溶剂预处理结合热退火提升聚噻吩结晶度及其光伏性能

活性层的微观形貌在很大程度上决定了聚合物光伏器件的性能表现并依赖于制备工艺条件。为了改善薄膜内部分子排布结构并追求较高的器件光电转化效率,采用溶液法制备了基于P3HT：PCBM的聚合物太阳能电池（器件结构:ITO/PEDOT：PSS/P3HT：PCBM/Al）,通过改变器件制备流程中活性层退火处理工艺,研究了热退火、溶剂退火以及溶剂预处理结合热处理的双重退火对聚合物太阳电池性能的影响。研究发现:双重退火的光伏器件的各项性能参数均优于单一退火处理器件,获得了3.25%的光电转化效率。原子力显微镜及X射线衍射仪的表征结果进一步证明:双重退火处理能够在促进聚合物给体良好有序结晶的同时保证共混组分适度地相分离,从而有利于光生激子的解离以及载流子的传输。     

窄谱带绿色有机电致发光器件

以Tb³⁺:水杨酸(Tb³⁺:(SA)₃)为空穴传输层兼发光层、高荧光材料Alq₃为电子传输层,得到了窄谱带的绿色有机薄膜电致发光双层结构器件.实验证实,双层器件的电致发光是电荷载流子隧穿内界面(Tb³⁺:(SA)₃/Alq₃)之后分别在两有机层内的复合发光,是两有机层本征发光的叠加.其光谱随着电子传输层厚度而改变,因而减少电子传输层厚度能得到亮度高、稳     

稀土配合物Eu(asprin)_3phen发光特性的研究

将稀土配合物Eu(asprin)_3phen掺杂到导电聚合物PVK中,制成结构分别为ITO/PVK:RE配合物/LiF/AI(1),ITO/PVK:RE配合物/PBD/LiF/AI(2)的电致发光(EL)器件。发现二者的电致发光谱存在着较大的差别:在器件(1)中,来自Eu~(3 )的位于594nm(~5D_0→~7F_1)和614nm(~5D_0→~7F_2)处的发光强度大致相当,而在器件(2)中,EL主要来自Eu~(3 )位于614nm的发光,594nm处的发光很弱,与薄膜状态下的光致发光谱(PL)一致。并针对此现象进行了初步讨论。     

掺杂富勒烯衍生物阻变存储器存储性质的调控研究

以PS(聚苯乙烯)和PC_(61)BM([6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯)为活性材料,通过加入导电性不同的缓冲层材料,优化了阻变存储器件的开关比。制备时分别以金纳米粒子(Au-NPs)、聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)材料作为器件的缓冲层,得到了开关比可调、存储机制不同的电双稳态器件。测试结果发现缓冲层材料导电性是影响器件开关比的关键因素,当缓冲层材料从绝缘性材料PVP换为导电性良好的金纳米粒子,其开关比从10~2逐渐增大到10~5。另外对于不同结构的存储机制,通过电流电压拟合曲线和能带原理图分析,发现缓冲层材料的导电性质及能级匹配是影响器件存储机制的重要因素。     

阴极缓冲层对于不同惰性气氛气压退火处理的 P3HT∶PCBM光伏性能的影响

制备了基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)与可溶性富勒烯衍生物(PCBM)共混体系的太阳能电池。通过改变活性层退火处理时惰性气氛环境的压强,在一定程度上实现对共混物相分离以及聚合物结晶度的控制,研究了LiF作为阴极缓冲层对不同压强下退火处理的器件性能的影响。实验发现,LiF层的关键作用在于稳定开路电压以及提升短路电流,从而带动转化效率整体提升。结果表明,LiF层可以改善器件活性层与金属电极接触的界面形态,而器件的最终性能则由活性层的微观形貌与电极界面形态共同决定。     

电压调制变色有机电致发光器件中的能量传递

研究了不同掺杂浓度下PVK：Rubrene的光致发光及电致发光的特性。发现掺杂浓度较低的PVK：Rubrene的光致发光与电致发光有较大差别,这是Foerster能量传递及电致发光中陷阱中的电子对空穴的吸引作用使得PVK激子在光致发光和电致发光中的复合速率不同造成的。同时各掺杂浓度在5wt%以下的PVK：Rrbrene发光随电压的增加呈现变色,这是能量传递不完全时,未参与能量传递的PVK激子复合速率随电压升高增大的结果。     

ZnO电子传输层对于反型结构聚合物太阳电池光浴效应的影响

采用金属氧化物电子传输层(ETL)的聚合物光伏器件在制备完成之初通常性能表现低下, J-V曲线呈异常“S”形. 当器件受白光持续照射后, 该不良状况会逐渐好转, 此过程称为光浴(light-soaking). 光浴现象普遍被认为是ETL界面问题所致. 从器件结构着手, 研究了ZnO 纳米颗粒ETL相邻的两个界面在光浴问题上的作用. 制备了功能层相同的(电极除外)正型、反型器件及复合ETL结构器件, 发现光浴现象仅出现于包含ZnO/ITO界面的反型器件中, 证明该界面是导致光浴现象的主要原因. 分析认为: ZnO颗粒表面O₂吸附形成的电子陷阱增加了ITO/ZnO势垒厚度, 使得光生电子无法逾越而成为空间电荷积累, 从而导致器件初始性能不佳. 器件经光照后, ETL内部受激而生的空穴电子对填补了ZnO缺陷, 提升了ETL的电荷选择性并减小了界面势垒厚度, 被束缚的光生电子得以隧穿至ITO电极, 反型器件性能最终得以改善.     

退火气压对于P3HT∶PCBM微观形貌及光伏性能的影响

通过精确设定不同的退火环境气压,实现对P3HT(Poly(3-hexylthiophene -2,5-diyl)与PCBM([6,6]-Phenyl C₆₁ butyric acid methyl ester)体系中聚噻吩结晶度以及共混相分离程度的控制,并在此基础上制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/Al的正型光伏器件。在允许的压强设定范围内,器件各项性能参数均随退火环境压强的增大表现出先升高后下降的变化规律,并统一于气压设定为1 500 mTorr时获得最大值。从活性层的紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱中发现P3HT在510 nm吸收峰以及550和600 nm肩峰附近的吸收强度随退火气压升高而增大,在气压为1 500 mTorr时达到最高,吸收强度的提升源于聚合物分子π—π堆叠的增加。原子力显微镜(AFM)进一步分析结果表明,高气压环境(>1 000 mTorr)能够促进P3HT∶PCBM共混组分在退火过程中形成较大程度的相分离,而当环境压强合适时(1 500 mTorr)适度的相分离利于聚合物形成良好有序结晶,从而能够提升活性层内部载流子传输能力,保证较高的短路电流与填充因子,制备的器件也因此表现出良好的光伏性能,光电转化效率达到3.56%。     

双掺杂聚合物电致发光中能量传递的光谱分析

将两种荧光染料掺杂到有机聚合物中,制作了双掺杂的电致发光器件ITO/PVK:TPB:Rubrene/LiF/Al, 得到了聚合物与两种荧光染料之间的阶梯式的能量传递。当PVK作为能量给体,Rubrene为能量受体时,能量传递不是很有效。但通过研究共掺杂体系的发光性质,发现辅助染料TPB的加入,作为能量传递的桥梁,提高了能量传递的效率,从而增加了器件的色纯度。     

Elec tronic St rue tu res and Thermoelec trie Properties of ZnSb Doped with Cd and In from First Principles Calculations

Thermoelectric properties of pure,Cd-and In-doped ZnSb are studied by first principles calculations of electronic structures and the semi-classical Boltzmann transport theory.The doping of Cd or In at the Zn lattice site slightly increases the lattice parameters due to the larger atomic radii of Cd and In compared with that of Zn.Cd or In doping also apparently increases the interatomic distances between the dopant atoms and the surrounding atoms.The power factor of n-type ZnSb is much larger than that of p-type ZnSb,indicating that n-type ZnSb has better thermoelectric performance than p-type ZnSb.After the doping of Cd or In,the power factor reduces mainly due to the decrease of the electrical conductivity.The temperature dependences of the Seebeck coefficient and the power factor of pure,Cd-and In-doped ZnSb are related to carrier concentrations.