【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料科学技术和薄膜制备，涉及光敏阵列快速扫描检测及其在钙钛矿太阳电池中的应用，具体涉及一种太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法。
技术介绍
1、随着不可再生能源的逐渐枯竭，以及化石燃料消耗带来的环境影响，寻求新型可再生能源成为国内外研究和关注的焦点。太阳能光伏是利用最多的一种能源方式，主要包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、有机光伏(opv)、薄膜太阳能电池(cigs)以及近些年逐渐兴起的钙钛矿电池。钙钛矿电池是以abx3结构的钙钛矿型材料作为光吸收层的新型太阳电池，自其首次报导以来，由于其简单的制备手段以及超低的生产成本受到广泛关注。小面积电池的效率已经突破26％，而大面积电池的效率由于制备工艺的影响仍然难以与小面积电池相媲美。
2、在大面积钙钛矿薄膜的制备过程中，薄膜受到液膜涂覆和结晶过程的影响，容易出现液膜气孔和固膜缺陷，其中固膜缺陷又包括针孔、局部薄区、大面积薄膜不均匀等问题，显著降低了薄膜质量，尤其是对于大面积钙钛矿电池生产过程中，对于在平米级薄膜上的纳米级缺陷的在线快速检测，成为制约钙钛矿太阳电池制备和表征技术发展的关键难题。现有的检测技术，尚且缺乏对于亚微米级薄膜和纳米级缺陷的在线快速检测，无法通过现有宽谱光或慢速扫描进行薄膜质量的高效评估。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，以解决现有技术无法通过现有宽谱光或慢速扫描进行薄膜质量检测的技术问题。
2、为了达
3、本专利技术公开的一种太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，包括以下步骤：
4、1)采用单色光源发射器，沿可运动的钙钛矿太阳电池薄膜的法线方向照射，单色光源发射器的对应侧分布有光敏传感器阵列，用于接收穿过钙钛矿太阳电池薄膜的光信号；
5、2)将单色光源发射器接收到的光信号转变为像素图，对像素图的灰度和白色像素特征进行分析，通过形态差别判断出薄膜缺陷类型，再通过模型计算得到薄膜缺陷参数。
6、优选地，采用200～1000nm波长范围的单色光源发射器；钙钛矿太阳电池薄膜的移动速度为1cm/s～1000cm/s。
7、优选地，光敏传感器阵列能够采用快扫或慢扫模式，单个光敏传感器阵列像元尺寸≤5μm，光敏传感器阵列由多个光敏传感器构成。
8、优选地，钙钛矿太阳电池薄膜的状态包括钙钛矿太阳电池液膜或钙钛矿太阳电池固膜，其中，钙钛矿太阳电池液膜的厚度≤10μm，钙钛矿太阳电池固膜的厚度≤1μm。
9、优选地，步骤2)中，利用标准钙钛矿薄膜透过率与膜厚关系进行比例系数计算，将光信号转变为像素图。
10、优选地，步骤2)中，薄膜缺陷类型包括以下一种或几种的组合：尺寸≤0.2倍膜厚的垂直针孔、尺寸≤0.2倍膜厚且厚度≤0.9倍膜厚的非垂直针孔、＞0.2倍膜厚的裸露区域，以及厚度≤0.9倍膜厚的薄区。
11、优选地，步骤2)中，薄膜缺陷参数包括：针孔数量及尺寸分布、针孔面积、针孔率、薄区数量及尺寸分布、薄区面积、薄区率。
12、优选地，步骤2)中，针对钙钛矿薄膜垂直针孔缺陷通过下述模型计算得到薄膜缺陷参数：
13、spixel＝xs (1)
14、其中，单个像素面积记为s，针孔边缘内部白色区域的亮度为1，针孔边缘灰色区域所在的像素亮度记为x，薄膜区黑色区域亮度为0，spixel为像素图的有效面积；
15、
16、其中，j为亮度为1的像素数，m为针孔边缘像素数，xi为第i个针孔边缘处的非完整像素亮度，spin为针孔缺陷面积。
17、优选地，步骤2)中，针对钙钛矿薄膜薄区缺陷通过下述模型计算得到薄膜缺陷参数：
18、
19、其中，薄区边缘内部即图中颜色最浅的区域的平均亮度为g，薄区轮廓所在像素区域亮度为y，单个像素面积记为s，薄膜区的黑色区域亮度为0，spixel为像素图的有效面积；
20、
21、其中，sthin为薄区面积；k为薄区内部像素数；n为薄区边缘像素数，yi为第i个薄区边缘处的非完整像素面积。
22、优选地，步骤2)中，针对钙钛矿薄膜非垂直针孔缺陷通过下述模型计算得到薄膜缺陷参数：
23、像素图分为三个区域：垂直针孔区为白色像素区、过渡区为灰色像素区、薄膜区为黑色像素区；
24、垂直针孔区即轮廓线1内部的面积记为s1，针孔区和过渡区总面积即轮廓线2内部面积记为s2，过渡区面积stran＝s1-s2；
25、
26、
27、l为轮廓线1内部像素数，o为轮廓线1边缘像素数，xi为第i个针孔边缘处的非完整像素亮度；c为图中灰度区域的像素亮度；
28、
29、
30、p为轮廓线2内部像素数，q为轮廓线2边缘像素数，yi为第i个过渡区边缘处的非完整像素亮度，d为图中灰度区域的像素亮度。
31、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
32、本专利技术公开的一种钙钛矿薄膜缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，利用特定单色光源发射器，沿可运动的钙钛矿太阳电池薄膜法线方向照射，发射器的对应侧分布有光敏传感器阵列，用于接收穿过电池薄膜的光信号。利用直接带隙半导体薄膜透过率随膜厚变化，将光信号转变为像素图，并对像素图特征进行分析，判断薄膜及缺陷特征，计算得到薄膜缺陷参数。本专利技术通过钙钛矿薄膜透过率随膜厚变化以及对于缺陷的敏感性，实现高精度地解耦纳米级微观缺陷与平米级薄膜的尺寸差异，同时基于高帧率、小像元的光敏探测器进行阵列化排布，形成在宽度方向上的单次扫描解析，极大地提高了在线检测的速度，为快速高质量检测、制备高效率大面积钙钛矿太阳电池提供了良好条件，解决了目前缺乏对于大面积薄膜缺陷在线表征技术手段的问题。
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1.一种太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，采用200～1000nm波长范围的单色光源发射器；钙钛矿太阳电池薄膜的移动速度为1cm/s～1000cm/s。
3.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，光敏传感器阵列能够采用快扫或慢扫模式，单个光敏传感器阵列像元尺寸≤5μm，光敏传感器阵列由多个光敏传感器构成。
4.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，钙钛矿太阳电池薄膜的状态包括钙钛矿太阳电池液膜或钙钛矿太阳电池固膜，其中，钙钛矿太阳电池液膜的厚度≤10μm，钙钛矿太阳电池固膜的厚度≤1μm。
5.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，步骤2)中，利用标准钙钛矿薄膜透过率与膜厚关系进行比例系数计算，将光信号转变为像素图。
6.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，步骤2)中，薄膜缺陷
7.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，步骤2)中，薄膜缺陷参数包括：针孔数量及尺寸分布、针孔面积、针孔率、薄区数量及尺寸分布、薄区面积、薄区率。
8.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，步骤2)中，针对钙钛矿薄膜垂直针孔缺陷通过下述模型计算得到薄膜缺陷参数：
9.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，步骤2)中，针对钙钛矿薄膜薄区缺陷通过下述模型计算得到薄膜缺陷参数：
10.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，步骤2)中，针对钙钛矿薄膜非垂直针孔缺陷通过下述模型计算得到薄膜缺陷参数：
...【技术特征摘要】
1.一种太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，采用200～1000nm波长范围的单色光源发射器；钙钛矿太阳电池薄膜的移动速度为1cm/s～1000cm/s。
3.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，光敏传感器阵列能够采用快扫或慢扫模式，单个光敏传感器阵列像元尺寸≤5μm，光敏传感器阵列由多个光敏传感器构成。
4.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，钙钛矿太阳电池薄膜的状态包括钙钛矿太阳电池液膜或钙钛矿太阳电池固膜，其中，钙钛矿太阳电池液膜的厚度≤10μm，钙钛矿太阳电池固膜的厚度≤1μm。
5.根据权利要求1所述的太阳电池缺陷光敏阵列快速扫描检测的方法，其特征在于，步骤2)中，利用标准钙钛矿薄膜透过率与膜厚关系进行比例系数计算，将光信号转变为像素图。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨冠军，张高，于长泽，刘梅军，李长久，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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