[发明专利]一种印刷的柔性钙钛矿光电探测器及制备方法

说明书

本发明公开了一种印刷的柔性钙钛矿光电探测器及制备方法，该光电探测器由柔性基底、混合阴阳离子钙钛矿吸光层和电极组成，其中钙钛矿吸光层是采用卷对卷凹版印刷技术或卷对卷微凹版印刷技术或卷对卷微狭缝涂布技术或卷对卷刮涂技术的制备。钙钛矿吸光层制备方法工艺简单、成本低，并适应于大面积制备，可广泛应用于光电探测器、太阳能电池、薄膜晶体管、光致发光器件。进一步地，基于卷对卷印刷技术的光电探测器具有光电探测性能优异和柔韧性好的显著特点。

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，具体涉及一种印刷的柔性钙钛矿光电探测器及制备方法。

背景技术

光电探测器是指能够将光信号转换成电信号的光电器件，其能够直接探测入射光信号、测量光辐射水平以及将时间相关的光信号转变成电信号，被广泛应用于生物传感、光学成像、光通信、环境监测、国防军工等领域。

有机-无机杂化钙钛矿材料(ABX₃，其中A＝MA⁺、FA⁺或Cs⁺；B＝Pb²⁺或Sn²⁺；X＝I^-、Cl^-或Br^-)具有优秀的半导体性质，如合适的直接带隙宽度(～1.6eV)、宽的吸收带宽(300～900nm)、长的激子扩散长度(100～1000nm)和长的载流子寿命，在光伏或光电领域受到了广泛的关注。传统的有机-无机杂化钙钛矿材料由单一阴阳离子组成，如MAPbI₃、FAPbC1₃、CsPbI₃等。但是单组份钙钛矿材料不能达到商业应用要求，如MAPbI₃在高温中(大于160℃)易发反应分解，CsPbI₃高温下稳定，而常温下易生成无效的FAPbI₃黄相。因此，混合阴阳离子为设计热稳定和结构稳定的高性能钙钛矿材料提供了思路。如FAPbI₃钙钛矿中加入少量的MA⁺有利于诱导生成室温稳定的黑相FA_xMA_1-xPbI₃(0＜x＜1)钙钛矿；Cs⁺掺杂有利于抑制FA_xC_s1-xPbI₃(0＜x＜1)黄相生成，并制备稳定的钙钛矿材料。目前，高性能钙钛矿器件，均采用混合阴阳离子钙钛矿材料。而钙钛矿薄膜大部分采用旋涂法或真空蒸镀制备，不利于大面积和柔性器件的制备，也不利于商业推广。因此，通过选择合适的工艺与材料配方，是制备高质量大面积、柔性、高产量和推进钙钛矿光电探测器实用化的关键，也成为了发展钙钛矿光电探测器实际应用的关键技术。

卷对卷印刷技术是一种高产量和规模化薄膜制备技术，广泛应用于有机太阳能电池和光学薄膜的制备生产，并与各种印刷技术兼容，具备明显的产业化应用前景。因此，卷对卷印刷技术为制备大面积和柔性钙钛矿薄膜提供了可能性。

发明内容

本发明所要解决的问题，是克服背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种光电探测性能优秀、可大规模制备的柔性钙钛矿光电探测器，还相应提供了一种工艺过程简单、成本低的上述柔性钙钛矿光电探测器的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种印刷的柔性钙钛矿光电探测器及制备方法，由柔性基底、混合阴阳离子钙钛矿吸光层和电极组成；所述钙钛矿吸光层是采用卷对卷印刷技术的制备；所述的混合阴阳离子钙钛矿的结构式为ABX₃，其中A为MA⁺、FA⁺和Cs⁺中的一种或几种，B为Pb²⁺或Sn²⁺中的一种或几种，X为I^-、Cl^-或Br^-中的一种或几种；所述钙钛矿吸光层位于柔性基底之上；所述电极位于钙钛矿吸光层之上。