有机光电功能材料
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有机光电功能材料
2015年3月19日
1
目录
1
背景
2
有机光电功能材料的应用
3
我们实验室能做的工作
2015年3月19日
2
一、背景
传统化石能源枯竭 当今世界面临的两大危机 金属矿物质枯竭 有 机 光 电 功 能 材 料
新能源，新材料的开发 解决方案 节电、节材器件的开发
2015年3月19日
3
二、有机光电功能材料的应用
TiO2
成本是限制太阳能光伏电池普及的主要因素。一般认 为当光伏电池成本达到1美元/峰瓦才能与传统能源竟争。 但是目前市场上光伏电池的主要产品——硅系太阳能电 池因其苛刻的生产工艺，使得生产成本一直居高不下， 大约在5-8美元/峰瓦左右。人们不得不寻求其它廉价光伏 器件。 降低光伏电池成本主要有三条途径： 1、提高光电转换效率：减少缺陷、背电极、钝化、 减反层等； 2、寻找廉价光伏材料：化合物半导体、染料敏化 TiO2、有机半导体等； 3、改善太阳能电池结构。
2015年3月19日
10
OLED显示器被公认为是下一代显示产品，有些人认为 在三五年后将取代目前的液晶，LED背投等显示器，而成 为市场上的主要产品。
OLED的优点： 1．厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻； 2．固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔； 3．几乎没有可视角的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍不失真； 4．响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象； 5．低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到； 6．制造工艺简单，成本更低； 7．发光效率更高，能耗比LCD要低； 8．能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。
2015年3月19日
4
太阳能光伏器件
太阳能的优点：清洁、不受地域限制、能量巨大、用之不竭等等。 光伏专家的宏伟设想：光伏建筑。
光伏电池
化合物半导体
硅系
光化学类
有机半导体
单 晶 硅
多 晶 硅
非 晶 硅
纳 米 等
酞 菁 类
聚 苯 胺 类
聚 对 苯 乙 炔
5
2015年3月19日
GaAs
CdTe
CuInSe2
16
OLED全色显示方面
独立发光材料法
光色转换法
彩色滤光膜法
2015年3月19日
17
2015年3月19日
18
2015年3月19日 6
通过改善结构降低光伏电池成本的方法：
Fermi-golden rule Science 2008(321):226-228
2015年3月19日
7
有机太阳能电池
有机太阳能电池是指由p型有机半导体材料（如：酞菁类）和n型有机半导体材 料（如：吡啶．花酰亚胺）形成的异质结，在太阳光的照射下，在异质结里形成 激子，当两种有机半导体材料的能级差大于激子的结合能时，激子在界面处分离， 并分别移向两端电极，形成电流。
2015年3月19日
11
有机导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ材料
2000年诺贝尔化学奖得主
美国物理学家 Heeger
美国化学家 MacDiarmid
日本化学家 Shirakawa
2015年3月19日
1977年，发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性
12
目前已发现的具有导电功能的有机高分子材料有：聚乙 炔（PA）、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯乙烯(PPV)、 聚苯胺(PANI)以及他们的衍生物。 其中聚乙炔的所能达到的电导率在已发现的导电聚合物中 是最高的，达到了105S/cm量级，接近Pt和Fe的室温电导率。 1、能源（二次电池、太阳能电池、固体电池） 有 2、光电器件 机 导 3、晶体管 电 4、发光二极管 材 料 5、传感器 的 6、电磁屏蔽 应 用 7、隐身技术等等
2015年3月19日
MRS Bulletin 2008,33(7):670-675
8
目前有机太阳能电池的光电转换效率已经达到10%。
有机太阳能电池优点： 1、制备工艺简单，廉价； 2、制造面积大； 3、良好柔韧性等。
2015年3月19日
9
OLED显示技术
OLED，即有机发光二极管。不同于传统的需背光灯 的LCD显示方式，它是通过有机材料自身发光来达到显 示目的。因而它能显著的节省电能。
2015年3月19日 13
三、我们实验室能做的工作
2015年3月19日
14
太阳能电池方面
1、稀土掺杂的防反膜层
2、稀土掺杂有机半导体
2015年3月19日
15
Polyhedron 1997,16(7):515-520
Nature Materials 2009(8):208-211
2010-11-12
2015年3月19日
1
目录
1
背景
2
有机光电功能材料的应用
3
我们实验室能做的工作
2015年3月19日
2
一、背景
传统化石能源枯竭 当今世界面临的两大危机 金属矿物质枯竭 有 机 光 电 功 能 材 料
新能源，新材料的开发 解决方案 节电、节材器件的开发
2015年3月19日
3
二、有机光电功能材料的应用
TiO2
成本是限制太阳能光伏电池普及的主要因素。一般认 为当光伏电池成本达到1美元/峰瓦才能与传统能源竟争。 但是目前市场上光伏电池的主要产品——硅系太阳能电 池因其苛刻的生产工艺，使得生产成本一直居高不下， 大约在5-8美元/峰瓦左右。人们不得不寻求其它廉价光伏 器件。 降低光伏电池成本主要有三条途径： 1、提高光电转换效率：减少缺陷、背电极、钝化、 减反层等； 2、寻找廉价光伏材料：化合物半导体、染料敏化 TiO2、有机半导体等； 3、改善太阳能电池结构。
2015年3月19日
10
OLED显示器被公认为是下一代显示产品，有些人认为 在三五年后将取代目前的液晶，LED背投等显示器，而成 为市场上的主要产品。
OLED的优点： 1．厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻； 2．固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔； 3．几乎没有可视角的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍不失真； 4．响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象； 5．低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到； 6．制造工艺简单，成本更低； 7．发光效率更高，能耗比LCD要低； 8．能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。
2015年3月19日
4
太阳能光伏器件
太阳能的优点：清洁、不受地域限制、能量巨大、用之不竭等等。 光伏专家的宏伟设想：光伏建筑。
光伏电池
化合物半导体
硅系
光化学类
有机半导体
单 晶 硅
多 晶 硅
非 晶 硅
纳 米 等
酞 菁 类
聚 苯 胺 类
聚 对 苯 乙 炔
5
2015年3月19日
GaAs
CdTe
CuInSe2
16
OLED全色显示方面
独立发光材料法
光色转换法
彩色滤光膜法
2015年3月19日
17
2015年3月19日
18
2015年3月19日 6
通过改善结构降低光伏电池成本的方法：
Fermi-golden rule Science 2008(321):226-228
2015年3月19日
7
有机太阳能电池
有机太阳能电池是指由p型有机半导体材料（如：酞菁类）和n型有机半导体材 料（如：吡啶．花酰亚胺）形成的异质结，在太阳光的照射下，在异质结里形成 激子，当两种有机半导体材料的能级差大于激子的结合能时，激子在界面处分离， 并分别移向两端电极，形成电流。
2015年3月19日
11
有机导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ材料
2000年诺贝尔化学奖得主
美国物理学家 Heeger
美国化学家 MacDiarmid
日本化学家 Shirakawa
2015年3月19日
1977年，发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性
12
目前已发现的具有导电功能的有机高分子材料有：聚乙 炔（PA）、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯乙烯(PPV)、 聚苯胺(PANI)以及他们的衍生物。 其中聚乙炔的所能达到的电导率在已发现的导电聚合物中 是最高的，达到了105S/cm量级，接近Pt和Fe的室温电导率。 1、能源（二次电池、太阳能电池、固体电池） 有 2、光电器件 机 导 3、晶体管 电 4、发光二极管 材 料 5、传感器 的 6、电磁屏蔽 应 用 7、隐身技术等等
2015年3月19日
MRS Bulletin 2008,33(7):670-675
8
目前有机太阳能电池的光电转换效率已经达到10%。
有机太阳能电池优点： 1、制备工艺简单，廉价； 2、制造面积大； 3、良好柔韧性等。
2015年3月19日
9
OLED显示技术
OLED，即有机发光二极管。不同于传统的需背光灯 的LCD显示方式，它是通过有机材料自身发光来达到显 示目的。因而它能显著的节省电能。
2015年3月19日 13
三、我们实验室能做的工作
2015年3月19日
14
太阳能电池方面
1、稀土掺杂的防反膜层
2、稀土掺杂有机半导体
2015年3月19日
15
Polyhedron 1997,16(7):515-520
Nature Materials 2009(8):208-211
2010-11-12