有机光电材料PPT学习教案

1、会计学1有机光电材料有机光电材料第1页/共68页第2页/共68页第3页/共68页第4页/共68页第5页/共68页电导率电导率(S/cm)106104102 110-210-410-610-810-1010-1210-1410-1610-18银、铜、铁银、铜、铁金金 属属半半 导导 体体 绝绝 缘缘 体体铟、锗铟、锗硅硅溴化银溴化银玻璃玻璃金刚石金刚石硫硫石英石英导导 电电 高高 分分 子子第6页/共68页导电高分子导电高分子复合型导电高分子复合型导电高分子本征导电高分子（结构导电高分子）本征导电高分子（结构导电高分子）电子导电聚合物电子导电聚合物离子导电聚合物离子导电聚合物氧化还原型导电聚合物

2、氧化还原型导电聚合物高分子本身具备传高分子本身具备传输电荷的能力输电荷的能力载流子载流子?第7页/共68页能力的重要参数之一。能力的重要参数之一。第8页/共68页第9页/共68页n聚乙聚乙炔炔Nn聚吡咯聚吡咯Sn聚噻吩聚噻吩n聚对聚对苯苯nCH CH 聚苯乙炔聚苯乙炔nNH聚苯聚苯胺胺 结构特点结构特点第10页/共68页纯净的电子导电聚合物本身导电率并不高，纯净的电子导电聚合物本身导电率并不高，必须必须经过掺杂才具备高的导电性经过掺杂才具备高的导电性。 掺杂是向空轨道注入电子，或是从充满轨道掺杂是向空轨道注入电子，或是从充满轨道拉出电子，改变拉出电子，改变电子能带的能级，出现半充满电子能带的能

3、级，出现半充满能带，减小能量差，减小电子或空穴迁移的阻力能带，减小能量差，减小电子或空穴迁移的阻力。 ？涉及电子转移的过程？涉及电子转移的过程采用何种物质掺杂？采用何种物质掺杂？第11页/共68页CHn + 3x/2 I2 CHnx+ + x I3-CHn + x Na CHnx- + x Na+ 电子受体，氧化剂电子受体，氧化剂还原（负掺杂） (n-doping):从价带中拉从价带中拉出一个电子出一个电子通过氧化还原反应完成电子转移过程通过氧化还原反应完成电子转移过程第12页/共68页聚合物基体材料聚合物基体材料+导电填充物导电填充物将导电颗粒牢固地粘结在一起将导电颗粒牢固地粘结在一起，使导

4、电高分子具有稳定的导电使导电高分子具有稳定的导电性，同时它还赋于材料加工性。性，同时它还赋于材料加工性。提供载流子的作用提供载流子的作用，它的形态、性质和用量它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。直接决定材料的导电性。第13页/共68页第14页/共68页第15页/共68页第16页/共68页方向强调的方向强调的是更轻便、更灵是更轻便、更灵活，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 有机太阳能的现状是：研有机太阳能的现状是：研究机构纷纷投身研究有机太阳能，究机构纷纷投身研究有机太阳能，企业也纷纷涉足有机太阳能。企业也纷纷涉足有机太阳能。第17页/共68页P-N)。光生载流

5、子电子空穴对光生载流子电子空穴对的产生的产生 “光生电压光生电压”及及“光生电流光生电流”的产生的产生第18页/共68页p-n结“光生载流子光生载流子” 的产生光子把电子从价带光子把电子从价带(束缚束缚)激发到导带激发到导带( (自自由由)，并在价带内留下一个，并在价带内留下一个/空穴空穴(自由自由)产生了自由电子空穴对产生了自由电子空穴对“光生电压光生电压”的产生的产生自由电子和空穴扩散进入自由电子和空穴扩散进入p-n结，结，n-p结作用下，分别结作用下，分别在在n n区和区和p p区区形成电形成电子和空穴的积累子和空穴的积累太阳电池第19页/共68页功函数电极的电子填充，由此在光照下形成光

6、电流。第20页/共68页（AcceptorA成膜附着在正负极上D 层或者A 层受到光的激发生成激子，激子扩散到D 层和A 层界面处发生点电荷分离生成载流子，然后电子经A 层传输到电极，空穴经D 层传输到对应的电极。第21页/共68页双层膜结构化合物器件示意图第22页/共68页而弥补载流子迁移率的不足。第23页/共68页塑料太阳能塑料太阳能(高分子多聚物太阳高分子多聚物太阳能能)第24页/共68页第25页/共68页第26页/共68页上，他们观测到了200 mV的开路电压，光电转化效率低得让人都不好意思提 。单结非晶硅单结非晶硅薄膜电池的最高转换效率为薄膜电池的最高转换效率为16. 6 %第27页

7、/共68页2007 2007 ScienceScienceAlan J. Alan J. HeegerHeeger等等 “使有机薄膜太阳能使有机薄膜太阳能电池的单元转换效率达到了全电池的单元转换效率达到了全球最高球最高6.56.5”。第28页/共68页第29页/共68页第30页/共68页第31页/共68页第32页/共68页第33页/共68页第34页/共68页 20032003年年, Takahashi, Takahashi等人将聚噻吩衍生物等人将聚噻吩衍生物PThPTh与光敏剂卟啉与光敏剂卟啉H H2 2PCPC共混后与芘衍生物共混后与芘衍生物PVPV制成双层膜器件制成双层膜器件, ,在在43

8、0nm430nm处的能量转换处的能量转换效率最高达到了效率最高达到了2.91%2.91%。第35页/共68页第36页/共68页第37页/共68页第38页/共68页第39页/共68页广泛的实用。但是无机LED器件的制作成本较高，加工困难，效率低下，发光颜色不易调节，也比较难以实现全色，其进一步的发展受到了很大的限制。第40页/共68页第41页/共68页第42页/共68页第43页/共68页第44页/共68页第45页/共68页第46页/共68页第47页/共68页第48页/共68页第49页/共68页第50页/共68页第51页/共68页SinOCH3OnnOCH3CH3OmPoly(p-phenylenevinylene) (PPV) derivatives常见的电致发光高分子材料常见的电致发光高分子材料Light emitting polymers彩色表示其发光颜色第52页/共68页第53页