[发明专利]一种基于钙钛矿晶体的辐射伏特型核电池

权利要求书

1.一种基于钙钛矿晶体的辐射伏特型核电池，其特征在于，所述核电池的结构从上往下依次为：辐射源、阳极电极、P 型钙钛矿层、本征钙钛矿层、N 型钙钛矿层以及阴极，其中，采用溶液法外延生长钙钛矿PIN结，所述辐射源设置为β粒子辐射源、X射线和γ射线辐射源中的一种，所述钙钛矿晶体设置为有机无机杂化钙钛矿晶体，或者全无机钙钛矿晶体，所述P型钙钛矿层主要用于形成耗尽层，产生光电压，P型层的厚度在0.1mm至1mm之间，所述本征钙钛矿层用于高能粒子的吸收和光电转换，对于高能量的γ光子，本征钙钛矿晶体的厚度大于1cm，所述N型钙钛矿层用于形成耗尽层，厚度在0.1mm至1mm之间；阳极电极的功函数与P型钙钛矿层的价带顶靠近，以利于光生空穴的传输；阴极电极的功函数与N型钙钛矿层的导带底靠近。

2.权利要求1所述的一种基于钙钛矿晶体的辐射伏特型核电池，其特征在于，外延生长钙钛矿PIN结的方法如下：步骤1)首先采用变温法生长N型钙钛矿衬底，步骤2)在N型钙钛矿衬底上外延生长较厚的本征钙钛矿晶体，步骤3)在本征钙钛矿晶体上外延生长P型钙钛矿晶体，并设置一根水平切割线和两根垂直切割线；步骤4)沿着水平切割线和垂直切割线剖分晶体，获得钙钛矿PIN结。

3.根据权利要求2所述的基于钙钛矿晶体的辐射伏特型核电池，其特征在于，所述步骤1)中首先采用变温法生长N型钙钛矿晶体，所以N型层的厚度在01.mm至1mm之间。

4.根据权利要求3所述的基于钙钛矿晶体的辐射伏特型核电池，其特征在于，所述步骤2)具体如下，制备本征钙钛矿前驱液，将步骤1)制备获得的N型钙钛矿晶体作为衬底放入本征钙钛矿前驱液中，在N型钙钛矿晶体上外延生长本征钙钛矿层，通过调控外延生长的时间和温度，控制本征钙钛矿层的厚度，如果N型钙钛矿层和本征钙钛矿层之间晶格常数差异较大，还需要采用相同的工艺在N型层和本征层之间设计和制备若干缓冲层。

5.根据权利要求4所述的基于钙钛矿晶体的辐射伏特型核电池，其特征在于，所述步骤3)具体如下，制备P型钙钛矿前驱液，将步骤2)制备获得的钙钛矿晶体放入P型钙钛矿前驱液中，在本征钙钛矿晶体上外延生长P型钙钛矿层，通过调控外延生长的时间和温度，控制P型钙钛矿层的厚度，在本征层和P型层之间设计和制备若干缓冲层，P型层的厚度也控制在01.mm至1mm之间。

6.根据权利要求5所述的基于钙钛矿晶体的辐射伏特型核电池，其特征在于，所述步骤4)具体如下，将步骤4)制备得到的钙钛矿晶体沿着水平和垂直两个中心平面切割和抛光，处理后获得的钙钛矿晶体从下往上分别为N型层、本征层和P型层，采用真空蒸发或者溅射的方法在P型层上沉积阳极电极，在N型层上沉积阴极电极。