[发明专利]一种光电热电复合自驱动的光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光电热电复合自驱动的光电探测器及其制备方法，采用钙钛矿太阳能电池和温差发电片并联的电连接作为钙钛矿光电探测器的电压驱动，钙钛矿太阳能电池和温差发电片可单独为钙钛矿光电探测器提供电压，同时温差发电片将热能转化为电能，避免热能对器件的性能和使用寿命的影响。本发明制备的光电热电复合自驱动的光电探测器稳定性好，使用寿命长，实现全天候的光探测。

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，更进一步涉及半导体光电技术领域中的一种光电热电复合自驱动的光电探测器及其制备方法。本发明的光电探测器可用于探测紫外-可见光-近红外波段的光信号。

背景技术

光电探测器是一种将光辐射能量转换为一种便于测量的物理量光电器件，在军事和国民经济的各个领域有着广泛的应用，例如生物传感、光学成像、光通信、环境监测、国防军工等。光电探测器的原理主要是利用外光电效应或内光电效应，探测器中的电子直接吸收光子的能量，使运动状态发生变化而产生电信号，常用于探测红外辐射和可见光。近几年，随着科技的发展，已经有越来越多种类的光电探测器出现。

Xin Hu等作者在其发表的论文“High-Performance Flexible BroadbandPhotodetector Based on Organolead Halide Perovskite”(Advanced FunctionalMaterials,vol.24,pp.7373-7380,2014)中公开了一种有机卤化物钙钛矿光电探测器。该有机卤化物钙钛矿光电探测器虽然在传统钙钛矿光电探测器优点基础上，采用旋涂方法制备了MAPbI₃薄膜，形成了结构为ITO/MAPbI₃/ITO的共面器件，通过对器件进行外部供电可实现宽谱光电探测，但是，该钙钛矿光电探测器仍然存在的不足之处是，该钙钛矿光电探测器在工作时需要外加电压来驱动，导致无法在需要长时间的光探测场合下的应用。

苏州大学在其拥有的专利技术“结合太阳能电池和光电探测器的自驱动光电探测体系及其制备方法”(申请号：201510969469.0授权公告号：CN105575964 B)中公开了一种结合太阳能电池和光电探测器的器件结构和制备方法。该专利技术的结构采用旋涂的方法制备钙钛矿太阳能电池作为电压驱动，钙钛矿探测器为光电传感器件。该器件结构存在以下两点不足之处是，其一，由于钙钛矿太阳能电池对于太阳能的转换率不高，导致钙钛矿太阳能电池在作为光电探测器的电压驱动过程中，太阳能大多以热能的形式消散掉了，同时消散的热能对整个器件的性能尤其是器件的稳定性和使用寿命方面有很大的影响。其二，在夜间和阴雨天钙钛矿太阳能电池无法进行光电转换，导致该光电探测器无法正常工作。该专利技术的制备方法中主要使用细铜线来连接钙钛矿太阳能电池和钙钛矿光电探测器，由此导致其存在的不足之处是，使用细铜线来连接钙钛矿太阳能电池和钙钛矿光电探测器的成本高，稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种光电热电复合自驱动的光电探测器，实现光电探测器不需要借助外部能源可长时间的进行光探测。

实现本发明目的的具体思路是，利用钙钛矿太阳能电池与温差发电片并联作为光电探测器的电压驱动，实现长时间自驱动的光探测。温差发电片与钙钛矿太阳能电池的并联，不仅可以减少钙钛矿太阳能电池光电转换过程中产生的热能对器件性能的影响，而且可以将这些热能转换为电能，使得光电探测器能够更长时间的光探测，同时在夜间和阴雨天气利用温差发电片的温差发电来提供电压进行光探测。

本发明的光电热电复合自驱动的光电探测器，包括钙钛矿太阳能电池、玻璃衬底，所述钙钛矿太阳能电池包括衬底以及在衬底上由上至下依次制备的空穴传输层、光吸收层、电子传输层和金属电极；在所述玻璃衬底上制备光吸收层、在光吸收层的两侧制备两个金属电极；所述光电探测器还包括温差发电片，所述温差发电片设置在金属电极之下；所述钙钛矿太阳能电池与温差发电片并联后再与钙钛矿光电探测器串联。