有機光電材料PPT學習教案

1、會計學1有機光電材料有機光電材料第1頁/共68頁第2頁/共68頁第3頁/共68頁第4頁/共68頁第5頁/共68頁電導率電導率(S/cm)106104102 110-210-410-610-810-1010-1210-1410-1610-18銀、銅、鐵銀、銅、鐵金金 屬屬半半 導導 體體 絕絕 緣緣 體體銦、鍺銦、鍺硅硅溴化銀溴化銀玻璃玻璃金剛石金剛石硫硫石英石英導導 電電 高高 分分 子子第6頁/共68頁導電高分子導電高分子復合型導電高分子復合型導電高分子本征導電高分子（結(jié)構(gòu)導電高分子）本征導電高分子（結(jié)構(gòu)導電高分子）電子導電聚合物電子導電聚合物離子導電聚合物離子導電聚合物氧化還原型導電聚合物

2、氧化還原型導電聚合物高分子本身具備傳高分子本身具備傳輸電荷的能力輸電荷的能力載流子載流子?第7頁/共68頁能力的重要參數(shù)之一。能力的重要參數(shù)之一。第8頁/共68頁第9頁/共68頁n聚乙聚乙炔炔Nn聚吡咯聚吡咯Sn聚噻吩聚噻吩n聚對聚對苯苯nCH CH 聚苯乙炔聚苯乙炔nNH聚苯聚苯胺胺 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點第10頁/共68頁純凈的電子導電聚合物本身導電率并不高，純凈的電子導電聚合物本身導電率并不高，必須必須經(jīng)過摻雜才具備高的導電性經(jīng)過摻雜才具備高的導電性。 摻雜是向空軌道注入電子，或是從充滿軌道摻雜是向空軌道注入電子，或是從充滿軌道拉出電子，改變拉出電子，改變電子能帶的能級，出現(xiàn)半充滿電子能帶的能

3、級，出現(xiàn)半充滿能帶，減小能量差，減小電子或空穴遷移的阻力能帶，減小能量差，減小電子或空穴遷移的阻力。 ？涉及電子轉(zhuǎn)移的過程？涉及電子轉(zhuǎn)移的過程采用何種物質(zhì)摻雜？采用何種物質(zhì)摻雜？第11頁/共68頁CHn + 3x/2 I2 CHnx+ + x I3-CHn + x Na CHnx- + x Na+ 電子受體，氧化劑電子受體，氧化劑還原（負摻雜） (n-doping):從價帶中拉從價帶中拉出一個電子出一個電子通過氧化還原反應(yīng)完成電子轉(zhuǎn)移過程通過氧化還原反應(yīng)完成電子轉(zhuǎn)移過程第12頁/共68頁聚合物基體材料聚合物基體材料+導電填充物導電填充物將導電顆粒牢固地粘結(jié)在一起將導電顆粒牢固地粘結(jié)在一起，使導

4、電高分子具有穩(wěn)定的導電使導電高分子具有穩(wěn)定的導電性，同時它還賦于材料加工性。性，同時它還賦于材料加工性。提供載流子的作用提供載流子的作用，它的形態(tài)、性質(zhì)和用量它的形態(tài)、性質(zhì)和用量直接決定材料的導電性。直接決定材料的導電性。第13頁/共68頁第14頁/共68頁第15頁/共68頁第16頁/共68頁方向強調(diào)的方向強調(diào)的是更輕便、更靈是更輕便、更靈活，最重要的是，更便宜。因而活，最重要的是，更便宜。因而目前目前 有機太陽能的現(xiàn)狀是：研有機太陽能的現(xiàn)狀是：研究機構(gòu)紛紛投身研究有機太陽能，究機構(gòu)紛紛投身研究有機太陽能，企業(yè)也紛紛涉足有機太陽能。企業(yè)也紛紛涉足有機太陽能。第17頁/共68頁P-N)。光生載流

5、子電子空穴對光生載流子電子空穴對的產(chǎn)生的產(chǎn)生 “光生電壓光生電壓”及及“光生電流光生電流”的產(chǎn)生的產(chǎn)生第18頁/共68頁p-n結(jié)“光生載流子光生載流子” 的產(chǎn)生光子把電子從價帶光子把電子從價帶(束縛束縛)激發(fā)到導帶激發(fā)到導帶( (自自由由)，并在價帶內(nèi)留下一個，并在價帶內(nèi)留下一個/空穴空穴(自由自由)產(chǎn)生了自由電子空穴對產(chǎn)生了自由電子空穴對“光生電壓光生電壓”的產(chǎn)生的產(chǎn)生自由電子和空穴擴散進入自由電子和空穴擴散進入p-n結(jié)，結(jié)，n-p結(jié)作用下，分別結(jié)作用下，分別在在n n區(qū)和區(qū)和p p區(qū)區(qū)形成電形成電子和空穴的積累子和空穴的積累太陽電池第19頁/共68頁功函數(shù)電極的電子填充，由此在光照下形成光

6、電流。第20頁/共68頁（AcceptorA成膜附著在正負極上D 層或者A 層受到光的激發(fā)生成激子，激子擴散到D 層和A 層界面處發(fā)生點電荷分離生成載流子，然后電子經(jīng)A 層傳輸?shù)诫姌O，空穴經(jīng)D 層傳輸?shù)綄?yīng)的電極。第21頁/共68頁雙層膜結(jié)構(gòu)化合物器件示意圖第22頁/共68頁而彌補載流子遷移率的不足。第23頁/共68頁塑料太陽能塑料太陽能(高分子多聚物太陽高分子多聚物太陽能能)第24頁/共68頁第25頁/共68頁第26頁/共68頁上，他們觀測到了200 mV的開路電壓，光電轉(zhuǎn)化效率低得讓人都不好意思提 。單結(jié)非晶硅單結(jié)非晶硅薄膜電池的最高轉(zhuǎn)換效率為薄膜電池的最高轉(zhuǎn)換效率為16. 6 %第27頁

7、/共68頁2007 2007 ScienceScienceAlan J. Alan J. HeegerHeeger等等 “使有機薄膜太陽能使有機薄膜太陽能電池的單元轉(zhuǎn)換效率達到了全電池的單元轉(zhuǎn)換效率達到了全球最高球最高6.56.5”。第28頁/共68頁第29頁/共68頁第30頁/共68頁第31頁/共68頁第32頁/共68頁第33頁/共68頁第34頁/共68頁 20032003年年, Takahashi, Takahashi等人將聚噻吩衍生物等人將聚噻吩衍生物PThPTh與光敏劑卟啉與光敏劑卟啉H H2 2PCPC共混后與芘衍生物共混后與芘衍生物PVPV制成雙層膜器件制成雙層膜器件, ,在在43

8、0nm430nm處的能量轉(zhuǎn)換處的能量轉(zhuǎn)換效率最高達到了效率最高達到了2.91%2.91%。第35頁/共68頁第36頁/共68頁第37頁/共68頁第38頁/共68頁第39頁/共68頁廣泛的實用。但是無機LED器件的制作成本較高，加工困難，效率低下，發(fā)光顏色不易調(diào)節(jié)，也比較難以實現(xiàn)全色，其進一步的發(fā)展受到了很大的限制。第40頁/共68頁第41頁/共68頁第42頁/共68頁第43頁/共68頁第44頁/共68頁第45頁/共68頁第46頁/共68頁第47頁/共68頁第48頁/共68頁第49頁/共68頁第50頁/共68頁第51頁/共68頁SinOCH3OnnOCH3CH3OmPoly(p-phenylenevinylene) (PPV) derivatives常見的電致發(fā)光高分子材料常見的電致發(fā)光高分子材料Light emitting polymers彩色表示其發(fā)光顏色第52頁/共68頁第53頁