一种钙钛矿量子点及其制备方法与光电器件技术

本发明专利技术公开一种钙钛矿量子点及其制备方法与光电器件，其中，所述钙钛矿量子点包括核层以及包覆在所述核层表面的壳层，所述核层材料为上转换材料，所述壳层材料为钙钛矿材料。为了实现钙钛矿量子点的近红外光利用，本发明专利技术通过引入上转换材料使所述钙钛矿材料原位生长在所述上转换材料表面，这不仅拓宽了钙钛矿量子点的光谱响应范围，而且所述钙钛矿材料与上转换材料之间的界面接触紧密，可缩短光吸收的传播路径，所述上转换材料发射的光能够直接地被钙钛材料吸收，更好地实现光的转移吸收，减少能量损失，所述钙钛矿量子点能够广泛应用于太阳能电池、光电探测器等光电器件中，可提高太阳光的利用率，减少外加能源的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿量子点及其制备方法与光电器件
本专利技术涉及量子点发光器件领域，尤其涉及一种钙钛矿量子点及其制备方法与光电器件。
技术介绍
新型的有机无机杂化的钙钛矿材料具有ABX3结构，一般为正八面体或立方体结构，其中A一般为大的阳离子(CH3NH3+，CH(NH2)2+，Cs+)位于晶格的顶点，B一般为小的金属阳离子(Pb2+，Sn2+)位于晶格的体心，X一般为卤素阴离子(Cl-，Br-，I-)位于晶格的面心。这类钙钛矿材料具有强的光吸收能力，低的无辐射复合率，可调的带隙(Eg＝1.73eV)，相对较高的载流子迁移率，较长的载流子扩散长度以及溶液法制备的可加工性等优点，已经广泛地通过适当的方法制备成了量子点。通过控制晶体的尺寸和形貌研究光学特性、表面化学特性等，实现带隙在可见光范围内的调节，能实现可见光范围的吸收，被广泛地应用在光电领域如太阳能电池的光吸收层，光电探测器的活性层等。钙钛矿材料作为光吸收层能够有效地吸收太阳能，其光谱吸收范围为280-800nm的可见光区和部分紫外区，然而，在近红外区无光谱(800-1000nm)吸收响应，这导致所述钙钛矿材料在作为光吸收层时对太阳光的近红外利用率几乎为零，造成了近红外区能量的损失。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿量子点及其制备方法与光电器件，旨在解决现有钙钛矿材料无法吸收近红外光的问题。本专利技术的技术方案如下：一种钙钛矿量子点，其中，包括核层以及包覆在所述核层表面的壳层，所述核层材料为上转换材料，所述壳层材料为钙钛矿材料。一种钙钛矿量子点的制备方法，其中，包括步骤：提供表面接枝有第一长链配体的上转换材料溶液和钙钛矿材料溶液；将所述表面接枝有第一长链配体的上转换材料溶液和所述钙钛矿材料溶液混合，制得表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料；将所述表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料分散在极性溶剂中，制得表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料溶液；将所述表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料溶液滴加至含有第二长链配体的非极性溶剂中，制得所述钙钛矿量子点。一种光电器件，其中，包括光吸收层，所述光吸收层的材料为本专利技术所述的钙钛矿量子点，或为本专利技术所述钙钛矿量子点的制备方法制得的钙钛矿量子点。有益效果：本专利技术提供的钙钛矿量子点包括包括核层以及包覆在所述核层表面的壳层，所述核层材料为上转换材料，所述壳层材料为钙钛矿材料。由于上转化材料能够能收近红外光并发射出可见光，为了实现钙钛矿量子点的近红外光利用，本专利技术通过引入上转换材料使所述钙钛矿材料原位生长在所述上转换材料表面，这不仅拓宽了钙钛矿量子点的光谱响应范围，而且所述钙钛矿材料与上转换材料之间的界面接触紧密，可缩短光吸收的传播路径，所述上转换材料发射的光能够直接地被钙钛材料吸收，更好地实现光的转移吸收，减少能量损失，所述钙钛矿量子点能够广泛应用于太阳能电池、光电探测器等光电器件中，可提高太阳光的利用率，减少外加能源的消耗。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种钙钛矿量子点的剖视结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的一种钙钛矿量子点的制备方法流程示意图。图3为本专利技术实施例提供的一种钙钛矿量子点的制备示意图。具体实施方式本专利技术提供一种钙钛矿量子点及其制备方法与光电器件，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施方式提供一种钙钛矿量子点，如图1所示，其包括核层10以及包覆在所述核层10表面的壳层20，所述核层10材料为上转换材料，所述壳层20材料为钙钛矿材料。本实施例中，由于上转换材料能够吸收低能量长波长的激发态光子然后辐射出能量更高的短波长光子，即能够吸收近红外光并发射出可见光。因此为了实现钙钛矿量子点的近红外光利用，本实施例将无机上转换材料和钙钛矿材料结合，通过引入上转换材料使所述钙钛矿材料原位生长在所述上转换材料表面，这不仅有效拓宽了钙钛矿量子点的光谱响应范围，使钙钛矿量子点能够吸收近红外光，而且所述钙钛矿材料与上转换材料之间的界面接触紧密，可缩短光吸收的传播路径，所述上转换材料发射的光能够直接地被钙钛材料吸收，能够更好地实现光的转移吸收，减少能量损失，所述钙钛矿量子点能够广泛应用于太阳能电池、光电探测器等光电器件中，可提高太阳光的利用率，减少外加能源的消耗。本实施例提供的钙钛矿量子点中，为了实现钙钛矿量子点的近红外光利用，所述上转换材料发射的光谱在所述钙钛矿材料的吸收光谱范围内。在一些实施方式中，所述上转换材料为NaLnF4、NaYF4:M的一种或两种组成的核壳结构，其中，Ln为Y、Gd和Lu一种或多种；M为Er3+，Yb3+与Er3+，Yb3+与Tm3+以及Yb3+与Ho3+中的一种或多种。作为举例，所述NaYF4:Yb/Er能够吸收800-1100的近红外光谱，并发出500-700nm的可见光光谱，所述可见光光谱可被钙钛矿材料吸收，因此本实施例通过将NaYF4:Yb/Er和钙钛矿材料结合，有效拓宽了钙钛矿量子点的光谱响应范围，使钙钛矿量子点能够吸收近红外光。在一些实施方式中，所述钙钛矿材料为ABX3，其中，A为CH3NH2+、NH2-CH＝NH+、CH3CH2NH2+、CH3(CH2)2NH2+、CH3(CH2)3NH2+、C6H5(CH2)2NH2+以及Cs+中的一种或多种；B为Pb2+和Sn2+中的一种或两种；X为I-、Br-和Cl-中的一种或多种。所述钙钛矿材料的吸收光谱为400-800nm，其能够有效吸收可见光光谱，因此可被被广泛地应用在光电领域如太阳能电池的光吸收层，光电探测器的活性层等。在一些实施方式中，还提供一种钙钛矿量子点的制备方法，如图2所示，其包括步骤：S10、提供表面接枝有第一长链配体的上转换材料溶液和钙钛矿材料溶液；S20、将所述表面接枝有第一长链配体的上转换材料溶液和所述钙钛矿材料溶液混合，制得表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料；S30、将所述表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料分散在极性溶剂中，制得表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料溶液；S40、将所述表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料溶液滴加至含有第二长链配体的非极性溶剂中，制得所述钙钛矿量子点。如图3所示，本实施例通过配体交换法先制备出表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料，然后将所述表面接枝有钙钛矿材料分散在极性溶剂中，制得表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料溶液，最后将所述表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料溶液滴入含有第二长链有机配体且溶剂极性与所述极性溶剂相反的反溶剂(非极性溶剂)中并搅拌，所述钙钛矿材料能够在反溶剂中结晶析出，同时所述第二长链配体在钙钛矿材料析出过程中由于静电吸附作用力逐渐包覆在钙钛矿为壳层上转换材料为核层的核壳结构纳米颗粒上，形成所述钙钛矿量子点。本实施例中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿量子点，其特征在于，包括核层以及包覆在所述核层表面的壳层，所述核层材料为上转换材料，所述壳层材料为钙钛矿材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿量子点，其特征在于，包括核层以及包覆在所述核层表面的壳层，所述核层材料为上转换材料，所述壳层材料为钙钛矿材料。


2.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点，其特征在于，所述上转换材料发射的光谱在所述钙钛矿材料的吸收光谱范围内。


3.根据权利要求1-2任一所述的钙钛矿量子点，其特征在于，所述上转换材料为NaLnF4和NaYF4:M中的一种或两种组成的核壳结构，其中，Ln为Y、Gd和Lu一种或多种；M为Er3+，Yb3+与Er3+，Yb3+与Tm3+以及Yb3+与Ho3+中的一种或多种。


4.根据权利要求1-2任一所述的钙钛矿量子点，其特征在于，所述钙钛矿材料为ABX3，其中，A为CH3NH2+、NH2-CH＝NH+、CH3CH2NH2+、CH3(CH2)2NH2+、CH3(CH2)3NH2+、C6H5(CH2)2NH2+以及Cs+中的一种或多种；B为Pb2+和Sn2+中的一种或两种；X为I-、Br-和Cl-中的一种或多种。


5.一种钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供表面接枝有第一长链配体的上转换材料溶液和钙钛矿材料溶液；
将所述表面接枝有第一长链配体的上转换材料溶液和所述钙钛矿材料溶液混合，制得表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料；
将所述表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料分散在极性溶剂中，制得表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料溶液；
将所述表面接枝有钙钛矿材料的上转换材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖学森，严怡然，敖资通，杨帆，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44