傅里叶变换红外光谱仪技术在光伏材料性能表征中的应用与优化

 

 

傅里叶变换红外光谱仪在光伏领域应用广泛。美能FTIR4000傅里叶红外光谱仪利用迈克尔逊干涉仪技术，将光源转化为干涉光并照射样品，通过傅里叶变换获得光谱图。该仪器配备高灵敏度DLATGS检测器和多层镀膜分束器，确保近红外、中红外和远红外波段的高精度和高重复性测量。通过分析不同温度下的黑体辐射干涉图，研究光伏材料的性能和效率，为光伏组件的研发提供科学依据。

 

傅里叶红外光谱仪干涉仪干涉调频的工作原理

干涉图的获取与分析：红外傅里叶光谱仪通过干涉图的获取原理和过程，结合数值积分技术和离散傅里叶变换，对干涉图特性进行建模和计算，从而得到不同温度黑体辐射所对应的干涉图。

不同温度黑体辐射所对应干涉图的交流量

 

 

在傅里叶光谱仪定标试验中，光源信号是标准黑体辐射。在真空或者空气中，可认为平行光束或细光束的光强度等于其辐射通量密度。在进行干涉图建模时，光谱分布函数 B(v) 可用普朗克公式代替。黑体辐射普朗克定律可表示为：

干涉图是在直流偏置上叠加交流信号而形成的。将所有黑体温度条件下的干涉图的最大值 Iar 和直流量I₄ 提取出来，然后 绘制Imax-I 。关系图。可以发现，图形为一条过零点直线，其线性关系为 Ime=2Ia,

 

归一化直流偏置美能傅里叶红外光谱仪FTIR4000利用干涉仪干涉调频的工作原理，把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，利用干涉光照射样品，由计算机软件经傅立叶变换获得样品的光谱图。

 

红外吸收光谱(FTIR)研究各种分子在红外波段的辐射吸收规律

红外光谱属分子中化学键和官能团的振动吸收光谱。其振动频率主要由化学键连结的原子质量和化学键的强度决定。通过量子力学的复杂计算，可近似推导不同化学键的振动频率，以下为结构简单的6种模式。

通常有机分子为多原子组合的复杂分子，各种化学键和基团的振动光谱加合和空间构型的影 响，会出现合频、差频、共振、转动等光谱微细结构许多谱峰组合的复杂光谱，因此对大多数的IR 谱峰很难逐个做出确切归属。

 

 

红外光谱频率范围通常认为在0.78－1000 μm之间，可细分为3个区间，即近红外、中红外、远红外：

 

近红外波长和频率：0.78－2.5 μm ，即约 13000－4000 cm－1 ，主要用于含多H基团的定量分析；

 

远红外波长和频率：25－1000 μm ，即400－10 cm－ 1 ，主要用于无机和金属有机化合物的光谱测定；

 

中红外光谱波长和频率在2.5－25 μm ，即4000－400 cm－1 ，有机化合物的红外光谱多出现在这个范围。

 

傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)是研究各种分子在红外波段发射或吸收辐射规律与分子结构关系的有力工具，主要用于物质结构的分析。

 

 

FTIR4000傅里叶红外特点

干涉仪:非正交改进型Michelson干涉仪，三维立体角镜反射镜，永久准直，无需人工调整，30°入射角，消除偏振效应 (bruker 同一配件商)

 

检测仪:进口高灵敏度DLATGS (Deuterated L-Alanine Triglycine Sulfate，氘化L-丙氨酸硫酸三苷肽)检测器，带有防潮膜(bruker 同一配件商)

 

分束器:多层镀膜溴化钾,带有防潮涂层（进口）

 

光谱范围: 7800～350 cm-1

 

高精度/高重复性:波数准确度:优于1.0 cm-1     波数重复性:优于0.1 cm-1综上所述，傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）在光伏材料性能研究中具有重要作用。通过高精度的光谱测量和数据分析，可以深入了解材料在不同温度条件下的辐射特性。这些研究成果不仅为光伏组件的设计和优化提供了可靠的科学依据，还推动了光伏技术的进步和应用。FTIR4000傅里叶红外光谱仪凭借其先进的干涉仪技术和高灵敏度检测器，为光伏领域的研究人员提供了强有力的工具，有助于进一步提升光伏材料的效率和稳定性。