[发明专利]一种具有光电导效应的有机无机杂化材料晶体及其应用

说明书

本发明公开了一种具有光电导效应的有机无机杂化材料晶体及其应用。该晶体结构，的分子式为C₆H₁₄N[SbI₄]，其特征在于(C₆H₁₄N[SbI₄]的空间群为P2₁/n，其晶胞参数为a=11.2855(6)Å，b=23.0415(11)Å，c=18.5034(9)Å；α=90°，β=91.1800(10)°，γ=90°。本发明进一步公开了C₆H₁₄N[SbI₄]用于光电领域的用途，所述光电功能材料领域如光电探测器、太阳能电池等。

技术领域

本发明属于光电材料领域，尤其是涉及一种具有光电导效应的无铅有机无机杂化材料C₆H₁₄N[SbI₄]在光电器件方面的应用，将在太阳能电池、光电探测器器件上具有很强的应用潜力。

背景技术

在90年代，Mitzt致力于研究层状有机无机杂化钙钛矿材料，因其具有较强的激子束缚能，主要应用于薄膜晶体管和发光二极管。之后，有机无机杂化钙钛矿材料的特殊性能一双极性载流子传输特性还未被研究者们发现，该特性的发现启发并促进了钙钛矿材料在平面异质结器件中的广泛使用，并且引发了有机无机杂化钙钛矿材料在太阳能电池方面的快速发展。在短短的六年期间，钙钛矿太阳能电池的转换效率就从3.8%提高到22.1%，其发展速度是其它材料太阳能电池所无法相比的。其优异的光电转换效率主要来源于该材料具有良好的光吸收，较高的载流子迁移率，甚低的激子束缚能，以及独特的载流子双极性特征等。除此之外，由于器件结构简单，材料成本低廉，制备工艺简便，钙钛矿太阳电池有望成为具有高效率、低成本、可柔性、全固态等优点的新一代太阳电池。因此，在2013年，有机无机杂化钙钛矿材料作为吸光层的全固态钙钛矿太阳能电池列为年度的世界十大科技进展之一，并称其为太阳能技术中的一个重要突破。由于钙钛矿材料具有较长的电荷载流子寿命和扩散长度、较低的电荷载流子复合率，使它在太阳能电池和光电探测器中有着潜在的应用。钙钛矿材料在300-800nm的光谱范围内具有较高的外量子效率，这对于光电探测器来说是十分重要的参数，为钙钛矿材料在光电探测器领域中的研宄和应用起到了推动作用。

光电导效应是内光电效应的一种，是指在光照作用下材料的电阻率发生了改变，从而引起电流的变化，常被用来制作光电探测器。

传统光电材料以硅等无机材料为主，制备工艺复杂，成本较贵。并且由于有机无机杂化钙钛矿MAPbX3(MA:甲胺,X:卤素)材料具有优异的特性(如:较宽的强吸收、较长的载流子寿命、较长的载流子扩散长度、高载流子迁移率和小的激子束缚能),可广泛地应用于激光、太阳能电池、光电探测器和光敏晶体管等光电器件中。但是，要实现钙钛矿太阳电池等器件的商品化、产业化应用，仍面临着许多问题，其中之一就是无毒材料的研究和开发．目前的高效钙钛矿太阳电池吸光材料中的铅为17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一。铅基钙钛矿太阳电池的热稳定性和化学稳定性差，薄膜中的铅很容易游离出来，对环境造成污染。因此探索制备工艺简单、成本低廉、环境友好型的新型光电材料将具有很高的应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光电导效应的无铅有机无机杂化材料在光电领域中的应用。为此本发明公开了一种具光电导效应的有机无机杂化材料晶体，其特征在于分子式为C₆H₁₄N[SbI₄]，所含（C₆H₁₄N）部分为该晶体内有机配体，其结构如下：

C₆H₁₄N[SbI₄]的空间群为P2₁/n，其晶胞参数为a =11.2855(6) Å ，b = 23.0415(11) Å，c = 18.5034(9) Å；α=90°，β=91.1800(10)°，γ=90°。