基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器及其制备方法，涉及微波半导体领域；其还包括用于提高信号整流能力的钙钛矿二极管，钙钛矿二极管包括并列排布的P型层、钙钛矿层和N型层，钙钛矿层材料采用有机/无机杂化ABX3型立方晶系结构，其中A为有机胺基团，B为第四主族金属，X为一元卤族元素或多元卤族元素的组合；本发明专利技术解决现有采用有机二极管的柔性能量转换器因半导体迁移率低带来整流能力差，从而导致信号能量转化效率低的问题，达到了提高信号整流能力，促进高效能量转换的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器及其制备方法
本专利技术涉及能量转换器领域，尤其是基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器及其制备方法。
技术介绍
由于可穿戴技术的兴起，穿戴设备的供电问题急需解决，现目前所用的太阳能供电受到发电效率低，天气等因素限制；柔性微波能量转换器作为薄膜形态，具有厚度薄、重量轻、可弯曲、面积可随需要改变等优势；例如申请号为CN201510760260.3、专利名称为基于有机二极管的柔性微波能量转换器的专利，其包括：正电极、负电极、有机二极管、电容和电阻，正电极和负电极具有天线的功能将空间环境中的微波信号进行收集并给电容进行充电，基于有机二极管的柔性微波能量转换器采用导电油墨制作的微波接收天线可用于接收周围环境的微波信号，将其能量转换为电能储存在电容中；其衬底、电容、电阻和有机二极管均采用有机材料制备而成，具有厚度薄、重量轻、可弯曲、面积可随需要改变等优势，由于其形状可做成任意面积可弯曲状，可贴附于许多物体表面，具有很强的灵活性；该能量转换器可应用于器件的远程供电、对微波信号的传感检测、非接触式身份验证等，但是其采用的有机二极管半导体迁移率低，导致整流能力低，对信号的能量转化效率较弱。另一方面，在生活中WIFI已经在各大城市中相对普及，故利用WIFI信号为器件柔性器件供能也成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：本专利技术提供了基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器及其制备方法，解决现有采用有机二极管的柔性能量转换器因半导体迁移率低带来整流能力差，从而导致信号能量转化效率低的问题。本专利技术采用的技术方案如下：基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器，包括柔性衬底、第一天线臂、第二天线臂、导线、贴片电阻、贴片电容和绝缘层，还包括用于提高信号整流能力的钙钛矿二极管，所述钙钛矿二极管包括并列排布的P型层、钙钛矿层和N型层，所述钙钛矿层材料采用有机/无机杂化ABX3型立方晶系结构，其中A为有机胺基团，B为第四主族金属，X为一元卤族元素或多元卤族元素的组合；所述第一天线臂、第二天线臂、导线、P型层、钙钛矿层、N型层、贴片电阻、贴片电容均位于柔性衬底之上，所述贴片电阻和贴片电容通过导线并联连接后与第一天线臂和第二天线臂相连接，所述第一天线臂和第二天线臂分别位于P型层和N型层两侧，所述绝缘层覆盖于P型层、N型层、钙钛矿层、第一天线臂和第二天线臂之上，且第一天线臂和第二天线臂延伸出绝缘层。优选地，所述柔性衬底的材料采用苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酰亚胺(PI)。优选地，所述绝缘层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、聚乙烯苯酚(PVP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种。优选地，所述第一天线臂、第二天线臂和导线的材料包括导电油墨、PEDOT:PSS、金、铝、ITO中的一种或多种。优选地，所述P型层的材料包括并五苯、酞菁铜、芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种；所述N型层的材料包括C60、2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑、噁二唑类电子传输材料2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑、或咪唑类电子传输材料1，3，5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯中的任意一种或者多种。一种制备基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器的方法，包括如下步骤：1)将柔性衬底PI依次放入乙醇、丙酮、去离子水溶液中超声清洗20min，清洗过后用氮气吹干；2)在清洗过后的柔性衬底上制备第一天线臂、第二天线臂和导线；3)在制作好的第一天线臂和第二天线臂中间通过真空热蒸发的方式制备钙钛矿二极管，所述钙钛矿二极管包括P型层、钙钛矿层、N型层，所述钙钛矿层ABX3，500nm，真空度为8×10-3帕斯卡以下，其中A为有机胺基团，B为第四主族金属，X为一元卤族元素或多元卤族元素的组合；4)在制备好的钙钛矿层上方通过旋涂的方式制备绝缘层；5)将贴片电阻和贴片电容贴在导线空位处。优选地，所述柔性衬底的材料采用苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酰亚胺(PI)。优选地，所述绝缘层(6)的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、聚乙烯苯酚(PVP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种。优选地，所述第一天线臂、第二天线臂和导线的材料包括导电油墨、PEDOT:PSS、金、铝、ITO中的一种或多种，制备第一天线臂、第二天线臂和导线的方法包括光刻、打印、真空蒸度、磁控溅射中的一种或多种。优选地，所述P型层的材料包括并五苯、酞菁铜、芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种；所述N型层的材料包括C60、2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑、噁二唑类电子传输材料2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑、或咪唑类电子传输材料1，3，5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯中的任意一种或者多种。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术采用钙钛矿二极管制备WIFI信号能量转换器，钙钛矿材料提高载流子迁移率，提高微波整流能力，解决现有采用有机二极管的柔性能量转换器因半导体迁移率低带来整流能力差，从而导致信号能量转化效率低的问题，达到了提高信号整流能力，促进高效能量转换的效果；2.本专利技术基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器采用金属制作的接收天线可用于接收周围环境的WIFI信号，将其能量转换为电能储存在电容中；其有机衬底、贴片电容、贴片电阻和钙钛矿二极管均采用柔性材料制备而成，具有厚度薄、重量轻、可弯曲、面积可随需要改变等优势，由于其形状可做成任意面积可弯曲状，可贴附于许多物体表面，具有很强的灵活性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术的能量转换器的结构示意图；图2为本专利技术的沿虚线处的剖视图；图3为的基于有机二极管制备的柔性信号能量转换器的结构示意图；图4为本专利技术的实施例测试安装连接示意图；附图标记：1-柔性衬底，201-第一天线臂，202-第二天线臂，203-导线，3-钙钛矿二极管，4-贴片电阻，5-贴片电容，6-绝缘层，301-P型层，302-钙钛矿层，303-N型层。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器，包括柔性衬底(1)、第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)和绝缘层(6)，其特征在于：还包括用于提高信号整流能力的钙钛矿二极管(3)，所述钙钛矿二极管(3)包括并列排布的P型层(301)、钙钛矿层(302)和N型层(303)，所述钙钛矿层(302)材料采用有机/无机杂化ABX3型立方晶系结构，其中A为有机胺基团，B为第四主族金属，X为一元卤族元素或多元卤族元素的组合；所述第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、P型层(301)、钙钛矿层(302)、N型层(303)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)均位于柔性衬底(1)之上，所述贴片电阻(4)和贴片电容(5)通过导线(203)并联连接后与第一天线臂(201)和第二天线臂(202)相连接，所述第一天线臂(201)和第二天线臂(202)分别位于P型层(301)和N型层(303)两侧，所述绝缘层(6)覆盖于P型层(301)、N型层(303)、钙钛矿层(302)、第一天线臂(201)和第二天线臂(202)之上，且第一天线臂(201)和第二天线臂(202)延伸出绝缘层(6)。...

【技术特征摘要】
1.基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器，包括柔性衬底(1)、第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)和绝缘层(6)，其特征在于：还包括用于提高信号整流能力的钙钛矿二极管(3)，所述钙钛矿二极管(3)包括并列排布的P型层(301)、钙钛矿层(302)和N型层(303)，所述钙钛矿层(302)材料采用有机/无机杂化ABX3型立方晶系结构，其中A为有机胺基团，B为第四主族金属，X为一元卤族元素或多元卤族元素的组合；所述第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)、P型层(301)、钙钛矿层(302)、N型层(303)、贴片电阻(4)、贴片电容(5)均位于柔性衬底(1)之上，所述贴片电阻(4)和贴片电容(5)通过导线(203)并联连接后与第一天线臂(201)和第二天线臂(202)相连接，所述第一天线臂(201)和第二天线臂(202)分别位于P型层(301)和N型层(303)两侧，所述绝缘层(6)覆盖于P型层(301)、N型层(303)、钙钛矿层(302)、第一天线臂(201)和第二天线臂(202)之上，且第一天线臂(201)和第二天线臂(202)延伸出绝缘层(6)。2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器，其特征在于：所述柔性衬底(1)的材料采用苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酰亚胺(PI)。3.根据权利要求1或者2所述的基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器，其特征在于：所述绝缘层(6)的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、聚乙烯苯酚(PVP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种。4.根据权利要求1的基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器，其特征在于：所述第一天线臂(201)、第二天线臂(202)、导线(203)包括导电油墨、PEDOT:PSS、金、铝、ITO中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于钙钛矿二极管的柔性WIFI信号能量转换器，其特征在于：所述P型层(301)的材料包括并五苯、酞菁铜、芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种；所述N型层(303)的材料包括C60、2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑、噁二唑类电...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐莹，王子君，杨根杰，于军胜，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51