本发明公开了一种电致发光和光伏双功能器件及其制备方法，它包括透明导电衬底、第一修饰层、钙钛矿活性层、第二修饰层和反射电极组成。所述的双功能器件具备在光照时产生电，在通电时发光照明的双重功能。本发明的器件结构和制备方法简单，设备要求低、成本低、适合于大规模工业化生产。
1.一种电致发光和光伏双功能器件，其特征在于，器件结构由下到上依次包括透明导电衬底、第一修饰层、钙钛矿活性层、第二修饰层和反射电极组成。
2.如权利要求1所述的一种电致发光和光伏双功能器件，其特征在于，所述的透明导电衬底为生长有ITO的玻璃衬底，方块电阻10-20Ω，透过率在80-90%。
3.如权利要求1所述的一种电致发光和光伏双功能器件及其制备方法，其特征在于，所述的第一修饰层为PEDOT:PSS，厚度在30-50 nm。
4.如权利要求1所述的一种电致发光和光伏双功能器件，其特征在于，所述的钙钛矿活性层为CsPbBr₃或者CH₃NH₃PbBr₃中的一种，厚度在50-300 nm。
5.如权利要求1所述的一种电致发光和光伏双功能器件，其特征在于，所述的第二修饰层为TPBI、Bphen、BCP中的一种，厚度在10-50 nm；所述的反射电极为Au、Ag、Al或者它们的合金中的一种，反射电极厚度在50-200 nm。
6.如权利要求1所述的一种电致发光和光伏双功能器件的制备方法，其特征在于，器件的制备包括以下步骤：(1) 透明导电衬底处理：透明导电衬底采用丙酮、玻璃清洗剂依次清洗，然后在丙酮、去离子水、异丙醇中各超声处理10分钟，用氮气吹干后紫外灯照射处理10分钟待用；(2) 第一修饰层制备：在透明导电衬底上旋转涂覆PEDOT:PSS的水溶液，转速为低俗500rpm，旋转5秒，高速3000-4000rpm，旋转30-50秒；涂覆完毕后，在120℃的加热板上加热退火处理20分钟；(3) 钙钛矿光敏层制备：室温下，配置有机无机杂化钙钛矿前驱体溶液；将定量的CsPbBr₃或者CH₃NH₃PbBr₃在二甲基亚砜(DMSO)中溶解，60℃条件下加热12小时至溶解充分，得到钙钛矿前驱体溶液；利用匀胶机将前驱体溶液旋转涂覆在第一修饰层上；转速2000-3000rpm，旋转时间40-60秒；钙钛矿活性层旋转涂覆完毕的瞬间，在钙钛矿活性层上滴加20ml的氯仿溶液继续旋转涂覆，转速2000-3000rpm，旋转时间20-30秒；完成后将器件转移至90℃的加热板上退火10-30分钟；(4) 第二修饰层制备：将器件转移至真空镀膜机中，待真空度小于5×10^-4Pa的后，通过热蒸发的方法沉积第二修饰层；(5)反射电极制备：在第二修饰层上通过热蒸发的方法沉积一层Al、Ag或者Au作为反射电极，获得钙钛矿电致发光和光伏双功能器件。技术领域
本发明涉及一种电致发光和光伏双功能器件及其制备方法，属于半导体光电子器件技术领域。
背景技术
钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、成本低、效率高等优点。自从2012年PARK课题组首次报道寿命500小时以上、效率达到9.7%的全固态钙钛矿太阳能电池以来，钙钛矿太阳能电池受到了学界和产业界的极大关注，发展迅速，还被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。钙钛矿太阳能电池在短短几年里发展迅速，目前报道的钙钛矿太阳能电池的效率已经突破了20%。钙钛矿太阳能电池的研究方兴未艾，研究人员又发现钙钛矿同时是一种性能优异的发光材料，具备一系列突出的优点： (1)发光效率高。光致发光效率可达 80%以上； (2)带隙和光谱简单可调。通过调节不同卤元素的比例可以轻松实现发光峰从可见覆盖到近红外区； (3)光谱色纯高，发光光谱半峰宽度~20 nm；(4)制备成本低廉、工艺简单，可通过溶液法实现大面积生产。钙钛矿电致发光器件的系列优点及其展现出的优异性能显示出它在照明与平板显示领域中巨大的应用前景。虽然已经证明钙钛矿同时是一种性能优异的光伏和发光材料，但是传统的钙钛矿器件绝大多数为单一功能器件，只能提供发光或者光伏中的单一功能，器件集成度差。开发兼顾发光和光伏功的双功能器件对于研究钙钛矿器件研究和产业化应用都具有重要的意义。
发明内容
为了解决背景技术中所述的问题，本发明提供了一种电致发光和光伏双功能器件及其制备方法。为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：一种电致发光和光伏双功能器件及其制备方法，其特征在于，器件结构由下到上依次包括透明导电衬底、第一修饰层、钙钛矿活性层、第二修饰层和反射电极组成。进一步的，所述的透明导电衬底为生长有ITO的玻璃衬底，方块电阻10-20Ω，透过率在80-90%。进一步的，所述的第一修饰层为PEDOT:PSS，PEDOT:PSS通过溶液旋转涂覆的方法制备，厚度在30-50 nm。进一步的，所述的钙钛矿活性层为CsPbBr₃和CH₃NH₃PbBr₃中的一种， 钙钛矿活性层通过溶液旋转涂覆的方法制备，厚度在50-300 nm。进一步的，所述的第二修饰层为TPBI、Bphen、BCP中的一种，厚度在10-50 nm。进一步的，所述的反射电极为Au、Ag、Al或者它们的合金中的一种，反射电极厚度在50-200 nm。进一步的，器件的制备还包括以下步骤：(1) 透明导电衬底处理：透明导电衬底采用丙酮、玻璃清洗剂依次清洗，然后在丙酮、去离子水、异丙醇中各超声处理10分钟，用氮气吹干后紫外灯照射处理10分钟待用；(2)第一修饰层制备：在透明导电衬底上旋转涂覆PEDOT:PSS的水溶液，转速为低俗500rpm，旋转5秒，高速3000-4000rpm，旋转30-50秒；涂覆完毕后，在120摄氏度的加热板上加热退火处理20分钟；(3)钙钛矿光敏层制备：室温下配置有机无机杂化钙钛矿前驱体溶液，将定量的CsPbBr₃或者CH₃NH₃PbBr₃在二甲基亚砜(DMSO)中溶解，60℃条件下加热12小时至溶解充分，得到钙钛矿前驱体溶液；利用匀胶机将前驱体溶液旋转涂覆在第一修饰层上；转速2000-3000rpm，旋转时间40-60秒；钙钛矿活性层旋转涂覆完毕的瞬间，在钙钛矿活性层上滴加20ml的氯仿溶液继续旋转涂覆，转速2000-3000rpm，旋转时间20-30秒；完成后将器件转移至90℃的加热板上退火10-30分钟；(4)第二修饰层制备：完成后将器件转移至真空镀膜机中，待真空度小于5×10^-4Pa的条件下后，通过热蒸发的方法继续沉积第二修饰层；(5)制备反射电极：在第二修饰层上通过热蒸发的方法沉积一层的Al、Ag或者Au作为反射电极，获得钙钛矿电致发光和光伏双功能器件。
附图说明
图1为本发明的电致发光和光伏双功能器件结构示意图
具体实施方式
实例一：一种电致发光和光伏双功能器件及其制备方法，器件结构示意如图1所示，器件结构由下到上依次包括透明导电衬底、第一修饰层、钙钛矿活性层、第二修饰层和反射电极组成。具体地，器件结构为ITO（方块电阻10Ω，透过率在85%）/PEDOT:PSS（40 nm）/ CsPbBr₃ （200 nm）/TPBI （20）/Al （100 nm），器件的制备包括步骤：第一步、基底清洗：透明导电衬底使用丙酮、玻璃清洗剂依次清洗，丙酮、去离子水、异丙醇中各超声处理10分钟，氮气吹干后紫外灯照射处理10分钟；第二步、第一修饰层制备：在透明导电衬底上旋转涂覆PEDOT:PSS的水溶液，转速为低俗500rpm，旋转5秒，高速3500rpm，旋转35秒；涂覆完毕后，在120℃的加热板上加热退火处理20分钟；第三步、钙钛矿光敏层制备：室温下配置无机钙钛矿前驱体溶液，将定量的CsPbBr₃在DMSO中溶解，浓度为1 M ,60℃条件下加热12小时至溶解充分，得到CsPbBr₃钙钛矿前驱体溶液；利用匀胶机将前驱体溶液旋转涂覆在第一修饰层上；转速2000rpm，旋转时间60秒；钙钛矿活性层旋转涂覆完毕的瞬间，在钙钛矿活性层上滴加20ml的氯仿溶液继续旋转涂覆，转速2000rpm，旋转时间20秒；完成后将器件转移至90℃的加热板上退火10分钟，去除多余的溶剂，形成结晶性能良好的CsPbBr₃钙钛矿薄膜；第四步、第二修饰层制备：生长上述器件转移至真空镀膜机中，待真空度小于5×10-4Pa的条件下后，通过热蒸发的方法继续沉积20nm的TPBI作为第二修饰层；第五步：制备反射电极：制备反射电极：真空度小于5×10-4的真空条件下，在第二修饰层上通过热蒸发的方法沉积一层100 nm的Al作为反射电极，获得钙钛矿电致发光和光伏双功能器件；第六步、测试：在AM1.5模拟太阳能光照射下测得钙钛矿电致发光和光伏双功能器件的开路电压1.3V，填充因子0.40，短路电流2.8mA/cm²，能量转换效率为1.45%。加电条件下，测得器件启亮电压为3.2V，最大亮度为2870cd/cm²，发光峰位于527nm左右，半峰宽为21nm。器件实现电致发光和光伏的双功能。实例二：一种电致发光和光伏双功能器件及其制备方法，器件结构由下到上依次包括透明导电衬底、第一修饰层、钙钛矿活性层、第二修饰层和反射电极组成。具体地，器件结构为ITO（方块电阻10Ω，透过率在85%）/PEDOT:PSS（40 nm）/ CH₃NH₃PbBr₃（300 nm）/Bphen (20 nm) /Ag （100 nm），器件的制备包括步骤：第一步、基底清洗：同实例一；第二步、第一修饰层制备：同实例一；第三步、钙钛矿光敏层制备：室温下配置有机无机杂化钙钛矿前驱体溶液，将定量的CH₃NH₃PbBr₃在DMSO中溶解，浓度为1.2 M, 60℃条件下加热12小时至溶解充分，得到CH₃NH₃PbBr₃钙钛矿前驱体溶液；利用匀胶机将前驱体溶液旋转涂覆在第一修饰层上；转速2500rpm，旋转时间50秒；钙钛矿活性层旋转涂覆完毕的瞬间，在钙钛矿活性层上滴加20ml的氯仿溶液继续旋转涂覆，转速2000转，旋转时间30秒；完成后将器件转移至90℃的加热板上退火15分钟，去除多余的溶剂，形成结晶性能良好的CH₃NH₃PbBr₃钙钛矿薄膜；第四步、第二修饰层制备：生长上述器件转移至真空镀膜机中，待真空度小于5×10^-4Pa的条件下后，通过热蒸发的方法继续沉积20nm的Bphen作为第二修饰层；第五步：制备反射电极：制备反射电极：真空度小于5×10^-4的真空条件下，在第二修饰层上通过热蒸发的方法沉积一层100 nm的Ag作为反射电极，获得钙钛矿电致发光和光伏双功能器件；第六步、测试：在AM1.5模拟太阳能光照射下测得钙钛矿电致发光和光伏双功能器件的开路电压1.25V，填充因子0.32，短路电流3.2mA/cm²，能量转换效率为1.28%。加电条件下，测得器件启亮电压为3.3V，最大亮度为3870cd/cm²，发光峰位于525nm左右，半峰宽为20nm。器件实现电致发光和光伏的双功能。