名师推荐有机光电功能材料

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有机导电材料
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
1977年，发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性
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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。
目前有机太阳能电池的光电转换效率已经达到10%。
Nature Materials 2009(8):208-211
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。
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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。
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。
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通过改善结构降低光伏电池成本的方法：
Fermi-golden rule
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Science 2008(321):226-228
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
TiO2
CuInSe2 CdTe GaAs
化合物半导体
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硅系
光化学类
有机半导体
纳
单 多非
米
晶 晶晶
硅 硅硅
等
酞 聚聚 菁 苯对 类 胺苯
类乙 炔
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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。
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OLED全色显示方面
独立发光材料法
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光色转换法
彩色滤光膜法
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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。
有 机 导 电 材 料 的 应 用
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1、能源（二次电池、太阳能电池、固体电池） 2、光电器件 3、晶体管 4、发光二极管 5、传感器 6、电磁屏蔽 7、隐身技术等等
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三、我们实验室能做的工作
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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
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白茹，浙江大学博士学位论文15
Polyhedron 1997,16(7):515-520
Nature Materials 2009(8):208-211
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有机光电功能材料
导师：张治国 教授 学生：程建敏
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一、背景
传统化石能源枯竭 金属矿物质枯竭
当今世界面临的两大危机
有
机
新能源，新材料的开发
光
电
解决方案
功
能
节电、节材器件的开发
材
料
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二、有机光电功能材料的应用
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4பைடு நூலகம்
太阳能光伏器件
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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。
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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。
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MRS Bulletin 2008,33(7):670-6758