[发明专利]基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器，其特征在于，所述光电探测器主要由依次设置的衬底、导电阴极、电子传输层、钙钛矿光活性层、空穴传输层、修饰层和金属阳极组成，所述空穴传输层材料为Spiro-OMeTAD。

2.根据权利要求1所述的基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底或PET塑料衬底；所述导电阴极材料为ITO或FTO。

3.根据权利要求1所述的基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器，其特征在于，所述电子传输层材料为SnO₂，厚度为20～40nm；

所述钙钛矿光活性层的材料为MAPbI₃，厚度为400～550nm；

所述空穴传输层材料Spiro-OMeTAD的厚度180～220nm；

所述修饰层材料为MoO₃，厚度为8～10nm；

所述金属阳极为Al、Ag、或Cu中的一种或多种，厚度为80～100nm。

4.一种基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)、对由衬底和导电阴极组成的基底进行清洗、干燥和紫外臭氧处理；

2)、在基底表面梯度旋涂SnO₂溶液、梯度退火制得电子传输层；

3)、在电子传输层上梯度旋涂MAPbI₃前驱体溶液，退火制得钙钛矿光活性层；

4)、在钙钛矿光活性层上旋涂掺杂CsI的Spiro-OMeTAD溶液，退火制得空穴传输层；

5)、在空穴传输层上依次蒸镀MoO₃修饰层、金属阳极，制得所需钙钛矿光电探测器。

5.根据权利要求4所述的基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的清洗是指使用洗涤剂、丙酮溶液、异丙酮、酒精和去离子水依次对基底进行超声清洗，每次超声10～20分钟。

6.根据权利要求4所述的基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的SnO₂溶液是溶质浓度为2～3％水胶体分散液，所述梯度旋涂和梯度退火均于在空气环境中进行；所述梯度旋涂的程序为：转速2500～3000转/分钟旋涂10～20s，将转速变为6000～7000转/分钟旋涂45～60s；

所述梯度退火为：温度100～130℃退火10～25min，温度150～180℃退火25～35min。

7.根据权利要求4所述的基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述MAPbI₃前驱体溶液的总浓度为610～915mg/mL，制备MAPbI₃所使用的原料PbI₂与MAI的摩尔比为1:1；溶剂为DMF和DMSO，DMF与DMSO体积比为8:2；

所述梯度旋涂的程序为：转速2000～3500转/分钟旋涂10～15s，将转速变为4000～6000转/分钟旋涂50～55s；

所述退火温度为80～100℃，退火时间为20～30min。

8.根据权利要求4所述的基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤4)所述Spiro-OMeTAD溶液中CsI掺杂浓度为A，其中，0＜A≤0.8wt％；

其中Spiro-OMeTAD溶液的总浓度为70～100mg/mL，溶剂为氯苯；

所述Spiro-OMeTAD溶液中包含17.5μl的Li-TFSI、28.8μL的TBP；

所述旋涂的程序为：在氮气气氛中以3000转/分旋涂40s。

9.根据权利要求4所述的基于CsI离子掺杂空穴传输层的高性能自供电钙钛矿型光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述蒸镀为真空蒸镀，控制真空蒸镀机内的气压小于5×10^-4Pa。