一种适用于铁电光伏材料的测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于铁电光伏材料的测量系统，适用于铁电光伏材料的光电性能和铁电性测量，主要解决现有技术光电性能和铁电性难以同时测量的技术问题。所述系统包括：直流电源，任意波形发生器，电压表，电流表，探针台，可调光源，数据采集装置和显示装置。该系统能够实现对材料的光电性能和铁电性的原位测量，能够同时对某一材料进行光电性能与铁电性能的原位测量；可根据材料特性更换直流电源，实现较大的外加电场。

A Measurement System for Ferroelectronic Photovoltaic Materials

【技术实现步骤摘要】
一种适用于铁电光伏材料的测量系统
本专利技术涉及材料电学性质测量领域，特别涉及到具有铁电光伏效应材料的光电性能与铁电性测量。
技术介绍
反常光伏效应很多时候也被称为铁电光伏效应(ferroelectricphotovoltaiceffect,FEPV)，这是由于其首次发现于BaTiO3这一铁电材料之上。种光伏效应的“反常”具体表现在无需类似p-n结的异质结构，在单一单晶材料上即可产生光伏效应。同时由于其中能隙仅仅影响材料吸光性能，而与材料的开路电压等无关，因此在FEPV器件中常常可以观测到数倍于能隙的巨大开路电压。一直以来，有关铁电光伏效应的原理被解释为体相光伏效应(bulkphotovoltaiceffect,BPV)。这种效应的产生源自铁电材料自发极化的特性，材料内部在极化偶极矩的作用下出现极化感生电场(polarization-inducedinternalelectricfield)。与此同时，借助外建电场、外加应力或取向生长等手段，铁电体内的极化偶极矩可以被调整至同一方向。如果这时接受光照，光子激发出的电子空穴对在内建的极化感生电场下可以被分离，并沿着极化方向传输。由于在铁电光伏效应中光电压(电流)的产生与能隙大小无关，故开路电压理论上可以远远大于能隙大小。目前，铁电光伏在提高太阳能电池的光电转化效率上有极大应用前景，但目前设备均为单一的光电性能测试或铁电性能测试，难以实现材料的光电性能和铁电性的原位测量。为进一步研究材料微观上的极化对光电性能影响，提供一种光电性能和铁电性原位测量系统很有必要。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决现有技术中铁电性测量与光电性能测量无法同时原位实现的问题，提供了一种光电性能和铁电性原位测量系统。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适用于铁电光伏材料的测量系统，包括直流电源、任意波形发生器、电压表、电流表、探针台、可调光源、数据采集装置和显示装置。直流电源的正极连接任意波形发生器的一端，任意波形发生器另一端串联连接电流表，电流表串联连接探针台的一端，探针台的另一端连接直流电源的负极，探针台并联连接电压表，电流表和电压表均连接数据采集装置和显示装置，探针台上设有样品，样品的上端设有可调光源。直流电源，任意波形发生器用于产生铁电性测试时所需要三角波；电压表，电流表，数据采集装置用于实现测试时电压电流的数据采集，模数转换及数据记录；探针台用于放置样品并在指定位置插入探针充当电极；可调光源为光电测试提供指定功率的光照。优选的，探针台所用探针为铍铜材质探针，拥有较好的弹性与导电性。将探针扎在材料所需测试区域，将任意波形发生器输出与探针相连。优选的，探针上可根据需求涂抹液态金属以增大接触面积。优选的，可调光源为宽谱光源。宽谱光源能够提供频率更广，种类更多的光,丰富测量系统的功能。优选的，数据采集装置配备前端放大器，以增强测量精度。相对于现有技术，本专利技术技术方案取得的有益效果是：适用于铁电光伏材料的光电性能和铁电性原位测量，效果一：能够同时对某一材料进行光电性能与铁电性能的原位测量；效果二：可根据材料特性更换直流电源，实现较大的外加电场。附图说明图1：各设备连接示意图；图2：任意波形发生器产生电压波形；图3：典型具有铁电性样品位移电流曲线；图4：铁电体电滞回线；图5：具有光电效应的样品的开关响应。附图中，1、直流电源；2、任意波形发生器；3、可调光源；4、探针台；5、样品；6、数据采集装置和显示装置；图中电流表电压表已用标准图例标出。具体实施方式为了使本专利技术的目的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本专利技术进行进一步详细说明，应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。实施例1如图1-图5所示，本实施实例提供一种适用于铁电光伏材料的测量系统，适用于铁电光伏材料的光电性能和铁电性原位测量系统，包括直流电源，任意波形发生器，电压表，电流表，探针台，可调光源，数据采集装置和显示装置。直流电源的正极连接任意波形发生器的一端，任意波形发生器另一端串联连接电流表，电流表串联连接探针台的一端，探针台的另一端连接直流电源的负极，探针台并联连接电压表，电流表和电压表均连接数据采集装置和显示装置，探针台上设有样品，样品的上端设有可调光源。直流电源，任意波形发生器用于产生铁电性测试时所需要三角波；电压表，电流表，数据采集装置用于实现测试时电压电流的数据采集，模数转换及数据记录；探针台用于放置样品并在指定位置插入探针充当电极；可调光源为光电测试提供指定功率的光照。在本实施例中，探针台所用探针为铍铜材质，拥有较好的弹性与导电性。在本实施例中，探针上可根据需求涂抹液态金属以增大接触面积。在本实施例中，可调光源为宽谱光源，宽谱光源能够提供频率更广，种类更多的光,丰富测量系统的功能。在本实施例中，上述数据采集装置需配备前端放大器，以增强测量精度。本实施例的测量系统的使用方法,包括:利用探针台，将探针扎在材料所需测试区域，将任意波形发生器输出与探针相连。铁电性测量：预先施加一固定电压使极化方向指向同一方向，后再样品两端施加一预先编程的三角波电压(如图2所示)。若样品为铁电体，其得到的电流曲线形状如图2所示，可以看出，其在正向或反向第一个三角波电压峰值之前出现位移电流，而在正向或反向第二个三角波基本无信号。两峰对应的电流相减即可消去电阻效应引起的泄漏电流，得到纯位移电流。利用下式，经过简单积分即可得到电滞回线(如图4)。光电性能测量：以固定频率开关可调光源，若该材料有光电性能，即可得到如图5所示的典型的开关电流。本专利技术方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于铁电光伏材料的测量系统，其特征在于：包括直流电源、任意波形发生器、电压表、电流表、探针台、可调光源、数据采集装置和显示装置；直流电源的正极连接任意波形发生器的一端，任意波形发生器另一端串联连接电流表，电流表串联连接探针台的一端，探针台的另一端连接直流电源的负极，探针台并联连接电压表，电流表和电压表均连接数据采集装置和显示装置，探针台上设有样品，样品的上端设有可调光源。

【技术特征摘要】
1.一种适用于铁电光伏材料的测量系统，其特征在于：包括直流电源、任意波形发生器、电压表、电流表、探针台、可调光源、数据采集装置和显示装置；直流电源的正极连接任意波形发生器的一端，任意波形发生器另一端串联连接电流表，电流表串联连接探针台的一端，探针台的另一端连接直流电源的负极，探针台并联连接电压表，电流表和电压表均连接数据采集装置和显示装置，探针台上设有样品，样品的上端设有可调光源。2.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯子杰，游雨蒙，潘强，苗书荣，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32