[发明专利]钙钛矿太阳能电池热导纳光谱测试的温控装置及测试方法

权利要求书

1.钙钛矿太阳能电池热导纳光谱测试的温控装置，其特征在于，包括：

用于容纳待测试钙钛矿太阳能电池的耐低温玻璃箱；

与耐低温玻璃箱连接且用于抽出耐低温玻璃箱内的空气的真空装置；

与耐低温玻璃箱连接且用于向耐低温玻璃箱内注入液氮以降温的液氮控温装置；

与耐低温玻璃箱连接且用于对耐低温玻璃箱内的待测试钙钛矿太阳能电池进行测试的测试装置；

其中，所述测试装置包括用于探测耐低温玻璃箱内温度并显示的热电阻设备、用于连接待测试钙钛矿太阳能电池的测试探头以及对待测试钙钛矿太阳能电池进行测试的电化学工作站，所述热电阻设备包括热电阻探头以及温度显示仪；

所述待测试钙钛矿太阳能电池在耐低温玻璃箱内由真空装置和液氮控温装置控制降温至不同的待测温度，由测试装置在不同的待测温度下对待测试钙钛矿太阳能电池进行测试；

所述耐低温玻璃箱包括由钢化玻璃基板构成的方形本体，本体上设有多个输出端口，所述输出端口至少包括连接真空装置的排气端口、连接液氮控温装置的液氮输入端口和液氮排出端口、以及连接测试装置的导线引出端口；所述耐低温玻璃箱的底部设有容纳待测试钙钛矿太阳能电池并进行测试的测试底板；所述测试底板为一铝合金底板，所述铝合金底板上设置有分别用于容纳测试探头和待测试钙钛矿太阳能电池的第一凹槽和第二凹槽以及用于连接热电阻探头的螺纹插槽；所述第一凹槽内设有与测试探头连接的电连接件，所述第二凹槽内设有待测试钙钛矿太阳能电池连接的电连接部件，所述第二凹槽设于第一凹槽内部；所述测试探头包括壳体，壳体的侧壁上设有1个或多个香蕉电极插孔，壳体的中心向内凹陷形成凹陷部，凹陷部内设有1个或多个弹簧接触电极，所述弹簧接触电极与连接电化学工作站的导线电连接并由香蕉电极插孔引出；所述真空装置包括旋钮式流量阀、排气管和第一真空泵，第一真空泵通过排气管连接至耐低温玻璃箱，排气管的排气口安装旋钮式流量阀，用于测试之前排出耐低温玻璃箱中的空气，所述液氮控温装置包括液氮瓶、第一流量阀、第二流量阀、液氮输入管道、液氮排出管道以及第二真空泵，液氮瓶通过液氮输入管道连接至耐低温玻璃箱，第二真空泵通过液氮排出管道连接至耐低温玻璃箱，所述液氮输入管道的输入口设有第一流量阀，所述液氮排出管道的排出口设有第二流量阀；

该温控装置的测试方法包括如下过程：

过程1：将待测试钙钛矿太阳能电池放置于测试底板的第二凹槽内，将测试探头固定于测试底板的第一凹槽上，弹簧接触电极对准钙钛矿太阳能电池的正负极，关闭；

过程2：打开第一真空泵，打开旋钮式流量阀，将耐低温玻璃箱中的空气全部抽出后，关闭旋钮式流量阀；

过程3：打开第一流量阀，将液氮以较低的速率通入耐低温玻璃箱，同时启动温度显示仪，使测试温度逐渐降低到第一个待测温度后，关闭第一流量阀；

过程4：开启电化学工作站的测试模式使其为频率-电容模式，测量该待测温度下的C-F曲线；

过程5：切换电化学工作站的测试模式，转换为频率-电压模式，测量该待测温度下的C-V曲线；

过程6：再次打开第一流量阀，将液氮以较低的速率通入耐低温玻璃箱，同时启动温度显示仪，使测试温度逐渐降低到第二个待测温度后，关闭第一流量阀；

过程7：循环以上4-6的步骤，对不同温度下的钙钛矿太阳能电池的C-F与C-V曲线进行测试，以10k为梯度进行测试，从温度300k降温到160k，测试结束；

过程8：打开第二真空泵，打开第二流量阀，排出箱体内液氮；待箱体内温度恢复室温后，打开上玻璃基板盖，取出测试完的钙钛矿太阳能电池，完成测试；

过程9：根据不同温度下所测得的C-F曲线以及相应公式，经过计算可以得到所测试的钙钛矿太阳能电池的缺陷能级Ew与试图逃逸频率w0；根据不同温度下所测得的C-V曲线，可以得到内建电势Vbi与耗尽层宽度W；通过C-F曲线的转化数据、缺陷能级Ew、试图逃逸频率w0、内建电势Vbi与耗尽层宽度W以及相应公式，可以计算得到横坐标不同缺陷能级Ew与纵坐标缺陷态密度Nt，从而可视化钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层的不同能级的缺陷态密度。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池热导纳光谱测试的温控装置，其特征在于：所述耐低温玻璃箱的本体由上盖和容纳腔构成，所述容纳腔由四块钢化玻璃基板以及防滑底板组装实现，所述上盖与容纳腔为活动连接，所述上盖盖合容纳腔后由封装胶密封。