[发明专利]一种基于复合界面传输材料的钙钛矿光伏-发光-光探测多功能器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于复合界面传输材料的钙钛矿的光伏-发光-光探测多功能器件，其特征在于，所述多功能器件包括从下至上依次层叠设置的透明导电电极层、复合电子传输层、钙钛矿活性层、复合空穴传输层和金属电极层；所述复合电子传输层利用功函数比较大的电子传输材料搭配功函数小的电子传输材料，调整复合材料的功函数与钙钛矿导带准费米能级拉平，消除复合电子传输层与钙钛矿活性层接触界面的电荷转移势垒，所述复合电子传输层既可以向钙钛矿层注入电子又可以提取电子；所述复合空穴传输层利用功函数比较大的空穴传输材料搭配功函数小的空穴传输材料，调整复合材料的功函数与钙钛矿价带准费米能级拉平，消除复合空穴传输层与钙钛矿活性层接触界面的电荷转移势垒，所述复合空穴传输层既可以向钙钛矿层注入空穴又可以提取空穴；这种由多种传输材料复合得到复合电子传输层和复合空穴传输层，搭配上钙钛矿活性层，使器件形成电荷转移零势垒的能带结构。

2.如权利要求1所述多功能器件，其特征在于，所述透明导电电极层为ITO或FTO透明导电玻璃；所述金属电极层为金、银、铜或铝。

3.如权利要求1所述多功能器件，其特征在于，所述复合电子传输层厚度为5~120 nm，所述复合电子传输层材料为氨基化的石墨烯量子点，且还包括氯盐制备的二氧化锡或二氧化钛，且所述氯盐与氨基化的石墨烯量子点的质量比为10:1到1000:1。

4.如权利要求1所述多功能器件，其特征在于，所述钙钛矿活性层为CH₃NH₃PbX₃、NH₂CH₂NH₃PbX₃或CsPbX₃中一种或两种以上，且X为I或Br；所述钙钛矿活性层的厚度为50-600nm。

5. 如权利要求1所述多功能器件，其特征在于，所述复合空穴传输层厚度为20~200nm，且所述复合空穴传输层为spiro-OMeTAD和FN-Br复合构成的spiro-OMeTAD:FN-Br，且spiro-OMeTAD与FN-Br的质量比为10-1000:1。

6. 如权利要求5所述多功能器件，其特征在于，所述复合空穴传输层材料中FN-Br被功函数大于5.4 eV的TFB或F8BT取代。

7.权利要求1-6任一项所述多功能器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）透明导电玻璃的清洗

导电玻璃超声清洗，用氮气或者压缩空气将导电玻璃吹干，然后采用紫外光表面清洗处理去除有机物和增加成膜性；

（2）复合电子传输层的制备

将二氯化锡、四氯化锡或四氯化钛制备前驱体溶液，然后加入氨基化的石墨烯量子点进行混合，将混合溶液旋涂在导电透明玻璃上，然后热处理，待冷却后进行紫外臭氧处理，臭氧处理形成悬挂键可以增强后续成膜性；

（3）钙钛矿活性层的制备

将钙钛矿前驱体溶液旋涂在复合电子传输层上，在溶剂未干时滴加反型溶剂继续旋涂，将旋涂好的钙钛矿薄膜热处理；

（4）复合空穴传输层的制备

将spiro-OMeTAD和FN-Br的混合溶液旋涂在钙钛矿活性层表面；

（5）金属电极的制备

在真空条件下，在复合空穴传输层上蒸镀金或银，得到所述基于钙钛矿的光伏-发光-光探测多功能器件。

8. 如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中溶剂为乙醇，且二氯化锡或四氯化锡的浓度为0.1%-10wt%，氨基化的石墨烯量子点的浓度为0.01~1wt%；且步骤（2）中热处理为180~270 °C加热0.5~2 h，紫外臭氧处理5~15 min。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述spiro-OMeTAD和FN-Br混合溶液是将spiro-OMeTAD和FN-Br粉末溶解于氯苯中，且spiro-OMeTAD的浓度为1~10wt%，FN-Br的浓度为0.01~1wt%。