共轭聚合物和聚合物太阳能电池介绍
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等) • 场效应晶体管(FET)半导体材料(PTh衍生物）
共轭聚合物在聚合物光电子器件中的应用
聚合物材料的易加工性和柔性特征
可以在各种基底（包括柔性基底）上使用廉价的技术成 膜：
•旋转涂膜（spin coating） •喷墨打印（ink jet printing） •丝网印刷（screen printing）
导电聚合物：
PA, PPy, PAn
发光聚合物：
PPV,PF,PPP, PT
光伏聚合物：
PT, PPV
H N
N H
S S
H N
H N
S
H N
R1
R2
聚乙炔（PA） Polyacethylene 聚吡咯（PPy） Polypyrrole
聚噻吩(PTh) 聚苯胺(PAn)
Polythiophene Polyaniline
聚对苯撑乙烯 Poly(p-phenylene
（PPV）
vinylene)
聚对苯（PPP） Poly(p-phenylene)
聚芴（PF） Polyfluorene
导电聚合物的应用
• 化学电源的电极材料 • 修饰电极和酶电极 • 电色显示 • 固体电容器 • 聚合物发光器件（LED&LEC,PPV和PF等） • 防静电和防腐蚀材料(聚苯胺等) • 微波吸收（隐身材料） • 聚合物光伏电池(PTh和PPV衍生物等) • PLED和PSC的ITO电极修饰层(PEDOT,PAn
应用举例
• 应用方向：薄膜太 阳能电池，柔性显 示装置，有机薄膜 晶体管，有机存储 器件，……
统计数据显示：2010年我国的太阳能热水器年产 量为4900万平方米，太阳能的保有量为1.6亿平方 米。
国家对太阳能热水器产业的发展规划是：2015年 我国太阳能热水器的保有量达到 4亿平方米，太 阳能热水器的保有量在5年内翻一番。
2010年：节省煤炭0.12×1.6×108＝1920万吨
以上数字来自网络
内容提要
1. 共轭聚合物简介 2. 共轭聚合物的应用领域 3. 太阳能电池简介 4. 有机聚合物太阳能电池简介 5. 有机太阳能材料与器件
导电聚合物的发现和发展历史
•1977年白川英树、MacDiarmid, Heeger等发现导电聚乙炔，开创了导电聚合物 的研究领域。[H. Hirakawa, et al., J. Chem. Soc., Chem. Comm. (1977) 579]
•70年代末、80年代初，聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等一系列导电聚合物相继发现， 掀起研究热潮。
•1990年英国剑桥大学发现PPV的电致发光现象和聚合物发光二极管（LED）， 激起广泛兴趣。[J.H. Burroughes, et al., Nature, 347(1990) 539]
•1991年，UCSB使用可溶性PPV衍生物制备出PLED,并大大提高了PLED的发光 量子效率,促进了PLED的实用化研究. [D. Braun, A. J. Heeger, Appl Phys Lett, 1991, 58,1982～1984.]
导电聚合物的突出优点：
它不仅具有金属和无机半导体的电和光的性质，而且具 有有机聚合物的力学性能（柔韧性）和可加工性。
“Conducting polymers are remarkable in that they combine the electrical and optical properties of metals and inorganic semiconductors with the mechanical properties and processing advantages of organic polymers.”
---from Oct. 23, 1995, C&EN, p.69.
2000年Nobel化学奖
“rewarded for the discovery and development of
electrically conductive polymers”
Alan J. Heeger
A.G. MacDiarmid
1992年UNIAX公司制备出可溶性导电聚合物, 解决了导电聚合物的加工性难题, 为导电聚合物的大规模应用铺平了道路.[Y. Cao, et al., Synth. Met., 1992, 48, 91-97]
•1995年UCSB和UNIAX公司报道了聚合物／C60本体异质结光伏电池，开辟了共 轭聚合物太阳能电池的研究方向。[G. Yu, et al. Science, 1995, 270, 1789～1791.]
克罗托等人之所以能够勾画出C60的分子结构，富勒的启示起了关键 性作用，因此他们一致建议，用Buckminster Fuller的姓名加上一个词 尾-ene来命名C60及其一系列碳原子簇，称为Buckminsterfullerene，简 称Fullerene，中译名为富勒烯。
常见共轭聚合物的分子链结构
2050 ~ 10 Billion People
Slide from Richard Smalley 1996 Nobel Laureate in Chemistry
3
我国的太阳能分布
太阳能应用举例
最有效的节能减排应用实例
太阳能热水器
我国已成为太阳能热水器的年产量和保有量均居 世界首位。
白川英树 Haideki Shirakawa
1996年诺贝尔化学奖
美国的柯尔、史沫莱和英国Fra Baidu bibliotek克罗脱
由于C60分子的形状和结构酷似英国式足球（soccer），所以又被形象 地称为Soccerene（同样带有词尾-ene），中译名为“足球烯”。
还有人用富勒的名字（Buckminster）的词头Buck来命名，称为 Buckyball，中译名为“布基球”。
共轭聚合物和聚合物太 阳能电池介绍
未来五十年人类面临的十大挑战
1. ENERGY 2. WATER 3. FOOD 4. ENVIRONMENT 5. POVERTY 6. TERRORISM & WAR 7. DISEASE 8. EDUCATION 9. DEMOCRACY 10. POPULATION
共轭聚合物在聚合物光电子器件中的应用
聚合物材料的易加工性和柔性特征
可以在各种基底（包括柔性基底）上使用廉价的技术成 膜：
•旋转涂膜（spin coating） •喷墨打印（ink jet printing） •丝网印刷（screen printing）
导电聚合物：
PA, PPy, PAn
发光聚合物：
PPV,PF,PPP, PT
光伏聚合物：
PT, PPV
H N
N H
S S
H N
H N
S
H N
R1
R2
聚乙炔（PA） Polyacethylene 聚吡咯（PPy） Polypyrrole
聚噻吩(PTh) 聚苯胺(PAn)
Polythiophene Polyaniline
聚对苯撑乙烯 Poly(p-phenylene
（PPV）
vinylene)
聚对苯（PPP） Poly(p-phenylene)
聚芴（PF） Polyfluorene
导电聚合物的应用
• 化学电源的电极材料 • 修饰电极和酶电极 • 电色显示 • 固体电容器 • 聚合物发光器件（LED&LEC,PPV和PF等） • 防静电和防腐蚀材料(聚苯胺等) • 微波吸收（隐身材料） • 聚合物光伏电池(PTh和PPV衍生物等) • PLED和PSC的ITO电极修饰层(PEDOT,PAn
应用举例
• 应用方向：薄膜太 阳能电池，柔性显 示装置，有机薄膜 晶体管，有机存储 器件，……
统计数据显示：2010年我国的太阳能热水器年产 量为4900万平方米，太阳能的保有量为1.6亿平方 米。
国家对太阳能热水器产业的发展规划是：2015年 我国太阳能热水器的保有量达到 4亿平方米，太 阳能热水器的保有量在5年内翻一番。
2010年：节省煤炭0.12×1.6×108＝1920万吨
以上数字来自网络
内容提要
1. 共轭聚合物简介 2. 共轭聚合物的应用领域 3. 太阳能电池简介 4. 有机聚合物太阳能电池简介 5. 有机太阳能材料与器件
导电聚合物的发现和发展历史
•1977年白川英树、MacDiarmid, Heeger等发现导电聚乙炔，开创了导电聚合物 的研究领域。[H. Hirakawa, et al., J. Chem. Soc., Chem. Comm. (1977) 579]
•70年代末、80年代初，聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等一系列导电聚合物相继发现， 掀起研究热潮。
•1990年英国剑桥大学发现PPV的电致发光现象和聚合物发光二极管（LED）， 激起广泛兴趣。[J.H. Burroughes, et al., Nature, 347(1990) 539]
•1991年，UCSB使用可溶性PPV衍生物制备出PLED,并大大提高了PLED的发光 量子效率,促进了PLED的实用化研究. [D. Braun, A. J. Heeger, Appl Phys Lett, 1991, 58,1982～1984.]
导电聚合物的突出优点：
它不仅具有金属和无机半导体的电和光的性质，而且具 有有机聚合物的力学性能（柔韧性）和可加工性。
“Conducting polymers are remarkable in that they combine the electrical and optical properties of metals and inorganic semiconductors with the mechanical properties and processing advantages of organic polymers.”
---from Oct. 23, 1995, C&EN, p.69.
2000年Nobel化学奖
“rewarded for the discovery and development of
electrically conductive polymers”
Alan J. Heeger
A.G. MacDiarmid
1992年UNIAX公司制备出可溶性导电聚合物, 解决了导电聚合物的加工性难题, 为导电聚合物的大规模应用铺平了道路.[Y. Cao, et al., Synth. Met., 1992, 48, 91-97]
•1995年UCSB和UNIAX公司报道了聚合物／C60本体异质结光伏电池，开辟了共 轭聚合物太阳能电池的研究方向。[G. Yu, et al. Science, 1995, 270, 1789～1791.]
克罗托等人之所以能够勾画出C60的分子结构，富勒的启示起了关键 性作用，因此他们一致建议，用Buckminster Fuller的姓名加上一个词 尾-ene来命名C60及其一系列碳原子簇，称为Buckminsterfullerene，简 称Fullerene，中译名为富勒烯。
常见共轭聚合物的分子链结构
2050 ~ 10 Billion People
Slide from Richard Smalley 1996 Nobel Laureate in Chemistry
3
我国的太阳能分布
太阳能应用举例
最有效的节能减排应用实例
太阳能热水器
我国已成为太阳能热水器的年产量和保有量均居 世界首位。
白川英树 Haideki Shirakawa
1996年诺贝尔化学奖
美国的柯尔、史沫莱和英国Fra Baidu bibliotek克罗脱
由于C60分子的形状和结构酷似英国式足球（soccer），所以又被形象 地称为Soccerene（同样带有词尾-ene），中译名为“足球烯”。
还有人用富勒的名字（Buckminster）的词头Buck来命名，称为 Buckyball，中译名为“布基球”。
共轭聚合物和聚合物太 阳能电池介绍
未来五十年人类面临的十大挑战
1. ENERGY 2. WATER 3. FOOD 4. ENVIRONMENT 5. POVERTY 6. TERRORISM & WAR 7. DISEASE 8. EDUCATION 9. DEMOCRACY 10. POPULATION