基于溶液加工的活性层材料和阳极界面材料的聚合物光电器件性能研究

发布时间：2018-01-24 21:59

本文关键词： 溶液加工形貌载流子传输平衡激子复合区域 MoO3薄膜　出处：《华南理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：由于有机光伏(OPV)器件相对于传统无机太阳能电池具有可溶液加工、成本低、质量轻且可制成柔性器件等优点,故而自诞生以来,科学家对其研究从未间断。近年来,OPV器件的研究取得了重大进展。据报道,单节的OPV器件能量转换效率(PCE)已经突破了10%,这对于实现有机太阳能电池的商业化具有里程碑的意义。但值得注意的是,OPV的发展现状与将其应用于我们的日常生活与生产中仍然有一段距离。同样使用有机半导体的有机发光二极管(OLED)显示面板具有响应快、宽视角、亮度高、超薄、可制成柔性、功耗小等优点,也是科学家们一直着力研究的重点。虽然市场上已经有OLED显示产品,但以小尺寸居多,大尺寸产品如电视面板则因为产品良率不够高的问题导致价格过高而影响了市场占有率。除此之外,OLED显示技术在实现高效稳定的蓝光发射方面还有欠缺,影响了OLED显示产品的大范围推广。本论文针对以聚合物为光活性材料的光电器件——OPV以及PLED(聚合物发光二极管)进行了三方面的研究。首先,我们以两种BDT-TT类共轭聚合物给体为研究对象,进行了光物理性能、载流子迁移性能以及光伏器件性能的研究,所采用的的器件结构为ITO/PF N/Polymer:PC71BM/Mo O3/Al。除此之外,对这两种聚合物给体材料制备的溶液、薄膜、本体异质结薄膜以及OPV器件进行了UV-vis、SCLC、AFM以及EQE测试。针对OPV器件性能的缺陷进行了有针对性的优化手段。两种聚合物在各种测试中的性能表现以及OPV器件的性能研究过程表明:烷基侧链的长度对双二维结构的BDT-TT类聚合物的光电子性能有重要的影响,而对于给定的聚合物给体材料,器件结构对于实现高效器件是至关重要的,本论文重点说明使用DIO(1,8-二碘辛烷)作为添加剂对本体异质结形貌以及相应OPV器件性能的重要影响。其次,我们对四种含有氟代TPS(四苯基Silole)单元的共轭聚合PFCFS1,PFCFS5,PFCFS10,PFCFS20的光电特性进行了系统的研究,包括光物理性能(UV-vis、PL、PLQY)以及电致发光器件性能研究。采用三种PLED器件结构,A:ITO/PEDOT:PSS/PFCFS/Cs F/Al,B:ITO/PEDOT:PSS/PFCFS/TPBI/Cs F/Al,C:ITO/PEDOT:PSS/PFCFS:(20%wt)PBD/TPBI/Cs F/Al。通过引入TPBI的B结构器件实现了最高的电致发光性能。对比A、B、C器件结构中TPBI以及PBD加入前后的电致发光器件性能,我们得出以下结论:氟代TPS是一种构筑蓝光发射材料的有效基团,而PLED器件中载流子的传输平衡以及激子复合区域的优化对实现器件的高效发光具有重大的意义。最后,我们采用一种简便易行且成本低廉的制备方法成功制备了Mo O3薄膜,并对Mo O3薄膜以及作为对比的PEDOT:PSS薄膜进行了可见光透过率、功函数、AFM测试。分别制备了以Mo O3薄膜和PEDOT:PSS薄膜作为阳极界面层,PTB7:PC71BM作为活性层的OPV器件以及P-PPV作为发光层的PLED器件,并进行了相关的性能测试。与基于PEDOT:PSS作为阳极界面层的标准OPV和PLED器件相比,基于Mo O3薄膜作阳极界面层的器件性能有小幅的差距。值得注意的是,基于此种溶液加工方法制备的Mo O3薄膜作阳极界面层的光电器件所获得的性能接近PEDOT:PSS做阳极缓冲层的光电器件,再考虑到Mo O3薄膜的制备工艺简单以及成本优势,可以认为这种溶液加工制备Mo O3薄膜的方法有利于实现相关光电器件的商业化。
[Abstract]:In recent years , the research on the performance of organic semiconductor organic light emitting diode ( OLED ) has made great progress . In addition , the research on the performance of the two polymers is very important to realize the commercialization of organic solar cells . In the light of PEDOT : PSS as the anode interface layer , the performance of the device is close to that of PEDOT : PSS .

【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN15

【参考文献】