(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211205101.3 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 长春工业大学 地址 130000 吉林省长 春市延安大街20 55 号 (72)发明人 毛竹　鲁雪梅　 (51)Int.Cl. H02S 50/15(2014.01) G01N 21/65(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种全无机钙钛矿太阳能 电池机制的原位 监测方法及系统 (57)摘要 本发明揭示了一种全无机钙钛矿太阳能 电 池机制的原位监测方法及系统。 所述检测方法包 括： 以激光光源对工作状态下的太阳能电池进行 辐照和拉曼光谱扫描， 同时采集拉曼光谱， 并对 电池的光伏 性能进行检测， 对获得的拉曼光谱和 相应的I‑V伏安特性曲线进行数据处理分析， 实 现对全无机钙钛矿太阳能电池内部界面的原位 实时表征。 本发明操作简单， 通过非侵入性和非 破坏性的拉曼技术从分子水平揭示钙钛矿中的 载流子运输机制， 直观的揭示影 响电池在工作条 件下电池性能的内部原因， 从而为探索其他类型 的钙钛矿光电性质和设计高效的钙钛矿光伏器 件提供一条途径。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115514319 A 2022.12.23 CN 115514319 A 1.一种全无机钙钛矿太 阳能电池机制的原位监测方法， 所述太 阳能电池包 括FTO、 TiO2、 CsPbBr3无机钙钛矿层、 碳电极， 其特 征在于包括： 提供激光 光源； 以所述激光光源对工作状态下的太阳能电池进行辐照和拉曼光谱扫描， 同时采集拉曼 光谱， 并对电池的光伏 性能进行检测， 对获得的拉曼光谱和相应的I ‑V伏安特性曲线进 行数 据处理分析， 揭示钙钛矿材料载流子运输性质和电荷转移过程， 实现对全无机钙钛矿太阳 能电池内部界面的原位实时表征。 2.根据权利要求1所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于： 所述太阳能电池 包括CsPbBr3全无机钙钛矿太阳能电池。 3.根据权利要求1所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于 包括： 以激光光源对所述的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层进行辐照， 再将激光聚焦在钙钛 矿层界面采集拉曼光谱， 获得CsPbBr3钙钛矿层的结构变化信息， 同时检测单元采集电池工 作过程中的I ‑V伏安特性曲线， 从而将获得的拉曼光谱与I ‑V伏安特性曲线对应起来电池主 要发挥作用的钙钛矿层的结构和组成变化信息相联系起来， 以至于揭示钙钛矿电池载流子 运输性质和电荷转移过程。 4.根据权利要求3所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于： 所述所述检测单 元包括对电池外 接电化学工作站； 优选的， 所述监测方法包括： 在LSV线性扫描模式下， 采用电化学工作站采集钙钛矿电 池的I‑V伏安特性曲线。 5.根据权利要求3所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于 还包括： 对所采集钙钛矿层的拉曼光谱的特征峰进行确认， 从而获得钙钛矿电池中钙钛矿 材料在工作时物质结构变化信息之间的关系。 6.根据权利要求5所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于 还包括： 对获得的拉曼光谱进行分析处理， 至于从而获得拉曼光谱位移和表明电池性能指 标之间的关系； 优选的， 所述表明电池性能的指标包括钙钛矿电池短路电流、 开路电压、 填 充因子及光电转换效率。 7.根据权利要求1所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于： 所述激光 光源包括单光路光源或双光路光源。 8.根据权利要求7所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于 包括： 以拉曼光谱仪的激发光源收集拉曼光谱， 而采用第二激光光源作为钙钛矿电池的辐 照光源。 9.根据权利要求1所述的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测方法， 其特征在于： 所述激光 光源的波长为5 32 nm、 633 nm。 10.用于权利要求1 ‑9中任一项所述方法的全无机钙钛矿太阳能电池机制的原位监测 系统， 其特 征在于包括： 激光光源， 至少用以对工作状态下的电池进行辐照和拉曼光谱扫描； 拉曼光谱 采集单元， 获得钙钛矿层钙钛矿物质结构实时变化信息； 检测单元， 以至少用对所述钙钛矿电池的电池光伏特性进行监测， 获得I ‑V伏安特性曲 线以表征钙钛矿电池的性能；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115514319 A 2以及， 分析处理单元， 用以获得拉曼光谱位移和钙钛矿太阳能电池性能及效率之间的 关系。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115514319 A 3