[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

说明书

本发明涉及光电探测器件技术领域，尤其涉及一种基于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及其制备方法。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，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。本发明使用了溶液处理方式，在Spiro‑OMeTAD溶液中引入了少量的CsI，有效地抑制了Spiro‑OMeTAD膜的聚集和水解，减少了针孔和空洞，增强空穴传输层的载流子萃取能力及迁移率，显著提高了光电探测器的检测率和稳定性。该制备过程简单，极大降低器件成本。

技术领域

本发明涉及光电探测器件技术领域，尤其涉及一种基于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及其制备方法。

背景技术

钙钛矿型光电探测器(PPD)结合了有机-无机钙钛矿材料的优点，具有优异的光电性能和简单的溶液加工工艺，已成为一种革命性的光电器件，在各个领域得到了广泛的应用。自第一批钙钛矿电池问世以来，近年来，最好的钙钛矿太阳能电池已经达到了25.5％以上的功率转换效率，可与传统的硅太阳电池相媲美。随着钙钛矿太阳能电池的发展，钙钛矿材料在发光二极管、光电探测器和激光器等方面有着巨大的发展潜力。具体地说，随着越来越多的研究集中在钙钛矿太阳能电池的开发上，很少有研究尝试将钙钛矿材料用于制造光电探测器，本专利着重于开发一种高性能自供电钙钛矿型光电探测器。传统的Si、GaN、有机材料和纳米光电材料光电探测器的制造工艺复杂，需要在低温下工作，价格昂贵，而量子效率较低，材料的电荷-载流子迁移率较差，阻碍了其探测性能的进一步提高。钙钛矿薄膜可以在由低温溶液制成，因此它具有低成本的巨大的商业优势。在平面结构钛矿型光电探测器中，空穴传输层与钙钛矿层界面的接触性对器件性能有巨大影响。目前对于如何减少钛矿型光电探测器界面的电荷累积，提高电荷萃取和传输能力和降低暗电流仍然需要做大量研究工作。因此，需要进一步寻找化学稳定性好、空穴迁移率高的空穴传输材料，是实现高效、长期稳定的探测器的必要条件。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种基于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，该器件采用简单的溶液处理CsI离子掺杂Spiro-OMeTAD作为空穴传输层。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

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，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，其英文名称为：

2,2',7,7'-Tetrakis[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9'-spiro-bifluorene。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明另外一个目的是提供一种基于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，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；