聚合物级联发光器件

基于溶液加工方法制备了聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)/氧化锌(ZnO)/乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)电荷产生层的聚合物级联发光器件, 发现PEDOT∶PSS层电导和厚度对器件的电流-电压特性影响较小, 不同PEDOT∶PSS对器件发光效率的影响主要来自于其对发光层激子不同的猝灭作用, PEDOT∶PSS厚度为60 nm的级联器件比PEDOT∶PSS 厚度为30 nm的级联器件的发光效率稍高, 原因是PEDOT∶PSS较厚时, 其表面形貌更均匀。级联器件的发光效率和驱动电压分别与发光子单元的发光效率和驱动电压之和相近, 说明在较低的电压下电荷产生层就能够有效产生电荷并注入到发光子单元中,级联器件的发光光谱中包含两个发光子单元的发光光谱,说明两个发光子单元在级联器件中都能正常工作。通过对电荷产生层的电容-电压(C-V)特性的测试, 确认了在电荷产生层中存在电荷的积累过程。证明了PEDOT∶PSS/ZnO/PEIE为有效的电荷产生层。首次报道了包含三个SY-PPV发光单元的级联器件, 三个发光子单元发光效率之和与级联器件的发光效率相当, 其最大发光效率和最大外量子效率分别为21.7 cd·A-1和6.95%。在器件亮度为5 000 cd·m-2时, 器件的发光效率和外量子效率分别为20.5 cd·A-1和6.6%。说明并没有由于发光子单元数目增加而影响级联器件的发光效率。并且其发光光谱和发光子单元的发光光谱相接近。通过 进一步降低CGL中空穴注入层对级联器件的影响有望提高级联器件的发光效率。     

阳极缓冲层修饰对聚合物太阳能电池性能的影响

为提高聚合物太阳能电池的能量转换效率,将聚乙二醇(PEG)掺入PEDOT∶PSS阳极缓冲层,研究了阳极缓冲层修饰对聚合物太阳能电池性能的影响。首先研究了聚乙二醇对PEDOT∶PSS薄膜电导率的影响,发现PEG会与PEDOT和PSS相互作用,使得PEDOT链重新排布,有利于电荷载流子的传输,从而显著改善了PEDOT∶PSS薄膜的电导率,当PEDOT∶PSS中掺入体积分数为2%~4%的PEG时,可得到较大的电导率。然后,以PEG修饰的PEDOT∶PSS薄膜作为阳极缓冲层制备了聚合物太阳能电池,研究了PEG的掺入对聚合物太阳能电池性能的影响。实验发现,PEG改善的PEDOT∶PSS电导率有利于提高电池的短路电流密度和填充因子,从而改善了器件光伏性能。当PEDOT∶PSS中掺入体积分数为2%的PEG时,聚合物太阳能电池的能量转换效率最高,比未掺杂的器件提高了24.4%。     

全溶液法制备有机发光二极管及PEIE浓度对器件光电性能的影响

对溶液化发光层成膜参数及电子传输层浓度进行调控,优化发光层成膜效果及器件发光性能,同时使用导电聚合物聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为透明阳极,刮涂导电银浆作为阴极,通过全溶液法制备了高效率的OLED。研究发现,发光层成膜参数的调整有效改善了其成膜效果。且适当的电子传输层材料浓度可以改善器件的载流子注入平衡,有效降低阴极的功函数,提高器件的发光性能;酸后处理的PEDOT:PSS薄膜导电性大大提升,在可见光范围的透过率与ITO相当。全溶液制备的发光器件最大电流效率为1.441 cd/A,与以ITO为电极的器件相比,增加了近50倍。     

掺杂PEDOT ∶PSS对聚合物太阳能电池性能影响的研究

研究了掺杂后poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulphonic acid)(PEDOT ∶PSS)电导率的变化以及掺杂PEDOT ∶PSS薄膜对聚合物太阳能电池器件性能的影响. 实验发现,向PEDOT ∶PSS中掺入极性溶剂二甲基亚砜(DMSO)明显提高了薄膜的电导率,掺杂后的电导率最大值达到1.25 S/cm,比未掺杂时提高了3个数量级. 将掺杂的PEDOT ∶PSS薄膜作为缓冲层应用于聚合物电池 (ITO/PEDOT ∶PSS/P3HT ∶PCBM/LiF/Al) 中,发现高电导率的PEDOT ∶PSS降低了器件的串联电阻,增加了器件的短路电流,从而提高了器件的性能. 最好的聚合物太阳能电池在100 mW/cm²的光照下,开路电压(V_oc)为0.63 V,短路电流密度(J_sc)为11.09 mA·cm^-2,填充因子(FF)为63.7%,能量转换效率(η)达到4.45%. 关键词： PEDOT ∶PSS 电导率 聚合物太阳能电池 能量转换效率     

基于混合空穴注入层的湿法制备高效蓝光热激活延迟有机发光二极管

在溶液法制备有机电致发光器件(OLEDs)的研究中, PEDOT∶PSS由于具有较好的成膜性与高透光性而常被用作器件的空穴注入层。但相关研究表明, PEDOT∶PSS本身稳定性较差以及功函数较低,这使得溶液法制备OLEDs的性能差且不稳定。蓝色作为全彩色的三基色之一,制备高效的蓝光器件对于实现高质量显示器件和固态照明装置必不可少。而目前溶液法制备蓝光OLEDs的器件效率普遍较差,针对此问题,本文利用传统的蓝光热激活延迟荧光发光(TADF)材料DMAC-DPS作为发光层,用溶液法制备了蓝光TADF OLEDs,通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备混合空穴注入层(mix-HIL)来提高空穴注入层的功函数,研究其对于蓝光TADF OLEDs器件性能的影响。首先在PEDOT∶PSS水溶液中掺入不同体积的PSS-Na溶液,在相同条件下旋涂制膜,进行器件制备。通过观测各个实验组器件的电致发光(EL)光谱,发现掺入PSS-Na后器件EL谱存在光谱蓝移的现象,这是由于掺入PSS-Na水溶液后, mix-HIL层的厚度有所降低,使得在微腔效应作用下, EL光谱发生蓝移。通过对比各组器件的电流密度-电压-亮度(J-V-L)曲线及其计算所得器件的电流效率,结果显示随着PSS-Na的掺入,器件的亮度和电流都有所增大,器件的电流效率也得到了提升,当掺杂比例为0.5∶0.5(PEDOT∶PSS/PSS-Na)时提升幅度最大(亮度提升86.7%,电流效率提升34.3%)。通过在瞬态电致发光测试过程中施加或撤去驱动电压观测了器件EL强度的变化,分析了在混合空穴注入层/发光层(mix-HIL/EML)界面处的电荷积累情况。实验证明,通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备mix-HIL获得了蓝光TADF OLEDs器件性能的提升,这是一个获得高效率溶液法制备OLEDs的可行方法。     

稀释溶剂对PEDOT∶PSS薄膜和有机太阳能电池性能的影响

采用喷涂技术制备聚3,4-乙撑二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)有机层薄膜,系统研究了乙醇、去离子水、甲醇、异丙醇和乙二醇等稀释溶剂对PEDOT∶PSS薄膜形貌、透过率及导电性能的影响。将PEDOT∶PSS薄膜应用于有机太阳能电池器件的制备,研究了不同溶剂对器件性能的影响。实验结果表明:采用乙醇稀释PEDOT∶PSS溶液,能有效抑制PEDOT∶PSS颗粒团聚,降低薄膜粗糙度,提高薄膜的透过率和导电性。以其制备的太阳能电池器件的能量转换效率明显高于其他溶剂稀释,转换效率为2.66%。     

9,9-二辛基聚芴-苯并噻二唑交替共聚物的绿光偏振电致发光

通过缩聚法合成了绿光9,9-二辛基聚芴-苯并噻二唑交替共聚物（PFBT）.该聚合物在一定温度范围内形成向列液晶态,利用其在定向层上的有序排列,实现了峰值发光波长为550 nm的偏振电致发光.采用摩擦后的空穴注入层聚（3,4-乙撑二氧噻吩）∶聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）作为定向层,通过偏振紫外可见吸收光谱和偏振光致发光谱,研究了聚合物分子在薄膜平面内的单轴取向特性,计算得到薄膜的有序参数为075.制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PFBT/LiF/Al的聚合物电致发光器件,工作电压为15 V时,电致发光偏振率达到4,亮度和流明效率分别为450 cd/m²和021 cd/A. 关键词： 偏振发光 交替共聚物 聚合物电致发光器件     

基于氧化石墨烯空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

采用溶液旋涂法在平面异质结型钙钛矿电池中引入氧化石墨烯(Graphene oxide,GO),制备了GO、GO∶(PEDOT:PSS)复合薄膜和GO/PEDOT∶PSS双层薄膜作为空穴传输层的电池,其光电转换效率分别为1.86%、7.35%、7.69%,基于PEDOT∶PSS空穴传输层的对照电池的效率为7.38%.主要原因是GO具有绝缘性,作为阳极界面层时,随着GO薄膜厚度增加,器件的串联电阻增大,从而降低了电池的短路电流和效率.为提高GO导电性,并改善其功函数,将GO氨化改性后与PEDOT:PSS组合构成双空穴传输层,所得电池取得了7.69%的较高效率,表明该方式是GO用于钙钛矿电池空穴传输层的有效途径.     

PVK空穴传输层对Ndq3近红外发光二极管性能的影响

以PEDOT∶PSS作为空穴注入层,聚合物PVK作为空穴传输层,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/PVK/8-羟基喹啉钕(Ndq3)/Al的近红外OLED,研究了PVK与PEDOT∶PSS功能层对器件I-V特性和EL光谱的影响。结果显示,在EL光谱中的905,1 064,1 340 nm处均观察到了荧光发射,分别对应于Nd3+的4F3/2→4I9/2、4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2能级跃迁。与参考器件对比分析认为,PEDOT∶PSS高的导电性降低了器件的串联电阻,增大了器件的工作电流;PVK与PEDOT∶PSS共同降低了空穴的注入势垒,实现了Ndq3发光层区域的载流子的注入平衡并改善了器件的发射强度。此外,PVK有效降低了ITO电极表面粗糙度,也是器件性能提高的原因之一。     

旋涂法酸处理PEDOT∶PSS薄膜对OLED性能的影响

采用旋涂法对PEDOT∶PSS薄膜进行了酸处理,研究了不同方法处理PEDOT∶PSS薄膜对器件ITO/酸处理PEDOT∶PSS/NPB/Alq3/Li F/Al性能的影响。实验结果表明:用盐酸(草酸)处理PEDOT∶PSS薄膜时,以0.75 mol/L的盐酸(草酸)在120℃下退火15 min时性能更好,最大电流效率达到4.28 cd/A。并且盐酸、草酸处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件比未处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件的电流效率明显提高了34%。     

旋涂方式对有机发光显示屏发光均匀性及性能的影响

采用旋转涂布法制备空穴传输层聚二氧乙基噻吩/聚对苯乙烯磺酸过程中,设置高低转速相结合的方式,调转基片方向实施二次旋涂干燥成膜,有效改善了材料因基片开口设计而引起的单双行薄膜厚度不均匀现象. 由于增加了功能层薄膜的均匀性,从而改善了显示屏的整体发光均匀性与发光效率. 改进工艺后制备的绿光显示屏电流效率提高了近40%,并得到了电流效率达1.25 cd/A的96×64的3.81 cm全彩高分子发光点阵显示屏,发光亮度提高了近25%. 关键词： 旋转涂布法 有机发光二极管 显示屏     

利用磷光敏化改善聚合物白光OLED性能

基于新型聚合物白光材料PF-DTFO制备了一种聚合物白光发光二极管(PWOLED),通过在聚合物发光层中掺杂蓝光磷光染料FIrpic,利用磷光敏化发光原理,改善器件电致发光性能。在敏化PWOLED中,掺杂的FIrpic染料作为给体将产生的三重态能量传递给白光聚合物的长波发射基团,进一步提高了长波基团的发光强度,改善了白光光谱,使基色更平衡并且光谱更稳定。驱动电压从8 V增加到16 V时,器件电致发光光谱基本不变,色坐标仅从(0.33,0.38)移动至(0.32,0.38)。敏化后的器件发光效率相对于未掺杂器件提高了38%。     

阳极界面修饰对钙钛矿太阳能电池性能的影响

采用在聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)∶Poly(styrenesulfonate),PEDOT∶PSS)阳极界面层上直接旋涂二甲基亚砜(Dimethyl Sulfoxide,DMSO)的方法,对PEDOT∶PSS薄膜进行修饰,以提高所制得的钙钛矿太阳能电池器件性能.在5000rpm转速条件下旋涂DMSO后,器件的能量转换效率达到11.43%,与PEDOT∶PSS阳极界面层未做任何修饰的器件相比,效率提高了29.15%.测试表征了修饰前后PEDOT∶PSS薄膜的透光性、表面形貌、电导率、器件的外量子效率曲线以及器件在光照和暗态下的J-V特性曲线,分析了器件性能提高的原因.结果表明:经过修饰的PEDOT∶PSS薄膜导电性显著增强,从而更加有利于器件阳极对空穴的抽取和收集;较未修饰时,器件的短路电流密度得到了大幅度提升,进而使得器件获得更高的能量转换效率.     

Polymer solar cells based on a PEDOT:PSS layer spin-coated under the action of an electric field

In the process of fabrication of polymer photovoltaic(PV) devices,poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS) thin film,acting as an anode buffer layer,is spin-coated under the action of an electric field.The PV devices with a PEDOT:PSS layer spin-coated under the action of a static electric field exhibit improved short-circuit current density(J sc) and power conversion efficiency(PCE).The investigation of morphology shows that the appropriate intensity of the electric field can increase the roughness of the surface of the PEDOT:PSS layer,which results in improved contact between the anode and hole transport layer and thus enhances the J sc of the devices.Chemical analysis is also provided by x-ray photoelectron spectroscopy(XPS) spectra.     

电场诱导空穴注入缓冲层PEDOT：PSS取向对OLED发光性能的影响

实验中以PEDOT:PSS在ITO基片上旋涂作为空穴传输层,并且在旋涂PEDOT:PSS的过程中在与ITO玻璃平面垂直的方向施加一个诱导聚合物取向的高压电场,试验着重研究了所加电场强度对双层器件:ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al器件性能的影响。测试结果表明,旋涂时所加电场的大小对器件的发光强度和起亮电压都有明显的影响。随着所加电场的增大,器件发光强度明显增加,起亮电压减小。由此表明:在高电场作用下,聚合物分子链沿电场方向发生了取向,而且随着电场增强这种取向作用会表现得越明显,并且在PEDOT:PSS膜表层会形成一个梯度变化的PSS聚集,使得从ITO到MEH-PPV的功函数逐渐上升,降低空穴注入势垒,增强了空穴的注入效率。     

基于改性空穴注入层与复合发光层的高效钙钛矿发光二极管

有机金属卤化钙钛矿作为发射体具有极高的色纯度和极低的成本,但钙钛矿层普遍较差的形貌制约了器件的性能.引入合适的聚合物可有效改善旋涂型钙钛矿薄膜的均匀性.本文引入聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PSS)改性的聚(3,4-乙撑二氧噻吩):PSS(PEDOT:PSS)作为空穴注入层(HIL),结合一步旋涂制备的三溴化铅甲基胺(MAPbBr3)和聚(环氧乙烷)(PEO)复合膜作为发光层,制备了高效绿光钙钛矿发光二极管.其中,PSS增加了PEDOT:PSS功函数,降低了其与钙钛矿发光层间的注入势垒;而掺杂PEO的钙钛矿膜致密且均匀,覆盖率可以达到100%.基于改性的空穴注入层和复合发光层,我们最终获得了最大亮度为2476 cd·m^–2、最大电流效率为7.6 cd·A^–1的高效钙钛矿发光二极管.     

Poly(3,4-ethylene dioxythiophene): Poly(styrene sulfonate)的共振拉曼光谱研究

通过拉曼光谱方法分别对PEDOT:PSS掺杂和去掺杂状态进行了详细分析. 实验结果表明, 去掺杂的PEDOT:PSS由于其在激发波长附近的吸收增强而引起了共振效应, 拉曼信号得到大幅度增强, 可见, 以633 nm(He-Ne)激光为激发波长的拉曼光谱是研究PEDOT:PSS掺杂状态的有效方法. 此外, 显微拉曼光谱也是分析聚合物发光二极管器件内各层材料的有效手段.