[发明专利]一种柔性自供电光电探测器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种柔性自供电光电探测器，所述柔性自供电光电探测器包括柔性正极、柔性负极、滴涂于柔性正极上的光电材料层、处于柔性正极和柔性负极间的隔膜以及粘附于隔膜上的电解质；所述光电材料层为CoNi‑CoNiO₂/N/MXene复合材料。本发明所述柔性自供电光电探测器可将探测到的光信号直接转化为可记录的电信号，且器件可折叠弯曲并实现在复杂环境下的光探测。本发明涉及的光电探测器光响应速度快、灵敏度高，可用于柔性可穿戴电子设备中。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，更具体地，涉及一种柔性自供电光电探测器及其制备方法和应用。

背景技术

光电探测器是一种将光信号转化为电信号的传感器，被广泛应用于军事与民用生活中，如环境监测、太阳能发电、生物医学以及远程控制等领域。传统光电探测器的电极通常为ITO电极，ITO电极制得的光电探测器是刚性的，无法满足未来柔性集成电路技术和制造工艺飞速发展的要求。因此，越来越多的人着眼于开发柔性光电探测器。

中国发明专利CN109119495A(公开时间2019年01月01日)公开了一种柔性光电探测器及其制备方法，所述光电探测器包括柔性基材、形成于柔性基材表面的MXene柔性电极以及形成于MXene柔性电极表面的CsPbBr₃半导体层，该发明所述柔性光电探测器具有较好的柔性，但存在光响应能力弱、光转化率低且需外接电路的问题。

发明内容

本发明的首要目的是克服上述现有技术的不足，提供一种柔性自供电光电探测器。该柔性自供电光电探测器无需外接电路，具有优良的柔韧性和较强的光响应能力，能够产生较强的光响应电流。

本发明的进一步目的是提供一种柔性自供电光电探测器的制备方法。

本发明的另一个目的是提供所述柔性自供电光电探测器的应用。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种柔性自供电光电探测器，所述柔性自供电光电探测器包括柔性正极、柔性负极、滴涂于柔性正极上的光电材料层、处于柔性正极和柔性负极间的隔膜以及粘附于隔膜上的电解质；所述光电材料层为CoNi-CoNiO₂/N/MXene复合材料。

在本发明中正极层、负极层、隔膜以及电解质组成电池，为光电材料层提供电场，在有光照的条件下驱动光电材料层的电子-空穴对分离，形成光电流。

MXene具有可调谐带隙，且其在紫外可见光区域具有较强的吸收峰，将MXene进行钴、镍以及氮掺杂后光吸收能力得到增强，使得采用CoNi-CoNiO₂/N/MXene作为光电材料层的光电探测器在光照下能够产生更强的光电流。

优选地，所述CoNi-CoNiO₂/N/MXene复合材料中MXene为Ti₃C₂T_x、Nb₂CT_x、V₂CT_x及Mo₂CT_x的一种。

优选地，所述柔性正极为锰氧化合物包裹着的CNT柔性薄膜，柔性负极为锌箔。

优选地，所述水系电解质为硫酸锌和硫酸锰的混合溶液。

优选地，所述柔性隔膜为NKK隔膜。

一种柔性自供电光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1.制备CoNi-CoNiO₂/N/MXene复合材料；

S2.将CoNi-CoNiO₂/N/MXene复合材料和导电碳粉制成悬浮液，滴涂在柔性正极上；