一种太阳能电池光电流成像的新方法技术

本发明专利技术提出一种太阳能电池光电流成像的新方法，该方法将激光束通过光纤耦合进入扫描振镜，再通过扫描透镜进入显微镜内，经显微镜物镜聚焦到太阳能电池上，将导电探针分别扎到太阳能电池的正极和负极，探针另一端接数字源表形成导电通路，数字源表显示所测太阳能电池的电流值，并通过Labview控制软件读取激光扫描样品每一点的位置和其对应激发的电流值，从而实现太阳能电池的光电流成像。本方案运用的二维振镜系统包括可以进行角度调节的振镜X和振镜Y，通过电机对振镜X和振镜Y的角度调整能够改变出射光方向，使光束移动扫描样品，这可以使出射光通过显微镜物镜照射到太阳能电池全表面，大大提升了太阳能电池光电流成像测试的准确率。的准确率。的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池光电流成像的新方法


[0001]本专利技术涉及光电流成像
，具体涉及一种太阳能电池激光扫描光电流成像的技术。

技术介绍

[0002]光电流扫描成像系统，是一种用于检测材料光电流强度分布的专用设备，它既可以用来测量光电材料的光电响应信号，又可以用来表征材料的光电性质。光电流成像系统将光电材料对于光信号响应的不均匀性以可量化且可视化的方式显示出来。通过该系统，可以研究太阳能电池在实际工作条件下的性能，在宏观和纳米尺度上测定了光照下光电特性变化，探索光电器件量子效率与器件电阻的分布特性，研究器件吸收与电荷生成的微区特性，以及光电材料界面、半导体结区的品质分布。其主要作用机理是用一束激光通过显微镜物镜聚焦到载物台上的样品，此时样品会在光照下因光电效应产生电流，然后再通过数字源表读出电流信号，并将电流信号传至电脑形成图像进而判断样品产生光电流的强弱。但是在一些光电流扫描成像技术中，会遇到一些问题：移动样品台探针可能划伤样品，探针与样品接触不良，成像速度慢，样平台上无法放置大体积大重量的样品，样品体积大，激光光束引入显微镜后只能单点激发，故会导致样品成像不全，现有做法是反复移动显微镜载物台，但该方式效率低下，且可能导致成像不连续，并且这些技术可拓展性弱，无法对整个样品原位进行荧光成像寿命测量，而本方案，在太阳能电池器件或光电探测器等领域，将具有重大的意义，对于太阳能电池器件的效率以及未来优化提供一个新的测试技术。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述问题，本申请提出一种太阳能电池光电流成像的新方法，该方法将激光束通过光纤耦合进入扫描振镜，再通过扫描透镜进入显微镜内，经显微镜物镜聚焦到太阳能电池上，将导电探针分别扎到太阳能电池的正极和负极，探针另一端接数字源表形成导电通路，数字源表显示所测太阳能电池的电流值，并通过控制软件读取激光扫描样品每一点的位置和其对应激发的电流值，从而实现太阳能电池的光电流成像，并且通过光束能够对样进行扫描，本方案还可以对样品进行原位荧光成像测量，这种方法可以使样品成像完整，提高样品的寿命测定准确率。
[0004]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0005]一种太阳能电池光电流成像的新方法，将激光束通过光纤耦合进入扫描振镜系统，再通过扫描透镜系统进入显微镜内，经显微镜物镜聚焦到太阳能电池上，将两个探针分别插入太阳能电池的正极和负极，探针另一端接数字源表形成导电通路，数字源表显示所测太阳能电池的电流值，并通过读取激光扫描太阳能电池上每一点的位置和其对应激发的电流值，从而实现太阳能电池的光电流成像。
[0006]包括以下步骤：
[0007]将太阳能电池放置到显微镜下，调整显微镜物镜与太阳能电池之间的焦距，直至
在显微镜下呈现出太阳能电池形貌的像，选定所测太阳能电池的位置区域；
[0008]分别调节两个探针底座的微调旋钮，直至在显微镜下找到两个探针所在位置，将两个探针插入所测太阳能电池位置区域的正负电极上；
[0009]使用连续激光束通过光纤耦合进入扫描振镜系统，然后经显微镜物镜聚焦到太阳能电池上，激光透过电池底部即无探针的一侧进行扫描；
[0010]两个探针另一端均接数字源表形成导电通路，分别读取太阳能电池位置区域中每一点的位置和每一点位置光照被激光激发的电流值，得到太阳能电池的光电流成像。
[0011]在太阳能电池的同一位置区域进行荧光寿命成像的测量：使用脉冲激光通过显微镜物镜照射到太阳能电池上，此时太阳能电池产生荧光信号，通过探测器接收荧光信号形成荧光成像图像。
[0012]所述太阳能电池为二维纯相钙钛矿太阳能电池。
[0013]所述探针固定在磁吸式的探针底座上，探针底座分别有X，Y，Z三个方向的微调旋钮。
[0014]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0015]本方法操作简单，通过二维振镜系统，通过电机对振镜X和振镜Y的角度调整能够改变出射光方向，使光束移动进行样品的扫描，这可以使出射光通过显微镜物镜照射到太阳能电池全表面，成像连续并且全面，大大提高了电池光电流成像的测试效率，并且本方案术可拓展性强，可以对整个样品原位进行荧光成像寿命测量，可以在太阳能电池器件以及光电探测器等领域得到充分的运用，提高了工作效率。
附图说明
[0016]图1为太阳能电池光电流成像测试光路图；
[0017]图2为实施例中二维(ITO/SnO2/QW/Spiro
‑
Au)结构的钙钛矿太阳能电池效率图；
[0018]图3为实施例中二维(ITO/SnO2/QW/Spiro
‑
Au)结构的钙钛矿太阳能电池光电流成像图；
[0019]图4为实施例中二维(ITO/SnO2/QW/Spiro
‑
Au)结构的钙钛矿太阳能电池的(a)明场光学显微镜照片，(b)光电流成像图，(c)荧光成像图；
[0020]图5为实施例中二维(ITO/SnO2/QW/Spiro
‑
Au)结构的钙钛矿太阳能电池的宏观光电流成像图，(e)10X物镜下明场光学显微镜照片，(f)10X物镜下电池光电流成像图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0022]如图1所示，一种太阳能电池光电流成像的新方法，激光束通过光纤耦合进入扫描振镜，本方案运用的二维振镜系统包括可以进行角度调节的振镜X和振镜Y，通过电机对振镜X和振镜Y的角度调整能够改变出射光方向，使光束移动扫描样品，这可以使出射光通过显微镜物镜照射到太阳能电池全表面，导电探针分别扎到太阳能电池的正极和负极，探针另一端接数字源表形成导电通路，数字源表显示所测太阳能电池的电流值，并通过控制软件读取激光扫描样品每一点的位置和样品每一点位置光照被激光激发的电流值，则可以得到太阳能电池的光电流成像，并且在太阳能电池的同一位置可进行荧光寿命成像的测量，
激光通过显微镜物镜照射到太阳能电池上，此时样品会产生荧光，然后再通过探测器接收荧光信号形成荧光成像图像。
[0023]一种太阳能电池光电流成像的新方法，包括一下依次步骤：
[0024]1)根据文献制备(Yoon Y,Ha D,Park I J,et al.Two
‑
dimensional Ruddlesden
–
Popper layered perovskite solar cells based on phase
‑
pure thin films[J].Nature Energy,2021,6(1):1
‑
8)二维纯相钙钛矿太阳能电池，采用了厚度为0.15mm的ITO导电玻璃依次进行电子传输层，钙钛矿层，空穴传输层的旋涂，最后用Au在真空蒸镀机上进行蒸镀。
[0025]2)将钙钛矿太阳能电池放置到显微镜下，通过调整显微镜物镜与样品之间的焦距使电池成一个清晰的像，选定所测电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池光电流成像的新方法，其特征在于，将激光束通过光纤耦合进入扫描振镜系统，再通过扫描透镜系统进入显微镜内，经显微镜物镜聚焦到太阳能电池上，将两个探针分别插入太阳能电池的正极和负极，探针另一端接数字源表形成导电通路，数字源表显示所测太阳能电池的电流值，并通过读取激光扫描太阳能电池上每一点的位置和其对应激发的电流值，从而实现太阳能电池的光电流成像。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光电流成像的新方法，其特征在于，包括以下步骤：将太阳能电池放置到显微镜下，调整显微镜物镜与太阳能电池之间的焦距，直至在显微镜下呈现出太阳能电池形貌的像，选定所测太阳能电池的位置区域；分别调节两个探针底座的微调旋钮，直至在显微镜下找到两个探针所在位置，将两个探针插入所测太阳能电池位置区域的正负电极上；使用连续激光束通过光纤耦合进入扫描振镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：金盛烨，赵晓霞，田文明，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：