【摘要】：陰極界面材料在有機(jī)光電器件(如有機(jī)發(fā)光二極管和有機(jī)光伏器件)中具有重要的應(yīng)用。低功函金屬陰極雖有利于獲得高效率,但因?qū)諝庵兴�、氧氣敏感而會影響器件的穩(wěn)定性和壽命。而環(huán)境中穩(wěn)定的金屬陰極(如Au、Ag等)由于能級不匹配導(dǎo)致電子注入或抽取困難。因此,為了降低穩(wěn)定陰極材料(如Ag、Al、ITO等)的功函并獲得高效的有機(jī)光電器件,開發(fā)有效的陰極界面材料顯得尤為重要。電解質(zhì)材料具有優(yōu)異的電子注入、傳輸及收集性能。另外,有機(jī)小分子具有確定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子量、高的純度和可低溫加工等優(yōu)點(diǎn)�；诖�,本論文進(jìn)行了醇溶性有機(jī)小分子電解質(zhì)陰極界面材料的研究。主要涵蓋以下兩個(gè)方面:1)為了提高我們之前合成的LG-2b在醇溶劑中的溶液加工性能,設(shè)計(jì)了以四氟硼酸根為反離子、共軛鏈長度不同的界面材料BFN-BF4和FN-BF4。相比于LG-2b,目標(biāo)產(chǎn)物的合成得到簡化,醇溶性有所提高。在綠光器件ITO/PEDOT:PSS/PVK/Green-1a/CIM/Al(cathode interfacial layer,CIM=BFN-BF4,FN-BF4)中獲得優(yōu)于以Cs F/Al作為陰極的器件性能。2)由于BFN-BF4和FN-BF4不能抵御弱極性溶劑(如甲苯、氯苯)的侵蝕,不適合用于倒置結(jié)構(gòu)的器件。所以,我們合成了具有更大極性的氮雜環(huán)鹽Phen-Br、Phen-SO3和Phen Na DPO-Br,降低它們在弱極性溶劑中的溶解性,從而有利于抵御弱極性溶劑的侵蝕。它們合成簡單,均具有良好的水/醇溶性。其中,Phen Na DPO-Br的性能較優(yōu),在正裝有機(jī)光伏器件ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PC71BM/CIM/Al(CIM=Phen Na DPO-Br)中,獲得7.60%的能量轉(zhuǎn)換效率,高于以Al為陰極的器件效率4.65%;并在倒置光伏器件ITO/Zn O/CIM/PTB7:PC71BM/Mo O3/Al(CIM=Phen Na DPO-Br)中也獲得了高于以Zn O作為陰極的器件效率。
【圖文】：

外量子效率 EQE：internal quantum efficiency, 器件從某一個(gè)方向發(fā)射出來的總光子數(shù)占注入載流子數(shù)的百分比。功率效率 ηp：指輸出光功率占輸入電功率或吸收光功率的百分比，單位是 lm W 1電流效率 ηc：指器件發(fā)射的亮度占注入電流密度的百分比，單位是 cd A 1。發(fā)光效率的高低會直接影響到器件的功率損耗和穩(wěn)定性，通過選擇合適的發(fā)光材料以及適當(dāng)?shù)卣{(diào)整器件結(jié)構(gòu)來平衡載流子的注入和傳輸，提高載流子在發(fā)光層中復(fù)合的幾率，從而改善器件的發(fā)光性能。1.2.3.3 色度坐標(biāo)色度坐標(biāo)：用來描述 OLED 器件的發(fā)光顏色，采用 1931 年國際照明委員會(Commission International de I’Eclairage)制定的標(biāo)準(zhǔn)，用馬蹄形曲線坐標(biāo)(CIE x, CIE y)來描述器件的所有可見光譜的發(fā)光顏色，國際顯示委員會規(guī)定三基色和白光的 CIE 色坐標(biāo)分別為：紅(0.66, 0.33)、綠 (0.21，0.71)、藍(lán)(0.14， 0.08)、白光(0.333，0.333)。

采用 ITO 或其他透明電極作為陰極，高功函金屬作為陽極。根據(jù)活性層的不同，OPV 的器件結(jié)構(gòu)由簡單的單層 Schottky 器件結(jié)構(gòu)發(fā)展成如今的級聯(lián)疊層結(jié)構(gòu)，以此不斷提高器件的 PCE。其中，早期的單層太陽能電池器件由于兩電極功函差別導(dǎo)致的內(nèi)建電場通常不足以使有機(jī)材料中的激子解離，因此激子拆分比較困難而且電子、空穴復(fù)合率高。而后，人們將給體(donor)和受體(accptor)有機(jī)半導(dǎo)體分子在陰陽電極之間分層排列，得到平面型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的電池，雖然 D-A 界面處的電子勢壘可以使激子有效拆分，但激子的壽命很短，擴(kuò)散距離只有 10 nm 左右，平面異質(zhì)結(jié)限制了材料最大限度的光譜吸收(厚度至少達(dá)到 100 nm)。目前，絕大部分的有機(jī)太陽能電池采用本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，給體和受體材料的界面在整個(gè)活性層范圍內(nèi)分布，使得激子拆分效率提高很多，減少了由于激子擴(kuò)散長度小而導(dǎo)致的能量損失。為了避免單一給體材料的吸收范圍有限而最大限度增加光利用率，提高電池的開路電壓以滿足實(shí)際需求，疊層結(jié)構(gòu)器件應(yīng)運(yùn)而生。該器件由兩個(gè)或以上的器件單元以串接方式組成，各器件單元的能隙寬度和厚度需要在合適的范圍內(nèi)，以便于形成歐姆接觸，獲得高的 PCE。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN383.1;TM914.4;O621.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 王金山;田原;徐新軍;李立東;;白光有機(jī)發(fā)光二極管照明材料及其產(chǎn)業(yè)化前景[J];新材料產(chǎn)業(yè);2014年09期

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1 岳軍明;含氮雜環(huán)陽離子為模板劑構(gòu)筑新穎的過渡金屬陰離子網(wǎng)絡(luò)及性質(zhì)研究[D];鄭州大學(xué);2011年

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本文編號：2523331