[发明专利]双极性分子稳定的钙钛矿材料及光电器件

权利要求书

1.一种双极性分子稳定的钙钛矿材料，其特征在于：双极性分子稳定的钙钛矿材料的组分为D:A’₂A_n-1B_nX_3n+1 ，其中n=1,2,3,...，或D:ABX₃，其中A’为有机胺阳离子，A为一价阳离子，B为金属阳离子，X为一价阴离子，D为双极性分子稳定剂，以B位为参考，D和B的摩尔比例为0%-50%；所述双极性分子稳定剂是一种分子中同时存在带正电和负电的基团或原子的一类分子材料；所述双极性分子稳定剂中含有能与钙钛矿中阴离子X和阳离子A’、 A和B形成离子键或者配位键相互作用的原子或基团，其中带正电的原子或基团包括但不局限于N⁺，带负电的原子或基团包括但不限于SO^3-、PO^4-、COO^-、N^-、O^-。

2.采用权利要求1所述的钙钛矿材料的光电器件，包括发光器件、太阳能电池、场效应晶体管、探测器光电器件，所述光电器件由钙钛矿材料与衬底、阳极、空穴传输层、电子传输层、阴极器件功能材料中的一种或多种组成；以及发光薄膜、荧光粉、纳米晶体、量子点、单晶、X射线闪烁体材料应用。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿材料，其特征在于：其制备方法是：将A’X、AX、BX和双极性分子稳定剂溶于溶剂中得到钙钛矿前驱体溶液或纳米晶，通过溶液法制备钙钛矿材料及光电器件；或者，将A’X、AX、BX溶于溶剂中得到钙钛矿前驱体溶液并制备成钙钛矿材料，并将双极性分子稳定剂通过后处理工艺引入到钙钛矿中，从而制备稳定的钙钛矿材料及光电器件；或者，将A’X、AX、BX和双极性分子稳定剂通过蒸镀、气相沉积、磁控溅射、固态反应非溶液法制备稳定的钙钛矿材料及光电器件；或者，将A’X、AX、BX通过蒸镀、气相沉积、磁控溅射、固态反应非溶液法制备钙钛矿材料，并将双极性分子稳定剂通过后处理工艺引入到钙钛矿中，从而制备稳定的钙钛矿材料及光电器件；或者，采用以上一种或多种工艺方式的组合制备产生稳定的钙钛矿材料及光电器件。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿材料，其特征在于：所述双极性分子稳定剂中含有能与钙钛矿中阴离子和阳离子相互作用的带正电与负电的基团或原子，其中带正电的基团包括但不局限于N⁺，带负电的基团包括但不限于SO^3-、PO^4-、COO^-、N^-、O^-；所述双极性分子稳定剂包括但不仅限于以下所列化合物，可以是以下任何一种或者几种的任意比例混合物：硫代甜菜碱8，硫代甜菜碱10，硫代甜菜碱12，十四烷基磺丙基甜菜碱，十六烷基磺丙基甜菜碱，十八烷基磺丙基甜菜碱，甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱，[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵，3-[3-(胆酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸内盐，(甲氧基羰基氨磺酰基)三乙基氢氧化铵，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱，丙烷磺酸吡啶盐，(2-羟乙基)二甲基(3-磺丙基)氢氧化铵内酯，N-甲基咪唑磺酸丁内酯，椰油酰胺丙基甜菜碱，十二烷基二甲基氧化胺、3-(苄基二甲基铵基)丙烷基磺酸。

5.根据权利要求4所述钙钛矿材料，其特征在于：所述钙钛矿由FAI、PbI₂、双极性分子添加剂按照摩尔比为2:1：x ，其中x = 0-0.5，溶于1 mL DMF中配成0.13 mol L^-1前驱体溶液。

6.根据权利要求1所述的钙钛矿材料，其特征在于，所述双极性分子稳定剂可以通过化学作用调控钙钛矿材料的结晶速率，提高结晶性。

7.根据权利要求1所述的钙钛矿材料，其特征在于，所述双极性分子稳定剂可以改善钙钛矿材料与器件的热稳定性、相稳定性、荧光稳定性。

8.根据权利要求1所述的钙钛矿材料，其特征在于，所述双极性分子稳定剂可以降低钙钛矿材料的缺陷态密度，提升钙钛矿器件的工作稳定性和效率。

9.根据权利要求1所述的钙钛矿材料，其特征在于，所述双极性分子稳定剂可以抑制钙钛矿材料中的离子迁移，抑制钙钛矿光电器件工作时的回滞现象。