阴极修饰层对 SubPc/C60 倒置型有机太阳能电池性能的影响

采用Cs₂CO₃, 石墨烯(graphene):Cs₂CO₃混合材料和 ZnO 纳米颗粒作为阴极修饰材料, 研究了不同阴极界面修饰层对基于SubPc/C₆₀的倒置结构的有机太阳能电池性能的影响. 结果表明: 引入适当厚度的阴极修饰层, 可以提高器件的性能和稳定性; 尤其是基于Cs₂CO₃以及graphene:Cs₂CO₃混合阴极修饰层的光伏器件, 能量转换效率(PCE)提高了2倍; 同时, 采用ZnO纳米颗粒作为阴极修饰层的器件, 开路电压(V_OC)达到0.89 V, 并且器件的PCE 提高了4倍多. 此外, 不同电极修饰材料和倒置结构的引入可以有效防止器件串连电阻的升高, 从而提高器件的稳定性. 关键词： 倒置型 阴极修饰层 有机太阳能电池 稳定性     

柠檬酸钾电子注入层对有机电致发光器件的影响

使用柠檬酸钾(C₆H₅K₃O₇)作为电子注入材料,制备了多层有机电致发光器件。当柠檬酸钾阴极修饰层厚度为0.5 nm时,得到3.6 cd/A 的发光效率,高于0.5 nm LiF作阴极修饰层时的发光效率(2.5 cd/A) 。器件的开启电压相比0.5 nm LiF作阴极修饰的器件降低了0.5 V。实验结果表明,柠檬酸钾(C₆H₅K₃O₇)是一种良好的电子注入材料。     

蓝色有机发光材料LiBq4的合成及其发光特性

蓝色有机发光材料的开发对于实现有机发光二极管(OLED)的全彩色化具有十分重要的意义.报道了蓝色有机发光材料8-羟基喹啉硼化锂(LiBq₄)的合成及提纯,研究了LiBq₄的光致发光特性,并用LiBq₄作为发光材料制备了蓝色有机发光器件,研究了电子传输层Alq₃的厚度及空穴缓冲层CuPc对器件电流-电压和亮度-电压特性的影响.结果表明,LiBq₄的光致发光峰值波长为452nm,器件ITO/PVK:TPD/LiBq₄/Alq₃/Al的电致发光光谱峰值波长位于475nm处,在25V工作电压下其最高亮度约为430cd/m².但CuPc的加入加剧了器件中载流子的不平衡注入,导致器件性能恶化.通过调整Alq₃的厚度,同时在Alq₃和Al阴极之间加入LiF薄膜以提高电子注入效率,获得了较为理想的实验结果.     

多层结构的阴极修饰层对有机电致发光器件的性能改善

为提高有机电致发光器件（OLEDs）的阴极电子注入效率,我们设计了新型的阴极杂化修饰层,其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO₃,将其应用到器件ITO/NPB/Alq₃/Al中,参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。实验研究表明,与传统的阴极修饰层LiF相比,基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。测试了器件的电致发光光谱（EL谱）,其峰值位于534 nm,发光来自于Alq₃,实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。将其与传统参考器件的EL谱进行对比,在电流密度40 mA·cm-2下,两个器件的电致发光光谱是一致的。在0～100 mA·cm-2范围内,对器件的EL谱进行了测试。实验结果表明,随着电流密度的增加,器件的发光增强,但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。与参考器件对比,基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。研究表明,杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5 nm; 6%)/Al(1 nm)/MoO₃(5 nm),在测试范围内,器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28 cd·A-1和2.19 lm·W-1,相比参考器件提高了25.5%和23.7%。器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入,使器件中的载流子更加平衡,从而提高了器件的发光性能。从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。在HML中,LiF能填充Bphen的电子陷阱,增强电流的注入,同时HML也能限制空穴的传输,减小空穴电流。另一方面从电荷平衡因子的角度,HML增强了电子的注入,使得器件的电荷平衡因子增大,空穴和电子的平衡性更好。实验研究表明,阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。     

碳酸铯修饰Al作为反射阴极的倒置顶发射OLED器件

以Cs₂CO₃修饰的Al电极作为反射阴极制备了高效倒置顶发射结构有机电致发光器件(ITOLED)。以八羟基喹啉铝(Alq₃)作为发光层、MoO₃修饰的Ag为半透明阳极时,器件的开启电压为3.6 V,发光效率和功率效率分别达到9.8 cd/A和3.4 lm/W。研究结果表明,Al/Cs₂CO₃为反射阴极的器件性能明显高于使用Mg:Ag(4.2 V,8.6 cd/A,2.85 lm/W)和Al(5 V,5.5 cd/A,1.57 lm/W)作为反射阴极的倒置顶发射OLED器件。单电子器件研究结果证明,以Cs₂CO₃修饰的Al电极功函数明显低于Mg:Ag和Al电极,具有更好的电子注入效果。因此,除去微腔效应外,Al/Cs₂CO₃为反射电极的ITOLED器件性能的提高主要归因于Al/Cs₂CO₃阴极的有效电子注入。     

利用不同阴极缓冲层来改善Pentacene/C60太阳能电池的性能

制备了结构为ITO/Pentacene/C₆₀/Al的双层光伏电池器件,在C₆₀/Al界面插入了常用的缓冲层材料bathocuproine(BCP)作为阴极缓冲层,通过优化BCP层的厚度来提高电池的性能并研究了阴极缓冲层的作用机理.实验发现,BCP厚度为10 nm时器件的效率最高,为0.46%.在此基础上,利用bathophenanthroline(Bphen)和3,4,9,10-Perylenetetracarb-oxylicdianhydride(PTCDA 关键词： 有机太阳能电池 Pentacene 60')" href="#">C₆₀ 缓冲层     

PTCBI作为阴极修饰层对Rubrene/C70器件性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(6 nm)/Rubrene (30 nm)/C₇₀ (30 nm)/PTCBI(x nm)/Al (150 nm)器件, 研究了四羧基苝的衍生物PTCBI作为阴极修饰层对Rubrene/C₇₀有机太阳能电池的作用. 实验结果显示, 在C₇₀与Al电极之间插入PTCBI 后, 电池性能得到明显改善; 分析表明, 插入PTCBI后, 活性层与阴极形成了良好的欧姆接触, 提高了器件的内建电场, 同时PTCBI避免了激子与Al电极的接触, 减少了在制备过程中高动能Al对C₇₀的破坏. 进一步考察了PTCBI厚度对电池的性能的影响, 结果显示, 厚度为6 nm的PTCBI 层器件性能最佳, 其开路电压(V_OC)、填充因子(FF)、短路电流密度(J_SC)与功率转换效率(ηP)与未插入PTCBI修饰层的器件相比分别提高了70.4%, 55.5%, 125.1%, 292.2%. 当PTCBI的厚度大于6 nm时, 激子解离后产生的自由电子会在PTCBI与阴极界面积累, 导致器件J-V曲线出现S形.     

全湿法制备聚合物白光器件

使用全溶液法制备聚合物白光器件,通过引入修饰层并改变各层薄膜厚度来优化器件性能。针对ITO 阴极功函数较高的问题,引入功函数较低的蓝光聚芴衍生物：聚[9,9-二辛基芴-9,9-双（N,N-二甲基胺丙基）芴]（PFN）,有效地降低了阴极的复合功函数。同时PFN也是电子注入材料和发光材料。为降低器件的启动电压,引入Cs₂CO₃作为修饰层,同时也提高了电子传输能力。使用MEH-PPV作为橙红光材料。使用二次溶剂掺杂获得的高导PEDOT：PSS聚合物并通过滴膜的方法制备阳极取代了传统的金属电极真空镀膜法,从而使器件制备简单、快捷。最终得到了湿法制作的聚合物白光器件的光谱范围为400~800 nm,涵盖了整个可见光区域。器件的启亮电压为4 V,亮度为1 500 cd/m²,电流效率为0.55 cd/A。     

零维锑基有机-无机杂化氯化物的自陷态激子发光及其发光二极管

新兴的零维金属卤化物材料由于其优异的光电性能,近期引起了研究者们的特别关注。本文使用反溶剂法和旋涂法分别制备了零维金属卤化物四苯基膦氯化锑[（C₆H₅）₄P]₂SbCl₅的发光材料和器件,通过稳态激发/发射光谱、瞬态光谱对其发光性能进行了研究。研究结果表明,在紫外光激发下,[（C₆H₅）₄P]₂SbCl₅可以发出明亮的橙红光,这种橙红光源于零维限域作用下的自陷态激子三重态发光。变温光致发光（PL）和衰减寿命研究表明该物质具有600 meV左右的热激活能,抗热猝灭性能较强。通过优化器件结构,引入聚[双（4-苯基）(4-丁基苯基)胺]（Poly-TPD）作为空穴传输层,通过混合Poly-TPD的荧光发射和[（C₆H₅）₄P]₂SbCl₅的自陷激子发光,获得了在6 V...     

效率增强的新型蓝色有机发光器件

使用一种新型空穴传输材料J003制备了不同结构、不同发光层厚度的两组蓝色发光器件,其结构为:ITO/CuPc/J003/JBEM:perylene/Al_q3/LiF/Al和ITO/CuPc/J003/JBEM:perylene/TPBi/Al_q3/LiF/Al,这里CuPc(Copper phthalocyanine)和LiF分别为空穴注入层(HIL)和电子注入层(EIL),J003为空穴传输层(HTL),JBEM(9,10-bis(3,5'-diaryl)phenylylanthracene)为发光层(EML),TPBj(1,3,5-tri(phenyl-2-benzimidazole)-benzene)为空穴阻挡层(HBL),Al_q3(tris(8-quinolinolato)aluminium complex)为电子传输层(ETL).两种结构中前者为无阻挡层的普通型结构,后者在发光层和电子传输层中加入了空穴阻挡层,是新型阻挡层结构.研究了空穴阻挡层的引入在不同厚度发光层时对器件发光性能的影响,结果表明,新型阻挡层结构能明显提高器件的亮度和效率,但依赖于发光层厚度,利用能级图分析了其中的原因.     

梯度掺杂体异质结对有机太阳能电池光电转换效率的影响

基于传统的体异质结有机太阳能电池结构, 对结构中的混合层改用梯度掺杂的方法, 在AM1.5, 100 mW/cm²光照下, 使得器件的短路电流由原来的7.72 mA/cm²提高到了9.18 mA/cm², 相应的光电转换效率提高了25%. 器件性能的提升归因于梯度掺杂体系的引入使得体异质结混合层中同一材料分子之间形成了较好的连续网络结构, 降低了器件的串联电阻, 提高了电极对载流子的收集效率, 从而提高了器件的光电转换效率. 关键词： 有机太阳能电池 体异质结 梯度掺杂     

有机异质结连接层C60/CuPc电荷产生能力研究

有机异质结连接层因其具有良好的透光性能、制备工艺和有机电致发光器件(Organic light-emitting diodes,OLEDs)完全兼容的优点,被广泛应用于叠层OLEDs中。在叠层OLEDs中,连接层可产生电荷,其工作性能是影响叠层OLEDs性能的关键因素之一。为了获得最佳性能的有机异质结连接层,本文制备了结构为glass/ITO/tris(8-hydroxyquinoline) aluminum(Alq_3)(60 nm)/C_(60)(x nm)/CuPc(y nm)/N,N′-bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis (phenyl)-be-nzidine(NPB)(40 nm)/Al (100 nm)的有机器件,直接获得了有机异质结连接层C_(60)/CuPc产生的器件电流。通过结构优化发现,结构为C_(60)(30 nm)/CuPc(10 nm)的连接层具有最强的电荷产生能力,并对最优结构连接层形成的物理机制作了合理的解释.本文获得的结果可为理解有机异质结连接层工作机理以及制备高性能叠层OLEDs提供理论基础。     

Ag纳米颗粒对有机小分子太阳能电池性能的改善

在有机小分子太阳能电池CuPc/C60和TiOPc/C60的阳极ITO表面分别制备了一层Ag纳米颗粒,并采用MoO3作为阳极缓冲层,器件的性能均得到有效改善.Ag纳米颗粒的引入所形成的表面等离子激元共振可显著提高有机光活性层的吸收效率和光生激子的分解效率;而MoO3有效抑制了光生激子在有机/金属界面处发生的猝灭,提高了...     

Organic Photovoltaic Cells with Improved Performance Using Bathophenanthroline as a Buffer Layer

采用Bphen作为缓冲层,研究Bphen处在电子受体材料C₆₀和阴极Ag之间对有机薄膜光伏电池(OPV)性能的影响．通过引入2.5nm厚的Bphen,在100 mW/cm²光照下,CuPc/C₆₀结构的器件效率从0.87%提高到2.25%． 对光生电流-电压的分析表明,Bphen缓冲层可以有效的提高电子从C₆₀层向Ag阴极的传输能力和平衡器件中载流子的传输能力．系统研究了Bphen厚度对OPV器件性能的影响,发现随着Bphen厚度的增加,电导率的降低是限制器件性能的主要原因．此外,采用紫外-可见光分光光度计测试了器件的吸收光谱,发现Bphen缓冲层可以增强CuPc/C₆₀的光吸收能力．     

PTCDI-C8作为阴极修饰层提高钙钛矿太阳能电池的性能

采用N,N'-二正辛烷基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺（PTCDI-C₈）对钙钛矿电池电子传输层（PCBM）进行界面修饰以减少PCBM与Al电极之间的漏电流,提高阴极的电子收集效率。通过调节PTCDI-C₈薄膜的厚度优化界面接触和电子传输性能。实验结果表明：当PTCDI-C₈薄膜的厚度为20 nm时得到的器件性能最优。光电转换效率（PCE）由5.26%提高到了8.65%,开路电压（V_oc）为0.92 V,短路电流（J_sc）为15.68 mA/cm²,填充因子（FF）为60%。PTCDI-C₈能够有效阻挡空穴向阴极传输,同时PTCDI-C₈具有较高的电子迁移率以及较高的稳定性,在增加电子传输的同时,可减少环境对PCBM的侵蚀,提高了器件的稳定性。     

Stable organic solar cells employing MoO3-doped copper phthalocyanine as buffer layer

A stable organic solar cell with structure of ITO/buffer/donor/acceptor/cathode is presented. A thin layer (5 nm) of MoO₃-doped CuPc is adopted as the buffer in CuPc/C₆₀ organic heterojunction photovoltaic (PV) solar cells, resulting in two times longer lifetime. The surface morphology of buffer layer plays a decisive role in improving the stability.     

MoO3为缓冲层的高效非掺杂蓝色有机发光二极管

以典型蓝色发光材料-联苯乙烯衍生物(4,4’-bis(2,2’-diphenylvinyl) -1,1’-biphenyl,DPVBi)为发光层,采用MoO3为阳极缓冲层制备了结构简单的非掺杂型蓝色有机电致发光器件.在电流密度为20 mA/cm2、MoO3缓冲层厚度为0.5 nm对器件效率约为无缓冲层器件效率的18倍,...