本发明专利技术公开了一种基于甲基紫精配体的金属有机杂化钙钛矿铁电体(MV)[BiI3Cl2]薄膜在用于光伏产业、光电器件方面的应用，包括：太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器。本发明专利技术所述(MV)[BiI3Cl2]通过紫外可见漫反射谱测试，显示在紫外波段至近红外波段对光有很强的吸光度。这将使得应用于(MV)[BiI3Cl2]材料的器件具备对太阳光宽波段的吸收性质。
Application of Metal-Organic Hybrid Perovskite Ferroelectrics Films Based on Methyl Violet Ligand in Photovoltaic Industry
The invention discloses a metal-organic hybrid Perovskite Ferroelectric (MV) [BiI3Cl2] thin film based on methyl viologen ligand and its application in photovoltaic industry and photoelectric devices, including solar cells, photoelectric tubes, photoelectric relays and photoelectric detectors. The (MV) [BiI3Cl2] of the invention has been tested by ultraviolet-visible diffuse reflectance spectrum, and shows that the light has a strong absorbance from ultraviolet to near infrared bands. This will enable devices used in (MV) [BiI3Cl2] materials to absorb sunlight in a wide band.
【技术实现步骤摘要】
基于甲基紫精配体的金属有机杂化钙钛矿铁电体薄膜在用于光伏产业方面的应用
本专利技术属于光电材料领域，尤其是涉及一种新型不含铅的金属有机杂化材料(MV)[BiI3Cl2]在光伏产业和光电器件方面的应用，将在具备铁电性和光电效应的太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器具有很强的应用潜力。
技术介绍
光电效应是指能够将光能转化为电能的效应，具备光电效应的材料称为光电材料。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，并且往往对环境具有破坏性，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。金属有机杂化钙钛矿材料的研究热潮肇始于其在光伏太阳电池中的突出应用效果。其中金属卤素钙钛矿具有光电转换效率高、制备流程简单且成本较低的特点，目前报道的钙钛矿太阳能电池的效率达到了22.7%，是目前太阳能电池材料的研究焦点，并且在其它光电器件如光电管、光控继电器、光电探测器方面也展现出优异的性质，在光电材料与器件领域有广泛的应用前景。近些年来，人们相继探索将物质的多种物理性能结合起来以制备出性能更加优异的器件，具备铁电性、铁磁性的物质因其本身的铁电、铁磁性能能够在自然条件下对载流子的分离提供一种内在驱动，受到了很多科研工作者的关注，其中将光电效应和物质的铁电性结合起来将提高光生载流子的分离，这在光电器件的应用上具有很高的潜在应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于甲基紫精配体的金属有机杂化钙钛矿铁电体(MV)[BiI3Cl2]薄膜在用于光伏产业、光电器件方面的应用，主要包括：太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器；所述MV是甲基紫精双阳离子，为材料中有机配体，它的形成通过4,4’-联吡啶、甲醇、氢碘酸反应后所得，其结构为本专利技术所述的应用，其中金属有机杂化钙钛矿铁电体(MV)[BiI3Cl2]薄膜的物理气相沉积法按如下的步骤进行：（1）将纯化的(MV)[BiI3Cl2]放在50×20×20（mm）石英方舟中；（2）将放有(MV)[BiI3Cl2]样品的石英方舟放入管式炉玻璃管中，方舟位置位于加热丝正上方，同时材料也正对加热丝；（3）将放有掺铌钛酸锶的50×20×15（mm）石英方舟放入管式炉玻璃管中，距离放有(MV)[BiI3Cl2]样品的方舟2cm至15cm，此处掺铌钛酸锶使用单抛类型，光面向上；（4）密封管式炉玻璃管，通入氮气5分钟，排出管式炉玻璃管中空气；（5）打开管式炉，将温度参数设置为10分钟从室温加热至350℃，在350℃保温半小时，之后关闭管式炉，使管式炉玻璃管内温度自然降低至室温，在此过程中需同时打开氮气；（6）等管式炉玻璃管温度降低至室温后拿出两个方舟，在掺铌钛酸锶基片上即生长出(MV)[BiI3Cl2]薄膜。本专利技术所述的应用，其中金属有机杂化钙钛矿铁电体(MV)[BiI3Cl2]薄膜的水热法制备方法按如下的步骤进行：（1）在反应釜内衬底部放一掺铌钛酸锶基片，以上所述掺铌钛酸锶为单抛型，光面朝上；（2）将0.1mL氢碘酸57%（w/w），0.0624g4’4-联吡啶，1.7mL35%-36%盐酸（w/w），0.1261gBiCl3，10mL甲醇依次加入反应釜内衬里，将反应釜内衬放入反应釜中，密封；（3）将反应釜放于电热鼓风干燥箱中，设置温度参数为从室温用60℃/小时升温速率升温至150℃至180℃，在150℃至180℃保持12小时至18小时，最后用10℃/小时的速率降至室温；（4）将反应釜打开，拿出基片，表面即可生长一层(MV)[BiI3Cl2]薄膜。将铁电性和光电效应的性质结合在一起，提供一种更加优异的光电器件的材料。本专利技术所述(MV)[BiI3Cl2]通过紫外可见漫反射谱测试，显示在紫外波段至近红外波段对光有很强的吸光度。这将使得应用于(MV)[BiI3Cl2]材料的器件具备对太阳光宽波段的吸收性质。本专利技术所述(MV)[BiI3Cl2]在532nm波长激光照射下表现出显著的光电效应，为金属有机杂化钙钛矿光电材料的理论研究和实际应用提供了一种备选材料。本专利技术公开了两种制备(MV)[BiI3Cl2]薄膜制备的方法，重点考察了这种具有铁电性的材料具有的光电效应的性质，研究显示(MV)[BiI3Cl2]具备优异的光电性质，基于这些特性，将传统光电器件中的光电材料替换为同时具备铁电性和光电性的(MV)[BiI3Cl2]材料，将会使得光电器件（如光电管、光控继电器、光电探测器）在降低功耗，提高转换效率方面具有显著效果。附图说明图1为(MV)[BiI3Cl2]材料的极化曲线，显示出较高的剩余极化强度和极低的娇顽电压；图2为(MV)[BiI3Cl2]在外可见漫反射光谱，显示在紫外波段到近红外波段的宽吸收；图3为(MV)[BiI3Cl2]在黑暗条件和5mw、20mw532nm激光照射下的电流曲线；图4为应用于(MV)[BiI3Cl2]材料的太阳能电池示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料均为商品，如无特殊说明，均默认试剂为商店购买得到。其中4,4’-联吡啶搅拌购买于上海笛柏。实施例1一种应用物理气相沉积法制备(MV)[BiI3Cl2]薄膜的方法，其特征在于通过以下操作制备：（1）将纯化的(MV)[BiI3Cl2]放在50×20×20（mm）石英方舟中；（2）将放有(MV)[BiI3Cl2]样品的石英方舟放入管式炉玻璃管中，方舟位置位于加热丝正上方，同时材料也正对加热丝；（3）将放有掺铌钛酸锶（购于合肥科晶）的50×20×15（mm）石英方舟放入管式炉玻璃管中，距离放有(MV)[BiI3Cl2]样品的方舟2cm至15cm，此处掺铌钛酸锶使用单抛类型，光面向上。（4）密封管式炉玻璃管，通入氮气5分钟，排出管式炉玻璃管中空气；（5）打开管式炉，将温度参数设置为10分钟从室温加热至350℃，在350℃保温半小时，之后关闭管式炉，使管式炉玻璃管内温度自然降低至室温，在此过程中需同时打开氮气。（6）等管式炉玻璃管温度降低至室温后拿出两个方舟，在掺铌钛酸锶基片上即生长出(MV)[BiI3Cl2]薄膜。用这一种物理气相沉积方法制备的薄膜具有操作简单，成膜效果好，薄膜厚度可通过沉积时间以及样品与基片之间的距离调节的优点。实施例2一种应用溶剂热法制备(MV)[BiI3Cl2]薄膜的方法，其特征在于通过以下操作制备：（1）在23mL反应釜内衬（反应釜购于福州克雷斯实验设备有限公司）底部放一掺铌钛酸锶基片（购于合肥科晶），以上所述掺铌钛酸锶为单抛型，光面朝上；（2）将0.1mL氢碘酸57%（w/w），0.0624g4’4-联吡啶，1.7mL35%盐酸（w/w），0.1261gBiCl3，10mL甲醇依次加入反应釜内衬里，将反应釜内衬放入反应釜中，密封，以上所述化学药品均可在化学药品店购买到；（3）将反应釜放于电热鼓风干燥箱中，设置温度参数为从室温用60℃/小时升温速率升温至150℃至180℃，在150℃至180℃保持12小时至18小时，最后用10℃/小本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于甲基紫精配体的金属有机杂化钙钛矿铁电体(MV)[BiI3Cl2] 薄膜在用于光伏产业、光电器件方面的应用，主要包括：太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器。
【技术特征摘要】
1.一种基于甲基紫精配体的金属有机杂化钙钛矿铁电体(MV)[BiI3Cl2]薄膜在用于光伏产业、光电器件方面的应用，主要包括：太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器。2.权利要求1所述的应用，其中金属有机杂化钙钛矿铁电体(MV)[BiI3Cl2]薄膜的物理气相沉积法按如下的步骤进行：（1）将纯化的(MV)[BiI3Cl2]放在50×20×20（mm）石英方舟中；（2）将放有(MV)[BiI3Cl2]样品的石英方舟放入管式炉玻璃管中，方舟位置位于加热丝正上方，同时材料也正对加热丝；（3）将放有掺铌钛酸锶的50×20×15（mm）石英方舟放入管式炉玻璃管中，距离放有(MV)[BiI3Cl2]样品的方舟2cm至15cm，此处掺铌钛酸锶使用单抛类型，光面向上；（4）密封管式炉玻璃管，通入氮气5分钟，排出管式炉玻璃管中空气；（5）打开管式炉，将温度参数设置为10分钟从室温加热至350℃，在350℃保温半小时，之后关闭管式炉，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王守宇，雷蕴麟，
申请(专利权)人：天津师范大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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