[发明专利]一种利用光致发光对钙钛矿薄膜检测的设备及其监测方法

说明书

本发明涉及一种利用光致发光对钙钛矿薄膜检测的设备，包括光致发光监测装置以及检测分析系统，光致发光监测装置包括激光源、伸缩透镜、单色仪、光电倍增管以及锁相放大器，伸缩透镜和单色仪设置在真空密封舱内，以及被蒸发控制系统控制的蒸发源。激光源发出的激光照射到真空密封舱内部的钙钛矿太阳能电池基片表面，使表面钙钛矿薄膜受激辐射产生激发光，激发光依次通过伸缩透镜、单色仪、光电倍增管以及锁相放大器后被输送至检测分析系统，检测分析系统反馈至蒸发控制系统，实现对钙钛矿薄膜的实时监测。本发明还提供使用该设备的方法。本发明通过监测钙钛矿薄膜的生产过程中的性能参数，控制其反应进程，提高各批次钙钛矿薄膜生产的重复性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产设备的技术领域，特别涉及一种利用光致发光对钙钛矿薄膜检测的设备及其监测方法。

背景技术

太阳能电池是一种光电转换器件，利用半导体的光伏效应将太阳能转化为电能。发展至今，太阳能发电已经成为除水力发电和风力发电之外最重要的可再生能源。现用于商业化的半导体有单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒等等，但大多能耗大、成本高。

近年来，一种钙钛矿太阳能电池受到广泛关注，这种钙钛矿太阳能电池以有机金属卤化物为光吸收层，其晶型结构为ABX₃型的立方八面体结构。此种材料制备的薄膜太阳能电池工艺简便、生产成本低、稳定且转化率高。自2009年至今，光电转换效率已从3.8%提升至23%以上，显示出巨大的商业价值。

各种钙钛矿太阳能电池薄膜成型工艺可分为两大类：溶液法和气相法。溶液法操作简便，但薄膜均一性、重复性差，影响电池的效率。气相法有双源共蒸发法、气相辅助溶液法、化学气相沉积（CVD）等方法，其中气相溶液辅助法可制备晶粒均一、晶粒尺寸大、表面粗糙度小的钙钛矿薄膜，但各批次的重复性有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用光致发光对钙钛矿薄膜检测的设备及其监测方法，通过监测钙钛矿薄膜的生产过程中的各类性能参数，控制其反应进程，提高各批次钙钛矿薄膜生产的重复性。

本发明是这样实现的，提供一种利用光致发光对钙钛矿薄膜检测的设备，包括光致发光监测装置以及检测分析系统，所述光致发光监测装置的光线监测数据传输至检测分析系统，所述光致发光监测装置包括激光源、伸缩透镜、单色仪、光电倍增管以及锁相放大器，所述伸缩透镜和单色仪设置在真空密封舱内，在所述真空密封舱内设置有加热钙钛矿太阳能电池基片的加热台，以及被蒸发控制系统控制的蒸发源，所述激光源设置在真空密封舱的外部，所述激光源发出的激光通过激光通道后照射到真空密封舱内部的钙钛矿太阳能电池基片表面，使沉积在所述钙钛矿太阳能电池基片表面的钙钛矿薄膜受激辐射产生激发光激发光通过伸缩透镜收集进入单色仪后被分解成单色光，该单色光通过光电倍增管转换成电信号后进入锁相放大器，经过锁相放大器放大的电信号输送至检测分析系统，所述检测分析系统的分析数据反馈至蒸发控制系统。

进一步地，所述激光通道包括滤光片、反射镜和通道透镜，所述激光光线通过滤光片进入激光通道后再经反射镜变化光路以及通道透镜转换汇集后照射到钙钛矿太阳能电池基片表面上。

进一步地，所述伸缩透镜通过连接杆的伸缩控制其自动伸缩。

进一步地，所述光致发光监测装置的测试次数与时间间隔由检测分析系统设置。

本发明是这样实现的，还提供上述的一项所述的利用光致发光对钙钛矿薄膜检测的设备的监测方法，包括以下步骤：

S1、所述钙钛矿太阳能电池基片放置在真空密封舱内，开启真空密封舱内的蒸发源对钙钛矿太阳能电池基片进行化学物质蒸镀加工；