[发明专利]一种新型钙钛矿材料的柔性光电器件的制备方法

说明书

本发明属于材料器件制备技术领域，特别涉及一种新型钙钛矿材料的柔性光电器件的制备方法。本发明采用有机无机杂化铅卤素钙钛矿材料作为光活性材料，使用纤维作为模板的方法制备新型钙钛矿材料，并封装成柔性光电探测器件。该方法操作简单，绿色环保，该方法适用于尺寸可调光电器件的制备，为大面积产业化器件制备提供了新的方法并进一步推动了钙钛矿材料在柔性可穿戴领域的应用。

技术领域

本发明属于材料器件制备技术领域，特别涉及一种新型钙钛矿材料的柔性光电器件的制备方法。

背景技术

随着科技的迅猛发展和对能源的日益增长的需求，柔性可穿戴光电探测器器件引起了人们的热切关注。光电探测器在包括图像传感、光通信、火灾检测、生物医学成像、环境监测、空间探测与安全检测等诸多科学研究与工业技术领域都有十分重要的应用。近几年，基于铅卤素的有机-无机杂化钙钛矿材料成为制作超高灵敏度和快速响应的光电探测器的理想材料之一。

目前，铅卤素钙钛矿柔性光电器件的构建主要为使用柔性衬底如PET、PEN、碳布、金属衬底等，使用旋涂方法在其表面生长钙钛矿材料。常见的钙钛矿材料的形貌包括：聚晶薄膜、微米棒状、纳米棒、纳米片、量子点等，其中，有研究证实棒状钙钛矿材料具有直接的载流子传输通道因而相比较于其他形貌的材料有更优异的光电特性。比较常用的钙钛矿材料的制备方法有旋涂法，这种方法所制备的样品主要为聚晶薄膜，例如现有技术CN107591481A。通过控制溶液的饱和度可以制备出钙钛矿材料晶体，或使用油相合成方法可以制备出钙钛矿量子点，但是这种方法所制备的材料表面有有机配体，影响载流子输运性能因此所制备的光电探测器件性能不理想，例如现有技术 CN106252520A。并且，对于柔性器件来说在使用过程中不可避免的会存在应力作用，以上所提到形貌的钙钛矿材料受到应力作用时会集中在一点进而导致材料性能的衰减，同时钙钛矿材料本身存在较脆的缺陷，这些因素极大地阻碍了其在柔性光电子器件中的应用。

因此，寻求一种方法制备出柔性的光电探测器件对其在柔性可穿戴光电子领域的应用具有极大的意义。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型钙钛矿材料的柔性光电器件的制备方法，该方法操作简单，可重复性好，并且该方法所制备柔性器件尺寸、形貌可调控，为推动其大规模产业化生产提供了新的思路。

本发明通过以下技术方案来实现，一种新型钙钛矿材料的柔性光电器件的制备方法，包括：

采用有机无机杂化铅卤素钙钛矿材料粉体作为光活性材料，使用纤维作为生长模板制备新型钙钛矿材料，并使用金属线作为电极，封装成柔性光电探测器件。

更为具体的，前述制备方法具体实验步骤包括：

(1)首先，使用纤维作为模板，纤维模板是可编织的柔性材料，可以编织成任意形状；

(2)将纤维模板浸泡在钙钛矿前驱液中，由于毛细作用等方式，纤维可以吸满钙钛矿前驱溶液；

(3)将步骤(2)中所得到的吸满钙钛矿前驱液的纤维模板进行热处理，即在模板中原位析出钙钛矿晶体，得到新型钙钛矿材料，并使用金属线作为电极，即得到封装成柔性光电探测器件。

前述方案的选择依据和实现原理是：基于所选用模板的毛细作用，通过利用溶液的表面张力，可以实现前驱液在模板中的均匀地吸附，从而制备出均匀致密的钙钛矿材料。相比较于其他钙钛矿材料的合成方法，该方法操作简单，形貌可控，适用于大尺寸材料的制备。

优选方案之一为步骤(1)中纤维模板可为任何纤维状有柔韧性的材质，包括但不限于：碳布、棉线、聚合物纤维、金属纤维束等；纤维模板可为任意形状、任意尺寸，包括但不限于：直线型、弹簧形状、弯曲形貌、网状形貌等，由于纤维模板具有柔性并且可编织成任意形状从而实现钙钛矿材料的形貌可控。