[发明专利]一种钙钛矿电池工作过程中结晶状态原位探测设备及方法

权利要求书

1.一种钙钛矿电池工作过程中结晶状态原位探测设备，其特征在于，主要由腔体、真空泵、光源、恒温台(2)、X射线发生器、X射线探测器、探针(5)、电流电压记录仪组成；

所述真空泵、所述光源、所述X射线发生器、所述X射线探测器、所述电流电压记录仪位于所述腔体外；恒温台(2)的载物台、所述探针(5)位于所述腔体内；

所述真空泵与所述腔体相连接；

所述探测对象及电子负载组件放置在恒温台(2)的载物台上；

所述腔体为圆柱形，所述腔体包括主腔体(1)、上盖(3)；所述主腔体(1)与所述上盖(3)密封连接；主腔体(1)侧壁设置有窗口，所述窗口包括X射线射入窗口(8)、衍射光窗口(7)；所述X射线发生器发出X射线，所述X射线通过所述X射线射入窗口(8)照射至所述探测对象，照射至所述探测对象的X射线形成衍射光，所述衍射光通过衍射光窗口(7)到达所述X射线探测器；主腔体(1)侧壁还设置有通气孔(4)，通气孔(4)分别用于连接真空泵、以及摸拟环境气体的通入；主腔体(1)底部设置有透光孔，所述上盖(3)设置有视窗口(6)；所述光源产生光线，所述光线通过所述透光孔照射至所述探测对象；所述光源可以是太阳光模拟器，太阳光模拟器，光强为1000W/m²，频谱符合AM1.5；

所述探针(5)与载物台上的探测对象的正负极上相接，所述电流电压记录仪与所述探针(5)相接，用于记录探测对象的电流电压；

所述恒温台(2)包括载物台、热电偶、散热机构、温度控制器；所述载物台、所述热电偶、所述散热机构位于所述腔体内，所述温度控制器位于所述腔体外；所述热电偶、所述散热机构均与所述温度控制器相连接；所述温度控制器可调整恒温台(2)的环境温度，并使环境温度保持在设定的恒定温度；恒温台(2)温度可以恒定在-30℃～200℃；

所述探针(5)为微型探针，所述探针(5)与所述探测对象的正负极相接触，所述探针(5)与所述电流电压记录仪用于所述探测对象的电流-电压特性；

所述真空泵的真空度可达到0～10^-4Pa。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池工作过程中结晶状态原位探测设备，其特征在于，所述光源是模拟室内光光源，所述模拟室内光源为商业室内照明，色温为3000～6500K，辐照光谱可见范围为400～700nm。

3.根据权利要求1或2中的一种所述的钙钛矿电池工作过程中结晶状态原位探测设备，实施钙钛矿电池工作过程中结晶状态原位探测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，安装电池：

将探测对象钙钛矿太阳能电池、电子负载组件连接，连接后置于原位探测设备的载物台上；钙钛矿太阳能电池的正负极与探针(5)相接；连接探测设备相关控测部件，将上盖(3)与主腔体(1)密封；

步骤2，模拟环境：

模拟空气环境，根据原位探测给定的模拟空气环境要求，将含有氧气、水、氮气的空气通过通气孔(4)通入腔体，使探测对象处于设定的模拟空气环境中；

步骤3，光照：

模拟太阳光；开启太阳光模拟器，使太阳光模拟器产生的模拟太阳光由透光孔、载物台照射探测对象，根据原位探测给定的光强、频谱要求，设定太阳光模拟器的参数；

步骤4，调整温度：

按原位探测给定的环境温度，采用温度控制器设定热电偶所处环境的温度，使探测对象处于恒定的环境温度条件下；

步骤5，采集电流电压数据：

采用电流电压仪实时记录探针(5)测量结果，即记录探测对象正负极的电流值、电压值，对记录的电流值、电压值进行汇总，绘制为实时电流-电压特性曲线；

步骤6，采集结晶信息：

开启X射线发生器，使X射线透过腔体的X射线入射窗口照射至被测对象表面，由X射线探测器实时记录，并对采集的实时衍射光进行数据分析，得到探测对象的实时结晶状态，即实时结晶过程；

至此，得到摸拟工作环境条件下探测对象的实时结晶过程。

4.根据权利要求3所述的钙钛矿电池工作过程中结晶状态原位探测方法，其特征在于，所述模拟环境为模拟真空环境；

密封腔体各窗口，密封连接摸拟环境气体通入的通气孔(4)；启动真空泵，对腔体进行抽真空，至真空度为10^-3Pa～10^-4Pa。