一种钙钛矿降解相变过程的监测方法及装置

本发明涉及晶体相变领域，特别是涉及钙钛矿降解相变过程的监测方法。

背景技术：

1、近年来由于有机无机杂化钙钛矿(organic-inorganic hybrid perovskites，oihps)具有合成成本低廉、光吸收系数大和光电转化效率高等优异的特性，基于钙钛矿材料的太阳能电池得到了飞速发展。然而钙钛矿材料结构不稳定，在太阳能电池工作环境下容易发生降解相变，导致失去光电转换功能，这大大影响太阳能电池器件的效率和稳定性，极大地阻碍了该技术的商业化发展，因此对钙钛矿的降解相变过程的监测研究尤为重要。

2、现有的钙钛矿降解相变的监测方法是通过选区电子衍射直接在原子尺度上观察钙钛矿在电子束照射的降解相变过程图像，证明在电子束照射下钙钛矿的降解过程中存在中间相，进而研究钙钛矿的降解相变过程。

3、然而在采用现有的钙钛矿降解相变的监测方法来研究钙钛矿的降解相变过程时，选区电子衍射对实验仪器的要求和成本较高，而且在分析处理选区电子衍射图的过程中也十分复杂繁琐，不利于大面积推广。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种钙钛矿降解相变过程的监测方法，通过检测二次谐波的强度间接研究钙钛矿的降解相变过程，实现简易低成本的监测。

2、一种钙钛矿降解相变过程的监测装置，包括光源、激发单元和分析单元，所述激发单元设置在光源出射的初始光束方向上，所述分析单元设置在激发单元的出射光束方向上；所述激发单元包括第一分光镜和一材料为钙钛矿的样品，所述第一分光镜设置样品与光源之间，初始光束进入第一分光镜沿第一分光镜的一个出射方向出射后形成样品入射光束，所述样品入射光束照射在样品上使其产生二次谐波，二次谐波沿样品入射光束方向的反方向传播形成样品反射光束，所述样品反射光束进入第一分光镜沿第一分光镜的另一个出射方向出射后形成信息光束，所述信息光束被分析单元接收得到二次谐波曲线与相变图像并分析标定样品的降解相变过程。

3、进一步地，所述钙钛矿在降解相变的过程中存在产生不同二次谐波效果的晶格结构变化。

4、进一步地，所述分析单元包括第二分光镜、光谱仪和相机，所述第二分光镜透射信息光束形成光谱分析光束，反射信息光束形成图像分析光束，所述光谱仪接收光谱分析光束得到二次谐波曲线并分析标定样品的降解相变过程，所述相机接收图像分析光束并分析样品的相变图像，与所述二次谐波曲线对应标定样品的降解相变过程。

5、进一步地，所述激发单元还包括一显微物镜，所述显微物镜设置在样品与第一分光镜之间，将样品入射光束聚焦形成样品显微光束，所述样品显微光束照射在样品上使其产生二次谐波，二次谐波沿样品显微光束方向的反方向传播形成样品反射光束，所述显微物镜将样品反射光束放大形成样品放大光束，所述样品放大光束沿样品入射光束相反的方向传播。

6、进一步地，所述激发单元还包括一位移台，所述样品设置在位移台上，改变位移台以改变监测样品的位置。

7、进一步地，还包括一放大单元，所述放大单元设置在所述光源和第一分光镜之间，包括第一放大透镜和第二放大透镜，所述第一放大透镜设置在光源和第二放大透镜之间，其焦距小于第二放大透镜，所述第一放大透镜远离光源的后焦点与第二放大透镜靠近光源的前焦点共焦，所述放大单元对初始光束进行扩束形成初始放大光束。

8、进一步地，还包括一准直单元，所述准直单元设置在光源与激发单元之间，包括第一准直透镜和第二准直透镜，所述第一准直透镜设置在光源与第二准直透镜之间，第一准直透镜远离光源的后焦点与第二准直透镜靠近光源的前焦点共焦，所述准直单元对初始放大光束进行准直形成初始准直光束。

9、进一步地，还包括一聚焦透镜，所述聚焦透镜设置在激发单元与分析单元之间，对信息光束进行聚焦。

10、进一步地，还包括一滤光片，所述滤光片设置在激发单元与分析单元之间，过滤所述信息光束的杂光得到只含有二次谐波成分的过滤光束，所述过滤光束被分析单元接收得到二次谐波曲线与相变图像并分析标定样品的降解相变过程。

11、本发明还提供了一种钙钛矿降解相变过程的监测方法，向样品中加入激光作用，检测样品产生的二次谐波强度变化并获取样品的降解相变图像，通过二次谐波曲线以及样品降解过程的相变图像分析标定样品的降解相变过程。

12、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

技术特征：

1.一种钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：包括光源、激发单元和分析单元，所述激发单元设置在光源出射的初始光束方向上，所述分析单元设置在激发单元的出射光束方向上；所述激发单元包括第一分光镜和一材料为钙钛矿的样品，所述第一分光镜设置样品与光源之间，初始光束进入第一分光镜沿第一分光镜的一个出射方向出射后形成样品入射光束，所述样品入射光束照射在样品上使其产生二次谐波，二次谐波沿样品入射光束方向的反方向传播形成样品反射光束，所述样品反射光束进入第一分光镜沿第一分光镜的另一个出射方向出射后形成信息光束，所述信息光束被分析单元接收得到二次谐波曲线与相变图像并分析标定样品的降解相变过程。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：所述钙钛矿在降解相变的过程中存在产生不同二次谐波效果的晶格结构变化。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：所述分析单元包括第二分光镜、光谱仪和相机，所述第二分光镜透射信息光束形成光谱分析光束，反射信息光束形成图像分析光束，所述光谱仪接收光谱分析光束得到二次谐波曲线并分析标定样品的降解相变过程，所述相机接收图像分析光束并分析样品的相变图像，与所述二次谐波曲线对应标定样品的降解相变过程。

4.根据权利要求3所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：所述激发单元还包括一显微物镜，所述显微物镜设置在样品与第一分光镜之间，将样品入射光束聚焦形成样品显微光束，所述样品显微光束照射在样品上使其产生二次谐波，二次谐波沿样品显微光束方向的反方向传播形成样品反射光束，所述显微物镜将样品反射光束放大形成样品放大光束，所述样品放大光束沿样品入射光束相反的方向传播。

5.根据权利要求4所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：所述激发单元还包括一位移台，所述样品设置在位移台上，改变位移台以改变监测样品的位置。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：还包括一放大单元，所述放大单元设置在所述光源和第一分光镜之间，包括第一放大透镜和第二放大透镜，所述第一放大透镜设置在光源和第二放大透镜之间，其焦距小于第二放大透镜，所述第一放大透镜远离光源的后焦点与第二放大透镜靠近光源的前焦点共焦，所述放大单元对初始光束进行扩束形成初始放大光束。

7.根据权利要求6所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：还包括一准直单元，所述准直单元设置在光源与激发单元之间，包括第一准直透镜和第二准直透镜，所述第一准直透镜设置在光源与第二准直透镜之间，第一准直透镜远离光源的后焦点与第二准直透镜靠近光源的前焦点共焦，所述准直单元对初始放大光束进行准直形成初始准直光束。

8.根据权利要求7所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：还包括一聚焦透镜，所述聚焦透镜设置在激发单元与分析单元之间，对信息光束进行聚焦。

9.根据权利要求8所述的钙钛矿降解相变过程的监测装置，其特征在于：还包括一滤光片，所述滤光片设置在激发单元与分析单元之间，过滤所述信息光束的杂光得到只含有二次谐波成分的过滤光束，所述过滤光束被分析单元接收得到二次谐波曲线与相变图像并分析标定样品的降解相变过程。

10.一种钙钛矿降解相变过程的监测方法，其特征在于：向样品中加入激光作用，检测样品产生的二次谐波强度变化并获取样品的降解相变图像，通过二次谐波曲线以及样品降解过程的相变图像分析标定样品的降解相变过程。

技术总结
本发明涉及一种钙钛矿降解相变过程的监测方法，通过向样品中加入激光作用，检测样品产生的二次谐波强度变化并获取样品的降解相变图像，根据二次谐波曲线以及样品降解过程的相变图像分析标定样品的降解相变过程。采用本发明所述的钙钛矿降解相变过程的监测方法可以更简易便捷地监测钙钛矿样品的降解相变过程，适用于大面积推广应用。

技术研发人员：姜小芳,陈泽楷,高冠峰,李泽林
受保护的技术使用者：华南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5