[发明专利]一种微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池电子寿命测量领域，尤其涉及一种小型，低价，测量精度较高的微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪。

背景技术

新型染料敏化太阳电池(DSC)和传统硅基太阳电池不同，独特的器件结构设计和不寻常的光电转换模式引起了广泛关注。DSC内部光生电子没有被有效收集而是与某些电子受体发生反应则产生了能量损失，这个过程即为复合过程。复合过程严重影响DSC光电转化效率。

DSC复合过程常常用电子寿命τ来表征。一般都采用电子寿命τ随着偏压V_oc的变化曲线ln(τ) vs(V_oc)来分析电池复合机理。研究发现在宽电势范围内，例如从电对的氧化还原电势直至半导体导带之间范围内，ln(τ) vs(V_oc)是一个非线性曲线。界面上电子转移过程中的重组能、表面态分布和氧化还原电势等参数都会影响电池复合过程，会导致不同形状的ln(τ) vs(V_oc)曲线。另外，通过TiO₂薄膜的导带、指数分布表面态、单能级表面态等复合源的贡献不同，也会导致ln(τ) vs(V_oc)曲线会呈现不同形状。这种非线性曲线能够反映出更多的电池复合过程信息，解释更多的复合机理。测试电子寿命τ有很多方法，开路电压衰减谱（OCVD）是一个可以同时得到多个电子寿命τ的先进测试方法。

微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪作为太阳电池研究中的必要专业设备，需求数量也越来越大。但是目前商业微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪价格普遍昂贵，整套商业微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪价格一般都在几十万甚至上百万元。这样昂贵的价格使得一些中小企业和实验室难以承受。目前商业微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪价格普遍昂贵，一般光伏实验室都有IV测试系统即测试装置。本发明提出以实验室IV测试系统为基础，设计出小型、低价、测量精度较高的微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型，低价，测量精度较高的微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪。本发明利用高精度的快门控制光路，准确度高，同时由于持夹装置的持夹距离可调，则可以测试不同大小的染料敏化太阳能电池电子寿命。

本发明的具体技术方案为：一种微型染料敏化太阳能电池电子寿命测试仪，主要包括快门、暗盒、太阳能电池持夹装置；其特征在于：暗盒为一个测试暗室，外界光无法进入，太阳能电池持夹装置设置在暗盒内部，用于持夹染料敏化太阳能电池，并且太阳能电池持夹装置本身与外界绝缘；快门设置在暗盒之上，用于控制光路，可在2-3ms内切断光源，快门和电子计时器连接并由电子计时器控制其开闭；信号采集处理装置与由太阳能电池持夹装置持夹的微型染料敏化太阳能电池相连，用于接收，处理样品检测时产生的光电压衰减信号，每10ms 采集一次数据。

进一步，快门为长方体，上下端分别设有一个大圆孔，高精度快门，快门在接受到闭合指令后可在2-3ms内关闭，并且在没有接受到打开的指令前一直处于闭合状态，在快门关闭时外界光不能进入暗盒，暗盒保持完全黑暗状态。

进一步，暗盒的顶端开有一个大圆孔，暗盒的大圆孔的直径大小略小于快门下端的大圆孔直径大小，暗盒的二个侧端开有二个用于导线通过的小圆孔，暗盒的底端设有内部的轨道，内部的轨道凸起，暗盒内部有并行轨道，并且在快门关闭的情况下外界的光无法进入。

进一步，太阳能电池持夹装置主要由主轴、夹片、螺栓组成；二个主轴内部有凹槽，二个夹片的尾部有凸起可以插入到凹槽内并可以上下移动，主轴下部也有凹槽与暗盒内部的凸起轨道相连接，在轨道上自由左右移动，微型染料敏化太阳能电池通过二边的螺栓固定在夹片上。

进一步，将快门和暗盒相连，使得快门的通光孔（大圆孔）和暗盒通光孔（大圆孔）对齐，并且快门的通光孔直径略大于暗盒通光孔；将快门和电子定时器相连，当定时器发出关闭的命令时，快门则在2-3ms内关闭，将光路切断，暗盒内部则无光进入，处于完全黑暗状态，在定时器没有发出打开的命令前，快门一直处于闭合状态，电子计时器由人控制。