CN206977388U - 一种实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于太阳能电池的测试技术领域，具体涉及一种实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具。本实用新型所述的测试夹具包括底座、有机玻璃基座、有机玻璃透光层等主要部件，底座、有机玻璃基座、有机玻璃透光层都设有固定用的螺孔，有机玻璃基座通过螺栓固定在底座上。有机玻璃基座设有凹槽，用于放置待测太阳能电池片，凹槽大小和太阳能电池片尺寸相对应，底部设有均匀分布的顶针；底座设有与顶针用导线相连的正、负极接线柱。有机玻璃透光层通过螺栓固定在有机玻璃基座上，将太阳能电池片与顶针紧密接触并提供良好电接触。本实用新型的有益效果是结构简单、实用性强、操作方便，避免了传统测试时鳄鱼夹对电池电极的损伤，提高了测试效率。

Description

一种实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试 夹具

技术领域

本发明属于太阳能电池的测试技术领域，尤其涉及一种实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源。随着世界各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池将是利用太阳能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。钙钛矿太阳能电池近年来快速发展的一种新型太阳能电池，目前实验室报道的最高效率已经超过了20％，具有高效率、制造工艺简单、材料来源广泛、低成本、可低温制备和使用柔性衬底等优点，越来越受到众多世界各国科研工作者和企业家们的关注，有望在不久的将来实现产业化，具有潜在的应用前景。因此，近年来国内外有很多课题组在开展钙钛矿太阳能电池方面的科研工作，取得了相当不错的科研成果和研究进展。然而，目前钙钛矿太阳能电池尚处于实验室研究阶段，已经报道的研究成果都是在实验室展开，采用的都是小面积电池(≤1cm²)，离真正的产业化和商业应用还有较长的路要走。

目前国内实验室制作的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能(电流-电压曲线) 普遍采用电化学工作站或吉时利源表来进行测试，测试线分别利用鳄鱼夹夹持钙钛矿太阳能电池的正电极(通常为热蒸镀的约100nm厚金属电极或丝网印刷的碳电极)和负电极(通常为导电玻璃FTO或ITO)，在模拟光源照射下采集光电信号，获取待测电池的光电性能。然而，使用鳄鱼夹夹持钙钛矿太阳能电池有许多不足之处：一方面由于小面积钙钛矿太阳能电池的电极通常很小，很难保证鳄鱼夹能够夹持到位，容易造成接触不良，影响钙钛矿太阳能电池光电性能的测试，影响测试数据的准确性；另一方面，鳄鱼夹质地坚硬，多次夹持也容易对小面积钙钛矿太阳能电池样品造成损伤，影响样品的测试结果。因此，有必要发明设计一种实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池测试夹具来解决上述问题。

湘潭大学王金斌等人发明了一种钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具(申请号：201510112081.9)，该夹具包括底座、底座橡胶垫板、固定板、固定板橡胶垫板、螺丝杆等主要部件，固定板将钙钛矿太阳能电池固定于底座橡胶垫板上的凹槽，使电池的正负极分别与置于底座橡胶垫板凹槽中的导电片紧密接触来实现太阳能电池的夹持，从而可以避免太阳能电池在传统光电性能测试过程中鳄鱼夹对金属电极或碳电极的损坏；同时该专利还可以通过通光面积调节板来改变太阳能电池的光照面积。尽管该专利发明的夹具通过导电片紧密接触方式来夹持太阳能电池，能够避免鳄鱼夹对金属电极或碳电极的损伤效应，但是有两个明显缺陷：一是挤压方式无法保证导电片与太阳能电池正负极的良好电接触，尤其是当电极片或导电片表面不平的情况下；二是该专利提供的夹具适用测试的电池面积比较大(1.5cm×1cm)，而且电池结构类型与实验室目前普遍开展的小面积钙钛矿太阳能电池结构也不一样，尽管可以通过调节光照面积调节板来改变太阳能电池的光照面积，但无法改变电池结构类型和电池面积偏大的这种情况，显然不适用于实验室目前普遍开展的小面积钙钛矿太阳能电池结构(≤1cm²)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便且能精确测量的适用于实验室小面积钙钛矿太阳能电池光电性能的夹具，该夹具分别通过3个弹针与钙钛矿太阳能电池正电极、负电极保持紧密接触并提供良好的电接触，能够有效避免传统鳄鱼夹夹持过程中对电池电极的损伤。此外，该夹具可以同时夹持构建在同一导电基板上的三个小电池并保证良好的电接触，这样测试时可以方便地在不同电池之间进行切换，避免传统测试时鳄鱼夹需要频繁地夹持不同电池电极带来的电池电极损伤。本发明具有结构简单、设计合理、实用性强、操作方便和成本低等优点，特别适用于实验室制作的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试。

为实现以上发明的目的，本发明采用以下技术方案：一种实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具，包含：ABS底座、有机玻璃基座、有机玻璃透光层、固定螺栓；ABS底座、有机玻璃基座、有机玻璃透光层都设有固定用的螺孔，有机玻璃基座通过标准螺栓固定在ABS底座上。

作为本发明的进一步改进，所述有机玻璃基座中央设有凹槽，凹槽大小和钙钛矿太阳能电池片的尺寸相对应，用于放置并固定待测钙钛矿太阳能电池片；凹槽底部设有均匀分布的三横四列共十二个顶针，其中最左侧一列3个顶针为电池负电极顶针，其余3列则对应于3个不同电池的正电极顶针；所述底座上设有分别与电池正电极顶针和负电极顶针用导线相连的第一接线柱和第二接线柱。

作为本发明的进一步改进，所述有机玻璃透光层，通过标准螺栓固定在有机玻璃基座上，同时将待测钙钛矿太阳能电池片与顶针紧密接触，提供了良好的电接触。

本发明的有益结果是结构简单、设计合理、实用性强、操作方便，不仅能够通过顶针方式实现待测太阳能电池片的夹持和良好的电接触，避免了传统测试时鳄鱼夹对电池电极的损伤；而且能够同时夹持构建在同一导电玻璃上的三个小电池并保证良好的电接触，这样测试时可以方便地在不同电池之间进行切换，大大提高了太阳能电池光电性能测试效率。

附图说明

图1是本发明的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具的结构示意俯视图。

图2是图1沿A-A剖面线的剖视图。

图3是本发明实例的待测钙钛矿太阳能电池片的结构示意图。

图中，1-底座(ABS塑料材质)；2-有机玻璃基座；3-有机玻璃透光层；4- 预置孔隙(位于凹槽左右两侧，便于取出待测太阳能电池片)；5-第一接线柱(正电极)；6-第二接线柱(负电极)；7-电池正电极顶针；8-电池负电极顶针；9-固定螺栓；10-凹槽(位于有机玻璃基座)；11-钙钛矿太阳能电池正电极；12-钙钛矿太阳能电池负电极；13-金属电极或碳电极(位于正电极表面)；14-钙钛矿太阳能电池结构层(通常包括：电子传输层/钙钛矿吸收层/空穴传输层)；15-导电玻璃(FTO或ITO)。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1、图2和图3分别展示了本发明的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具的结构示意俯视图和相应的剖面图以及待测钙钛矿太阳能电池片结构示意图。所述钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具主要包括ABS底座1、有机玻璃基座2、有机玻璃透光层3、固定螺栓9；ABS底座1、有机玻璃基座2、有机玻璃透光层3都设有固定用的螺孔，有机玻璃基座2通过螺栓9固定在ABS 底座1上；所述有机玻璃基座2中央设有凹槽10，凹槽大小和钙钛矿太阳能电池片的尺寸相对应，用于放置并固定待测钙钛矿太阳能电池片，而且凹槽左右两侧预置孔隙4，便于待测太阳能电池片的取出；凹槽10底部设有均匀分布的三横四列共十二个顶针，其中最左侧一列3个顶针为电池负电极顶针8，其余 3列则对应于3个不同电池的正电极顶针7；所述底座1上设有分别与电池正电极顶针和负电极顶针用导线相连的第一接线柱5和第二接线柱6；所述有机玻璃透光层3，通过螺栓9固定在有机玻璃基座2上，同时将待测钙钛矿太阳能电池片与顶针紧密接触，提供了良好的电接触。

本实施例中所述的待测钙钛矿太阳能电池片是采用透明导电玻璃15(FTO 或ITO玻璃)作为衬底沉积不同活性层材料而制备得到的，如图3所示。测试时，待测钙钛矿太阳能电池片倒置在凹槽10中，使电池片正电极11与3个正电极顶针7接触，电池片负电极12与3个负电极顶针8接触，然后通过螺栓将有机玻璃透光层3固定在有机玻璃基座2上，使待测太阳能电池片得到了固定并提供了与顶针之间的良好电接触，模拟太阳光通过有机玻璃透光层3照射在待测钙钛矿太阳能电池片上，通过第一接线柱5(正电极)、第二接线柱6(负电极)与电化学工作站或吉时利数字源表进行连接后，测试获得待测太阳能电池光电性能。

本发明所述的底座1为ABS黑色塑料，有机玻璃基座2和有机玻璃透光层3 均为有机玻璃材质；顶针为国际标准弹簧式顶针，材质为具有良好导电性的纯铜材质，其弹性能够保证其与钙钛矿太阳能电池片接触时受到尽量小的挤压破坏并提供良好的电接触。

本发明所述ABS底座1长度、宽度和厚度分别为10cm、8cm和0.6cm；所述有机玻璃基座2的长度、宽度和厚度分别为6.4cm、5cm和0.4cm，其中央凹槽的长度、宽度和深度分别为1.6cm、1.6cm和0.1cm；所述有机玻璃透光层3的长度、宽度和厚度则分别为4.5cm、3.5cm和0.2cm；所述钙钛矿太阳能电池片所使用的导电玻璃衬底尺寸为1.5cm×1.5cm，厚度约为0.8～0.9mm，通过导电层刻蚀、电极结构设计等方式构建获得3个小面积钙钛矿太阳能电池片。

上述的具体实施方式是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (3)

1.一种实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具，包含ABS底座(1)、有机玻璃基座(2)、有机玻璃透光层(3)；ABS底座(1)、有机玻璃基座(2)、有机玻璃透光层(3)都设有固定用的螺孔，有机玻璃基座(2)通过螺栓(9)固定在ABS底座(1)上；所述有机玻璃基座(2)中央设有凹槽(10)，凹槽大小和钙钛矿太阳能电池片的尺寸相对应，用于放置并固定待测钙钛矿太阳能电池片，而且凹槽左右两侧预置孔隙(4)，便于待测太阳能电池片的取出；凹槽(10)底部设有均匀分布的三横四列共十二个顶针，其中最左侧一列3个顶针为电池负电极顶针(8)，其余3列则对应于3个不同电池的正电极顶针(7)；所述ABS底座(1)上设有分别与电池正电极顶针(7)和负电极顶针(8)用导线相连的第一接线柱(5)和第二接线柱(6)；所述有机玻璃透光层(3)，通过螺栓(9)固定在有机玻璃基座(2)上，同时将待测钙钛矿太阳能电池片与顶针紧密接触，提供了良好的电接触。

2.根据权利要求1所述的实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具，其特征是：光电性能测试时，将待测钙钛矿太阳能电池片倒置在凹槽(10)中，使电池片正电极(11)与3个正电极顶针(7)接触，电池片负电极(12)与3个负电极顶针(8)接触，然后通过螺栓将有机玻璃透光层(3)固定在有机玻璃基座(2)上，使待测太阳能电池片得到了固定并提供了与顶针之间的良好电接触，模拟太阳光通过有机玻璃透光层(3)照射在待测钙钛矿太阳能电池片上，通过第一接线柱(5)、第二接线柱(6)与电化学工作站或吉时利数字源表进行连接后，测试获得待测太阳能电池光电性能。

3.根据权利要求1所述的实验室应用的小面积钙钛矿太阳能电池光电性能测试夹具，其特征是：所述的底座(1)为ABS黑色塑料，有机玻璃基座(2)和有机玻璃透光层(3)均为有机玻璃材质；所述的正电极顶针(7)和负电极顶针(8)为国际标准弹簧式顶针，材质为具有良好导电性的纯铜材质，其弹性能够保证其与钙钛矿太阳能电池片接触时受到尽量小的挤压破坏并提供良好的电接触。