【摘要】：有機發(fā)光二極管(OLEDs)由于具有廣視角、自主發(fā)光、低功耗、制程簡單以及可柔性等特性,在平板顯示以及固態(tài)照明領域具有很大的應用前景。經(jīng)過幾十年的研究發(fā)展,目前OLEDs在商業(yè)領域已經(jīng)有一定規(guī)模的應用,但這些產(chǎn)品基本都是采用真空蒸鍍方法制備。但此方法不但需要購置昂貴的設備,而且材料利用率較低,導致其成本居高不下。溶液加工這種簡便低廉的制備工藝,在降低OLEDs生產(chǎn)成本方面具有很大優(yōu)勢。目前使用最為廣泛的溶液加工工藝是旋涂法,然而旋涂工藝由于材料利用率低,且在大面積制造方面有一定的局限性,因此并不適合大面積OLEDs的制備。浸漬提拉法是一種簡單且應用歷史悠久的薄膜涂布工藝,在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應用。它材料利用率高、適用多種類型基板且適合大面積生產(chǎn)。本論文中我們研究了浸漬提拉工藝中溶液濃度、提拉速度、以及基板結構等因素對薄膜的厚度以及均勻性的影響。通過優(yōu)化各種工藝參數(shù),利用浸漬提拉法制備了厚度均勻的PEDOT:PSS以及以PVK:OXD-7為摻雜主體的大面積有機功能薄膜,最終成功制備5英寸的OLEDs背光板,其性能與旋涂法制備的器件一致,且發(fā)光均勻性更優(yōu)。隨著全球能源危機的出現(xiàn),可再生能源如太陽能的研究越來越受重視,這其中有機太能電池,尤其是聚合物太陽能電池由于其在低成本、大批量生產(chǎn)方面的優(yōu)勢備受矚目。目前聚合物太陽能電池的實驗室研究中,最常用的活性層制備方法是旋涂法。但是旋涂工藝由于其自身的局限性,很難在工業(yè)上實現(xiàn)批量生產(chǎn)。浸漬提拉法是一種簡單且有效的薄膜制備方法,其成膜過程中的溶劑揮發(fā)過程完全不同于旋涂法,且在材料利用率以及大面積批量生產(chǎn)方面具有很大優(yōu)勢。我們利用浸漬提拉法制備聚合物太陽能電池,研究了浸漬提拉過程中,溶劑體系以及活性層的干燥條件對電池活性層的形貌、相分離情況以及器件性能的影響。同時與旋涂法制備的器件對比發(fā)現(xiàn),浸漬提拉法制備的活性層,由于其溶劑揮發(fā)條件的不同,形成了更多的分散相,不利于光生載流子的傳輸與取出,降低了器件的性能。倒置結構的聚合物太陽能電池由于其在器件穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢,成了近年來聚合物太能電池研究的熱點。在倒置結構的聚合物太陽能電池中,n型金屬氧化物如Zn O、Ti Ox等,是最常用作電子傳輸層,這其中Zn O由于其低功函數(shù)、高載流子遷移率以及良好的光學透過性,作為電子傳輸層的應用最為廣泛。目前Zn O薄膜大多是通過溶液加工制備,通過將其前驅體溶液旋涂成膜,然后再高溫熱處理轉化成Zn O,通常熱處理溫度高達200℃。這不利于聚合物太陽能電池的制備,尤其是柔性電池的制備。因此實現(xiàn)Zn O的低溫溶液加工制備非常有必要。我們通過使用水合氧化鋅(Zn O·x H2O)溶于氨水制備了Zn O的前驅體溶液,將Zn O的熱處理溫度降低到了80℃,在以PCDTBT:PC71BM為活性層的倒裝器件中,其功率轉化效率(PCE)高達6.48%。相比于常用的醋酸鋅前軀體制備的Zn O薄膜(熱處理溫度高達200℃),這種方法制備Zn O薄膜,不僅熱處理溫度更低,而且性能更優(yōu),低達80℃的熱處理溫度可以使其應用了柔性聚合物太陽能電池的制備。研究分析發(fā)現(xiàn)采用這種方法制備的Zn O薄膜表面更加致密平整,且載流子遷移率更高,因此能夠大幅提高器件的短路電流以及填充因子,從而提高器件的性能。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN383.1

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本文編號：2768619