有機(jī)光電功能材料課件

1、2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件1 有機(jī)光電功能材料有機(jī)光電功能材料 導(dǎo)師：張治國導(dǎo)師：張治國 教授教授 學(xué)生：程建敏學(xué)生：程建敏 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件2 目錄 背景背景 1 有機(jī)光電功能材料的應(yīng)用有機(jī)光電功能材料的應(yīng)用 2 我們實(shí)驗(yàn)室能做的工作我們實(shí)驗(yàn)室能做的工作 3 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件3 一、背景 解決方案 新能源，新材料的開發(fā) 節(jié)電、節(jié)材器件的開發(fā) 傳統(tǒng)化石能源枯竭 金屬礦物質(zhì)枯竭 當(dāng)今世界面臨的兩大危機(jī) 有機(jī)光電功能材料 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件4 二、有機(jī)光電功能材料的應(yīng)用有機(jī)光電功能材料的應(yīng)用 2010-11-12有

2、機(jī)光電功能材料課件5 太陽能光伏器件 太陽能的優(yōu)點(diǎn)：清潔、不受地域限制、能量巨大、用之不竭等等。 光伏專家的宏偉設(shè)想：光伏建筑。 光伏電池 化合物半導(dǎo)體硅系有機(jī)半導(dǎo)體 GaAs CuInSe2 單晶硅 多晶硅 酞菁類 聚苯胺類 聚對(duì)苯乙炔 非晶硅 CdTe 光化學(xué)類 納米TiO2等 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件6 成本是限制太陽能光伏電池普及的主要因素。一般認(rèn) 為當(dāng)光伏電池成本達(dá)到1美元/峰瓦才能與傳統(tǒng)能源竟?fàn)帯?但是目前市場上光伏電池的主要產(chǎn)品硅系太陽能電 池因其苛刻的生產(chǎn)工藝，使得生產(chǎn)成本一直居高不下， 大約在5-8美元/峰瓦左右。人們不得不尋求其它廉價(jià)光伏 器件。 降低光伏電

3、池成本主要有三條途徑： 1、提高光電轉(zhuǎn)換效率：減少缺陷、背電極、鈍化、 減反層等； 2、尋找廉價(jià)光伏材料：化合物半導(dǎo)體、染料敏化 TiO2、有機(jī)半導(dǎo)體等； 3、改善太陽能電池結(jié)構(gòu)。 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件7 通過改善結(jié)構(gòu)降低光伏電池成本的方法： Science 2008(321):226-228 Fermi-golden rule 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件8 有機(jī)太陽能電池 有機(jī)太陽能電池是指由p型有機(jī)半導(dǎo)體材料（如：酞菁類）和n型有機(jī)半導(dǎo)體材 料（如：吡啶花酰亞胺）形成的異質(zhì)結(jié)，在太陽光的照射下，在異質(zhì)結(jié)里形成 激子，當(dāng)兩種有機(jī)半導(dǎo)體材料的能級(jí)差大于激子的結(jié)

4、合能時(shí)，激子在界面處分離， 并分別移向兩端電極，形成電流。 MRS Bulletin 2008,33(7):670-675 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件9 目前有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到10%。 Nature Materials 2009(8):208-211 有機(jī)太陽能電池優(yōu)點(diǎn)： 1、制備工藝簡單，廉價(jià)； 2、制造面積大； 3、良好柔韌性等。 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件10 OLED顯示技術(shù) OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管。不同于傳統(tǒng)的需背光燈 的LCD顯示方式，它是通過有機(jī)材料自身發(fā)光來達(dá)到顯 示目的。因而它能顯著的節(jié)省電能。 2010-11-12有機(jī)光電功

5、能材料課件11 OLED顯示器被公認(rèn)為是下一代顯示產(chǎn)品，有些人認(rèn)為 在三五年后將取代目前的液晶，LED背投等顯示器，而成 為市場上的主要產(chǎn)品。 OLED的優(yōu)點(diǎn)： 1厚度可以小于1毫米，僅為LCD屏幕的1/3，并且重量也更輕； 2固態(tài)機(jī)構(gòu)，沒有液體物質(zhì)，因此抗震性能更好，不怕摔； 3幾乎沒有可視角的問題，即使在很大的視角下觀看，畫面仍不失真； 4響應(yīng)時(shí)間是LCD的千分之一，顯示運(yùn)動(dòng)畫面絕對(duì)不會(huì)有拖影的現(xiàn)象； 5低溫特性好，在零下40度時(shí)仍能正常顯示，而LCD則無法做到； 6制造工藝簡單，成本更低； 7發(fā)光效率更高，能耗比LCD要低； 8能夠在不同材質(zhì)的基板上制造，可以做成能彎曲的柔軟顯示器。 2

6、010-11-12有機(jī)光電功能材料課件12 有機(jī)導(dǎo)電材料 2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件13 目前已發(fā)現(xiàn)的具有導(dǎo)電功能的有機(jī)高分子材料有：聚乙 炔（PA）、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚對(duì)苯乙烯(PPV)、 聚苯胺(PANI)以及他們的衍生物。 其中聚乙炔的所能達(dá)到的電導(dǎo)率在已發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)電聚合物中 是最高的，達(dá)到了105S/cm量級(jí)，接近Pt和Fe的室溫電導(dǎo)率。 1、能源（二次電池、太陽能電池、固體電池） 2、光電器件 3、晶體管 4、發(fā)光二極管 5、傳感器 6、電磁屏蔽 7、隱身技術(shù)等等 有機(jī)導(dǎo)電材料的應(yīng)用 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件14 三、我們實(shí)驗(yàn)室能做的工作 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件15 白茹，浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 太陽能電池方面 1、稀土摻雜的防反膜層 2、稀土摻雜有機(jī)半導(dǎo)體 2010-11-12有機(jī)光電功能材料課件16 Polyhedron 1997,16(7):515-520 Nature