[實用新型]一種鈣鈦礦薄膜生長過程原位形貌及光譜分析儀

有效

• 申請號: 201920774689.1
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN210123398U
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 孫陽;郭艷如;袁帥;艾希成;付立民;秦玉軍
• 申請（專利權）人: 中國人民大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/84;H01L21/66
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本實用新型涉及一種鈣鈦礦薄膜生長過程原位形貌及光譜分析儀，其包括：閃光氙燈、閃光氙燈控制器、光路轉換組件、旋涂儀、光纖光譜儀、相機和數據處理終端；閃光氙燈與閃光氙燈控制器連接，由閃光氙燈控制器對閃光氙燈的光強和頻率進行調節；光路轉換組件設置在閃光氙燈的出射光路上，對光源方向進行調整，使得光線照射在位于旋涂儀上的鈣鈦礦薄膜樣品上；光纖光譜儀的光線接收器固定在經過的鈣鈦礦薄膜樣品反射后的光路上，對鈣鈦礦薄膜樣品的吸收光譜進行檢測，檢測數據發送到數據處理終端進行處理，相機固定在旋涂儀正上方實現原位采集旋涂過程中的視頻信息。本實用新型可以廣泛應用于鈣鈦礦太陽能電池研究領域。

技術領域

本實用新型涉及一種鈣鈦礦薄膜生長過程原位形貌及光譜分析儀，屬于鈣鈦礦太陽能電池研究領域。

背景技術

能源危機和環境污染問題已經成為阻礙經濟發展的首要問題，也是世界各國關注的焦點。在眾多新能源技術中，太陽能電池成為最具有應用前景的方向之一，其中有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池發展迅速，被譽為“光伏領域的新希望”，這主要得益于鈣鈦礦材料本身的良好的吸光性、弱的激子結合能和長的載流子擴散長度等諸多優點。

鈣鈦礦薄膜作為鈣鈦礦太陽能電池的重要組成部分，其薄膜質量直接影響太陽能電池的最終效率，高質量的鈣鈦礦薄膜是得到高效率太陽能電池的前提。鈣鈦礦薄膜的制備方法簡單，一般包括旋涂法、連續沉積法、雙源氣相蒸發法、涂布法。其中實驗室常用的方法為旋涂法，該方法的優點是操作簡單，對實驗設備要求低。缺點就是重復性差，不能得到質量均一的鈣鈦礦薄膜。現有的對鈣鈦礦薄膜進行形貌表征的技術手段通常是在鈣鈦礦薄膜旋涂制備完成后進行，不能在旋涂過程中實時觀察鈣鈦礦的薄膜生長過程。如果在旋涂過程中能夠實時原位的觀察鈣鈦礦薄膜的成核、生長過程，對制備高品質的鈣鈦礦薄膜更具指導意義。

發明內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種鈣鈦礦薄膜生長過程原位形貌及光譜分析儀，該分析儀實現了對鈣鈦礦太陽能電池活性層生長過程的原位監測和分析，同時能夠對鈣鈦礦薄膜的吸收光譜進行檢測，實現了原位實時的鈣鈦礦薄膜結晶過程中的成分分析。

為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案：一種鈣鈦礦薄膜生長過程原位形貌及光譜分析儀，其包括：閃光氙燈、閃光氙燈控制器、光路轉換組件、旋涂儀、光纖光譜儀和數據處理終端；所述閃光氙燈與所述閃光氙燈控制器連接，所述閃光氙燈控制器對所述閃光氙燈的光強和頻率進行調節；所述光路轉換組件設置在所述閃光氙燈的出射光路上，對光源方向進行調整，使得光線照射在位于所述旋涂儀上的鈣鈦礦薄膜樣品上；所述光纖光譜儀的光纖接收器設置在經所述鈣鈦礦薄膜樣品反射后的光路上，對所述鈣鈦礦薄膜樣品的吸收光譜進行檢測，檢測數據發送到所述數據處理終端。

進一步的，所述分析儀還包括一CCD相機，所述CCD相機固定設置在所述旋涂儀的正上方，對所述旋涂儀上方設置的鈣鈦礦薄膜樣品進行實時原位成像，并發送到所述數據處理終端；其中，所述CCD相機的錄像幀數為30-160FPS。

進一步的，所述光路轉換組件包括第一反光鏡組件、第二反光鏡組件和凸透鏡組件；所述第一反光鏡組件設置在所述閃光氙燈的出射光路上，對所述閃光氙燈出射的白光脈沖的高度進行調整；所述第二反光鏡組件設置在所述第一反光鏡組件的出射光路上，用于將水平方向的白光脈沖調整為與水平面呈預設夾角的白光脈沖；所述凸透鏡組件設置在所述第二反光鏡組件的出射光路上，用于將與水平面呈預設夾角的白光脈沖進行聚焦后照射在位于所述旋涂儀上的鈣鈦礦薄膜樣品上。

進一步的，所述第一反光鏡組件與閃光氙燈的間距不大于30cm。

進一步的，所述第一反光鏡組件包括第一固定桿、第一反光鏡和第二兩反光鏡，所述第一反光鏡和第二反光鏡通過旋轉接頭可旋轉地并排設置在所述第一固定桿上，所述第一反光鏡將所述閃光氙燈的光源方向調整為垂直水平面向上，所述第二反光鏡將垂直水平面向上的光線調整為水平方向后進入所述第二反光鏡組件。