專利cn202211367660.4，揭示了一種鈣鈦礦電池工作過程中結晶狀態原位探測設備及方法，實現鈣鈦礦光伏電池在不同溫度、不同氣氛條件下工作過程中的薄膜結構、電流-電壓特性曲線的實時耦合對應變化的探測；中國專利cn202211205101.3，描述了一種全無機鈣鈦礦太陽能電池機制的原位監測方法及系統，通過激光光源對工作狀態下的太陽能電池進行輻照和拉曼光譜掃描，同時采集拉曼光譜，并對電池的光伏性能進行檢測，對獲得的拉曼光譜和相應的i-v伏安特性曲線進行數據處理分析，實現對全無機鈣鈦礦太陽能電池內部界面的原位實時表征。
2、但現有技術的上述測量裝置均存在測量參數單一，對外場條件控制有限，無法實現多外場條件疊加下的綜合測試的缺點，而且在多項測試需求下，無法對樣品進行并行測試，測試效率低。因此，需要提供一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，以提高樣品測量效率。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中的測量裝置測量參數單一、測量效率低等技術問題，本專利技術提出了一種光伏電池性能原位高通量表征裝置及方法，以實現一體化的j-v測試、顯微穩態光致發光成像測試、顯微瞬態熒光成像測試，獲得光伏電池相關光學和電學參數信息。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，包括：控制單元、j-v測試系統、顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統、多外場控制系統和高通量樣品腔，所述高通量樣品腔固定設置在二維平移臺上，所述二維平移臺固定設置在大行程線性位移臺上；
3、所述高通量樣品腔包括樣品室，所述樣品室內設置有多個樣品容置位，所述樣品室上方設置有用于密封樣品室的石英玻璃罩，所述高通量樣品腔腔壁上設置有用于調節濕度和氣氛的進氣口；
4、所述大行程線性位移臺用于將所述高通量樣品腔移動至j-v測試系統或顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統；所述j-v測試系統用于對所有待測樣品進行并行j-v測試以得到其電學參數，所述顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統用于測量得到待測樣品的顯微穩態光致發光光譜和瞬態熒光光譜；所述二維平移臺用于二維移動所述高通量樣品腔使其內的光伏電池測試區域對準測量位置；所述多外場控制系統用于控制所述高通量樣品腔內的溫度、光照、濕度和氣氛，所述j-v測試系統還用于控制所述高通量樣品腔內樣品的電壓。
5、所述顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統包括：第一激光器、第二激光器、分光鏡、光電倍增探測器，分光組件、相機、ccd、時間相關單光子計數器，所述第一激光器輸出的連續激光或第二激光器輸出的脈沖激光經分光鏡后，垂直入射至樣品室內的待測樣品表面，待測樣品表面發出的光被分光組件分為三束，其中一束被所述光電倍增管接收，另一束被所述ccd接收，第三束被所述相機接收；
6、光致發光光譜測量時，所述時間相關單光子計數器用于根據ccd檢測到的光致發光與第一激光器輸出連續激光之間的時間間隔，生成光致發光光譜；瞬態熒光光譜測量時，所述時間相關單光子計數器用于根據光電倍增探測器檢測到的熒光光子與第二激光器輸出脈沖激光之間的時間間隔，生成瞬態熒光光譜。
7、所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，還包括二維位移臺掃描控制器，所述二維位移臺掃描控制器用于控制所述二維平移臺的移動；
8、所述相機用于觀測樣品表面形貌，所述控制模塊用于根據相機的圖像，通過所述二維位移臺掃描控制器控制所述二維平移臺移動使所述高通量樣品腔內的光伏電池使其測試區域對準測量位置。
9、所述第一激光器為連續激光器，第二激光器為皮秒脈沖激光器。
10、所述j-v測試系統包括：光照控制模塊、快門、太陽光模擬器，所述光照控制模塊用于控制太陽光模擬器用發出連續光譜照射高通量樣品腔內樣品，所述快門用于控制太陽光模擬器進行光暗循環。
11、所述多外場控制系統包括溫度控制模塊、濕度控制模塊和氣氛控制模塊；
12、所述高通量樣品腔內設置有溫濕度傳感器、第一電路板和第二電路板，所述第一電路板上設置有多個樣品容置位，底部設置有peltier元件；所述樣品容置位外側設置有與待測樣品配合的彈簧加載金引腳；所述第一電路板上還設置有第一fpc排線；所述第二電路板上設置有第二fpc排線和與第二fpc排線連接的牛角接口；所述牛角接口用于連接j-v測試系統；第一fpc排線與所述第二fpc排線連接，進而實現待測樣品與j-v測試系統的電連接；
13、所述溫濕度傳感器的輸出端與所述溫度控制模塊和濕度控制模塊的輸入端連接，所述溫度控制模塊的輸出端與所述peltier元件連接；
14、所述高通量樣品腔上的通氣孔上設置有第一管道和第二管道，所述第一管道用于連接干燥氣體管線，所述第二管道用于連接水蒸氣，氣氛控制模塊和濕度控制模塊的輸出端分別與第一管道和第二管道上的壓力閥連接，用于控制所述高通量樣品腔內的氣氛壓強和濕度。
15、所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，包括多個高通量樣品腔，各個高通量樣品腔均固定設置在所述二維平移臺上，所述二維平移臺為步進小于100nm的x-y精密位移臺。
16、此外，本專利技術還提供了一種光伏電池性能原位高通量表征方法，基于所述的裝置實現，包括以下步驟：
17、步驟1：控制大行程線性位移臺移動，將高通量樣品腔移動至顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統或j-v測試系統的測量位置；
18、步驟2：設定樣品腔內的外場條件，通過顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統或j-v測試系統分別進行測量；
19、其中，移動至顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統的測量區域進行測量的方法如下：
20、步驟2.1.1：控制二維平移臺移動，實現待測樣品與顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統的激光光斑對準；通過顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統獲得樣品的穩態光致發光光譜和瞬態熒光光譜；
21、步驟2.1.2：控制二維平臺移動，實現其他待測樣品與顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統的激光光斑對準，重復測量直至得到所有樣品的穩態光致發光光譜和瞬態熒光光譜；
22、移動至j-v測試系統的測量區域進行測量的方法如下：
23、步驟2.2.1：控制二維平臺移動，實現高通量樣品腔與至j-v測試系統的測量區本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，包括：控制單元、J-V測試系統、顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統、多外場控制系統和高通量樣品腔，所述高通量樣品腔固定設置在二維平移臺上，所述二維平移臺固定設置在大行程線性位移臺上；
2.根據權利要求1所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，所述顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統包括：第一激光器、第二激光器、分光鏡、光電倍增探測器，分光組件、相機、CCD、時間相關單光子計數器，所述第一激光器輸出的連續激光或第二激光器輸出的脈沖激光經分光鏡后，垂直入射至樣品室內的待測樣品表面，待測樣品表面發出的光被分光組件分為三束，其中一束被所述光電倍增管接收，另一束被所述CCD接收，第三束被所述相機接收；
3.根據權利要求2所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，還包括二維位移臺掃描控制器，所述二維位移臺掃描控制器用于控制所述二維平移臺的移動；
4.根據權利要求2所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，所述第一激光器為連續激光器，第二激光器為皮秒脈沖激光器。
<...【技術特征摘要】
1.一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，包括：控制單元、j-v測試系統、顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統、多外場控制系統和高通量樣品腔，所述高通量樣品腔固定設置在二維平移臺上，所述二維平移臺固定設置在大行程線性位移臺上；
2.根據權利要求1所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，所述顯微穩態光致發光/瞬態熒光成像系統包括：第一激光器、第二激光器、分光鏡、光電倍增探測器，分光組件、相機、ccd、時間相關單光子計數器，所述第一激光器輸出的連續激光或第二激光器輸出的脈沖激光經分光鏡后，垂直入射至樣品室內的待測樣品表面，待測樣品表面發出的光被分光組件分為三束，其中一束被所述光電倍增管接收，另一束被所述ccd接收，第三束被所述相機接收；
3.根據權利要求2所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，還包括二維位移臺掃描控制器，所述二維位移臺掃描控制器用于控制所述二維平移臺的移動；
4.根據權利要求2所述的一種光伏電池性能原位高通量表征裝置，其特征在于，所述第一激光器為連續激光器，第二激光器為皮秒脈沖激光器。
5.根據權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：梁夢楠，嚴冬，任杰林，馬春林，朱偉聰，
申請(專利權)人：佛山大學，
類型：發明
國別省市：
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