[实用新型]一种钙钛矿薄膜生长过程原位形貌及光谱分析仪

说明书

本实用新型涉及一种钙钛矿薄膜生长过程原位形貌及光谱分析仪，其包括：闪光氙灯、闪光氙灯控制器、光路转换组件、旋涂仪、光纤光谱仪、相机和数据处理终端；闪光氙灯与闪光氙灯控制器连接，由闪光氙灯控制器对闪光氙灯的光强和频率进行调节；光路转换组件设置在闪光氙灯的出射光路上，对光源方向进行调整，使得光线照射在位于旋涂仪上的钙钛矿薄膜样品上；光纤光谱仪的光线接收器固定在经过的钙钛矿薄膜样品反射后的光路上，对钙钛矿薄膜样品的吸收光谱进行检测，检测数据发送到数据处理终端进行处理，相机固定在旋涂仪正上方实现原位采集旋涂过程中的视频信息。本实用新型可以广泛应用于钙钛矿太阳能电池研究领域。

技术领域

本实用新型涉及一种钙钛矿薄膜生长过程原位形貌及光谱分析仪，属于钙钛矿太阳能电池研究领域。

背景技术

能源危机和环境污染问题已经成为阻碍经济发展的首要问题，也是世界各国关注的焦点。在众多新能源技术中，太阳能电池成为最具有应用前景的方向之一，其中有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池发展迅速，被誉为“光伏领域的新希望”，这主要得益于钙钛矿材料本身的良好的吸光性、弱的激子结合能和长的载流子扩散长度等诸多优点。

钙钛矿薄膜作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分，其薄膜质量直接影响太阳能电池的最终效率，高质量的钙钛矿薄膜是得到高效率太阳能电池的前提。钙钛矿薄膜的制备方法简单，一般包括旋涂法、连续沉积法、双源气相蒸发法、涂布法。其中实验室常用的方法为旋涂法，该方法的优点是操作简单，对实验设备要求低。缺点就是重复性差，不能得到质量均一的钙钛矿薄膜。现有的对钙钛矿薄膜进行形貌表征的技术手段通常是在钙钛矿薄膜旋涂制备完成后进行，不能在旋涂过程中实时观察钙钛矿的薄膜生长过程。如果在旋涂过程中能够实时原位的观察钙钛矿薄膜的成核、生长过程，对制备高品质的钙钛矿薄膜更具指导意义。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种钙钛矿薄膜生长过程原位形貌及光谱分析仪，该分析仪实现了对钙钛矿太阳能电池活性层生长过程的原位监测和分析，同时能够对钙钛矿薄膜的吸收光谱进行检测，实现了原位实时的钙钛矿薄膜结晶过程中的成分分析。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种钙钛矿薄膜生长过程原位形貌及光谱分析仪，其包括：闪光氙灯、闪光氙灯控制器、光路转换组件、旋涂仪、光纤光谱仪和数据处理终端；所述闪光氙灯与所述闪光氙灯控制器连接，所述闪光氙灯控制器对所述闪光氙灯的光强和频率进行调节；所述光路转换组件设置在所述闪光氙灯的出射光路上，对光源方向进行调整，使得光线照射在位于所述旋涂仪上的钙钛矿薄膜样品上；所述光纤光谱仪的光纤接收器设置在经所述钙钛矿薄膜样品反射后的光路上，对所述钙钛矿薄膜样品的吸收光谱进行检测，检测数据发送到所述数据处理终端。

进一步的，所述分析仪还包括一CCD相机，所述CCD相机固定设置在所述旋涂仪的正上方，对所述旋涂仪上方设置的钙钛矿薄膜样品进行实时原位成像，并发送到所述数据处理终端；其中，所述CCD相机的录像帧数为30-160FPS。

进一步的，所述光路转换组件包括第一反光镜组件、第二反光镜组件和凸透镜组件；所述第一反光镜组件设置在所述闪光氙灯的出射光路上，对所述闪光氙灯出射的白光脉冲的高度进行调整；所述第二反光镜组件设置在所述第一反光镜组件的出射光路上，用于将水平方向的白光脉冲调整为与水平面呈预设夹角的白光脉冲；所述凸透镜组件设置在所述第二反光镜组件的出射光路上，用于将与水平面呈预设夹角的白光脉冲进行聚焦后照射在位于所述旋涂仪上的钙钛矿薄膜样品上。

进一步的，所述第一反光镜组件与闪光氙灯的间距不大于30cm。

进一步的，所述第一反光镜组件包括第一固定杆、第一反光镜和第二两反光镜，所述第一反光镜和第二反光镜通过旋转接头可旋转地并排设置在所述第一固定杆上，所述第一反光镜将所述闪光氙灯的光源方向调整为垂直水平面向上，所述第二反光镜将垂直水平面向上的光线调整为水平方向后进入所述第二反光镜组件。