微波退火对聚合物太阳能电池性能的提高

利用微波对基于poly(3-hexylthiophene) (P3HT)和 -phenyl-C61-buytyric acid methyl ester (PCBM) 的体异质结太阳能电池进行退火处理,提高了器件的效率。使用的微波频率为2.45 GHz,当处理时间为10 min时,获得的短路电流为9.13 mA/cm²,开路电压为0.63 V,能量转化效率为3.21%,其性能参数完全可以与普通真空干燥箱退火相比拟。研究了微波对活性层的作用,从微波退火处理后的UV-Vis吸收谱和SEM图发现,微波退火主要改善了活性层的粗糙度,提高了相分离程度,有利于激子在界面处的解离和载流子的传输。     

NPB阳极缓冲层对反型结构聚合物太阳能电池性能的影响

制备了给体材料为poly(3-hexylthiophene)(P3HT),受体材料为[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(PCBM),器件结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM/NPB(0,1,5,10,25 nm)/Ag的反型体异质结聚合物太阳能电池.不同厚度的N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)阳极缓冲层被用来改善器件性能,研究了NPB阳极缓冲层对器件特性的影响.研究发现,1 nm厚的NPB改善了器件的载流子收集效率,增加了器件的短路电流与开路电压.当NPB缓冲层的厚度达到25 nm时,过厚的NPB导致串联电阻增加,使得器件特性大幅下降.通过电容-电压测试,进一步研究了不同厚度NPB对器件载流子注入与收集的影响,1 nm厚的NPB修饰并没有改善器件的载流子注入但是增加了器件对光生载流子的收集效率,过厚的NPB使得自由载流子的复合占据主导.适合厚度的NPB可以作为一种阳极缓冲层材料应用于聚合物太阳能电池提高器件特性.     

有机EL器件MEH-PPV/Alq3的光伏特性

制备了ITO/MEH-PPV/Alq3/LiF/Al光伏(PV)器件. MEH-PPV和Alq3分别为电子受体和给体. 光谱响应曲线主要和Alq3的吸收光谱相匹配. 在功率为0.5 mW·cm2的紫外氙灯照射下电池的短路电流为2.4 μA·cm-2, 开路电压为2.6 V, Fill因子为0.71, 电池的能量转换效率达到0.9%. 在直流电的驱动下, 器件具有电致发光的特性并且发出明亮的桔红色光, 在15 V的直流电压驱动下, 最大亮度达到了1 000 cd·cm-2.     

基于金颗粒自组装烷基硫醇为缓冲层的有机太阳能电池

有机活性层和无机电极的界面修饰影响到有机太阳能电池性能。本文引入金纳米颗粒自组装烷基硫醇,改善有机/无机的界面。制备“ITO/金颗粒-硫醇自组装缓冲层/聚3-己基噻吩(P3HT)∶[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)/LiF/Al电极”结构的器件。自组装硫醇防止了因金颗粒与活性层直接接触导致的激子猝灭效应。我们研究了金纳米颗粒自组装不同链长的烷基硫醇对器件性能的影响,烷基硫醇的烷基链越长,硫醇对金颗粒的覆盖性越好,器件的短路电流越高。金纳米颗粒自组装十二烷基硫醇,短路电流J_SC由5.19 mA·cm-2提升到6.24 mA·cm-2,提高了20%。     

载流子迁移率对有机太阳能电池性能影响的模拟研究

通过器件模拟的方法研究了载流子迁移率对有机太阳能电池性能的影响。研究发现载流子迁移率同时影响光生电子-空穴对的解离和载流子的输运过程,电子和空穴的迁移率都有一个最佳值。大于最佳值会导致短路电流的微小上升和开路电压的大幅下降;小于最佳值会降低光生电子-空穴对的解离效率,进而使短路电流和填充因子明显下降。     

缓冲层提高有机聚合物光伏电池性能研究

在分析有机聚合物复合体光伏电池机理及等效电路模型基础上,研究了界面旋涂缓冲层对聚合物给体/受体复合体结构光伏器件性能的影响.制备了基于P3HT/PCBM的给体 受体复合体薄膜有机光伏电池,并分别在有机活性层和ITO基底之间以及有机活性层和电极之间插入TFB和F8BT缓冲层.实验证明：在ITO和活性层之间旋涂TFB作为阳极缓冲层,可增加有机聚合物光伏器件的短路电流,在活性层和电极之间插入F8BT作为阴极缓冲层,可增大光伏器件的开路电压,提高器件的转换效率.     

注入和输运对单层有机发光器件复合发光的影响

通过分析聚合物电致发光器件中载流子注入、输运、激子的解离与复合过程,提出了激子解离与复合的理论模型. 基于电流连续性方程和Poisson方程,给出了激子复合密度、电流密度及复合效率表达式.研究两电极与有机层之间在Ohmic和Fowler-Nordheim接触条件下载流子迁移率对器件中激子的复合密度及外加电压和注入势垒对器件电流和复合效率的影响.结果表明:1)在一个较宽的注入势垒和迁移率范围内,复合密度不是由两个注入电极的相对注入比决定而是由有机层电子和空穴迁移率之比所支配;2)固定阴极势垒,而阳极势垒由小变大时,器件电流由接触限制向空间电荷限制转变;3)复合效率随外电压升高先增加,当电压达一临界值时而陡降,存在一个最佳的注入势垒值.结果说明:电极与有机层的能带匹配及有机层间的迁移率匹配对器件复合发光有着极其重要的影响.其计算值与所报道的理论结果相符.     

镀膜法改善有机薄膜太阳能电池光学性能

有机活性材料的低载流子迁移率使得有机光伏电池的电极收集到的电荷较少。增加活性层光吸收能够增加激子的产生数从而增加电极收集到的电荷,提升器件的性能。通过对器件模拟的方法,研究以P3HT：PCBM为活性层的薄膜太阳能电池的光学性能。 在此基础上,提出采用镀多层高反射膜的方法改善电池器件的光学性能。结果表明：活性层厚度对电池器件的光吸收起到主导作用;镀多层高反射膜在活性层厚度小于160 nm、Ag厚度小于20 nm时能大幅度改善电池器件的光学性能,光生激子总数随活性层厚度的增加而迅速增多,并且在活性层厚度约为150 nm时为一个最佳值。     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C60异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39V分别提高到0.58V、0.55V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92mA/cm2分别降低到1.77mA/cm2、1.81mA/cm2,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10nm时,器件短路电流密度减少到0.35mA/cm2.开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1nm时的0.43V增加10nm时0.63V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

基于卟啉化合物的异质结有机太阳能电池

采用混合溶剂制备了四苯基卟啉(TPP)及其铜配合物(TPPCu)和氯化对甲氧基四苯基铁卟啉(TMPPFeCl),将三种卟啉化合物和富勒烯的衍生物(PCBM)分别共混,制备异质结太阳能电池。器件结构是ITO/porphyrin∶PCBM/Al,研究此类电池的性能。结果显示基于TPP∶PCBM的器件性能最优,其短路电流密度(JSC)是0.98mA.cm-2,开路电压(VOC)是0.52V,填充因子(FF)为30.1%。TPP是三种卟啉化合物中最佳的给体材料。进而考察了TPP∶PCBM的不同浓度配比对器件性能的影响。TPP∶PCBM的最佳浓度配比为1∶1,增加或减少TPP的量都会使器件的短路电流和开路电压降低,对填充因子的影响不大。     

有机薄膜晶体管驱动聚合物发光二极管研究

研究了有机薄膜晶体管(OTFT)与聚合物发光二极管(PLED)集成制备技术和相关物理问题.OTFT结构为栅极钽(Ta)/绝缘层五氧化二钽(Ta2O5)/有源层并五苯(Pentacene)/源漏极金(Au);PLED器件结构为ITO/PEDOT:PEO(polyethylene oxide)/P-PPV或MEH-PPV/Ba/Al.PEDOT:PEO,P-PPV和MEH-PPV薄膜层均采用丝网印刷技术,实现了OTFT与PLED器件集成发光.其中OTFT器件的阈值电压为-7V,迁移率为0.91cm2/(V.s),并通过OTFT驱动得到以P-PPV和MEH-PPV为发光层的PLED器件的发光亮度分别达到124和26cd/m2,电流效率分别为12.4和1.1cd/A.利用丝网印刷技术可以有效控制高分子薄膜的沉积区域,实现功能器件的集成.     

傅里叶变换红外光谱结合衰减全反射技术用于地贫筛查指标的无试剂定量分析

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和衰减全反射(ATR)结合偏最小二乘(PLS)回归,建立地中海贫血(地贫)筛查指标平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞体积(MCV)和总血红蛋白(Hb)的同时定量分析方法。收集人外周血样品380个,根据地贫血液学指标筛查标准,地贫阳性180个、阴性200个。从全体样品中随机选取150个为检验集(阴性64,阳性86),余下230个为建模集(阴性136、阳性94);再将建模集随机划分为定标集(阴性68、阳性47,共计115)、预测集(阴性68、阳性47,共计115),共200次。实验比较的结果表明,中红外指纹区(1 600～900 cm-1)PLS模型的预测效果显著优于全扫描谱区(4 000～600 cm-1)PLS模型,并且模型复杂性明显降低。基于中红外指纹区PLS模型,MCH,MCV,Hb最优PLS因子个数分别为10, 10, 6;建模预测均方根误差(M_SEP_Ave)分别为2.19 pg,5.13 fL,8.0 g·L-1;建模预测相关系数(M_R_{P, Ave})分别为0.902,0.898,0.922;检验预测均方根误差(V_SEP)分别为2.22 pg,5.38 fL,7.7 g·L-1;检验预测相关系数(V_R_P)分别为0.900,0.895,0.929;地贫筛查灵敏度、特异性分别达到100.0%和95.3%。结论：FTIR/ATR光谱结合PLS方法可以提供一种无需试剂、快速简便的大人群地贫筛查新技术。     

聚合物和小分子叠层结构有机太阳电池研究

旋涂法和真空蒸发结合制备了MEH-PPV:PCBM体异质结和CuPc/C60有机小分子叠层有机太阳电池. 测试结果表明:MEH-PPV:PCBM有源层和Ag中间层分别为50 nm和0.5 nm时,与同等厚度有源层的MEH-PPV:PCBM体异质结器件和CuPc/C60小分子器件相比,叠层器件太阳能转换效率大大提高,达到了1.86%. 关键词： 聚(2-甲氧基,5-(2-乙基-乙氧基)-对苯乙炔) 铜酞菁 叠层结构 太阳电池     

新型共轭聚合物PFO-BT15发光二极管的电老化研究

PFO-BT15是一种电致发光中心波长为550 nm的新型共轭高分子聚合物材料,将其制成发光二极管器件,结构为ITO玻璃/聚合物PEDOT(120 nm)/有机聚合物PFO-BT15(80 nm)/Ba(4 nm)/Al(200 nm),用环氧树脂对阴极侧进行了封装,以减少氧气和水分的进入,从而影响器件的发光性能。在室温环境下对同样的器件进行不同电流密度的电老化处理,记录器件的电流电压曲线,再对老化的样品做电致发光和喇曼光谱测试。实验发现：一方面,通过器件恒定电流的大小影响器件的电压变化速度;另一方面,器件经过一定长时间的电老化,电致发光中心波长变化较小。通过啦曼光谱的测试,推断是因为PEDOT阳极的破损导致了器件的最终发光失败,而器件发光层材料的结构保持相对稳定,说明这种结构的聚合物有着相对稳定的光电性能,对于提高材料发光的稳定性提供了有价值的信息,有助于其他高效发光材料的合成以及稳定性的提高。     

InGaN/GaN多量子阱蓝光发光二极管老化过程中的光谱特性

系统地研究了小注入电流(＜4 mA)下InGaN/GaN多量子阱结构蓝光发光二极管的发光光谱特性在老化过程中的变化。对比老化前后的电致发光(EL)光谱,发现在注入电流1 mA下的峰值波长(peak wavelength)和半高宽(FWHM)随老化时间增加而减小,变化过程分两个阶段：前期(＜100 h)减小速度较快,而后逐渐变缓,呈现出与LEDs的发光光功率一致的变化规律,说明LEDs的等效极化电场在老化过程中减弱,这一变化和量子阱内缺陷的增加有明确的关系。通过电学特性测量发现同一结电压(V_j=1.8 V)下的结电容C_j和由交流小信号I—V方法计算得到的注入电流1 mA下的结电压V_j随老化时间增加而增大,明确了在同等小注入电流下量子阱内的载流子浓度随老化过程增加。分析表明在老化过程中InGaN/GaN 多量子阱结构蓝光发光二极管量子阱内的缺陷及其束缚的载流子数量增加,形成了增强的极化电场屏蔽效应,减弱的等效极化电场导致了量子阱的能带倾斜变小,带边辐射复合能量增大,能态密度增多,对应的发光过程的峰值波长变短(蓝移),半高宽变窄。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定记号笔笔芯和墨水中铜和铬

报道了使用ICP-AES测定记号笔芯和墨水中的铜和铬的方法。 主要关注了不同的样品前处理方法的研究。 结果表明: 对标记用的油性记号笔笔芯和含有高分子树脂的墨水, 采用550 ℃灰化, 混合酸(V_HNO3∶V_HClO4=3∶1)溶解的方法处理样品, 是该类样品比较好的处理方法; 而对不含有高分子树脂的墨水, 采用直接用混合酸(V_HNO3∶V_HClO4=3∶1)的消解即可。 消解后的样品经稀酸酸化后, 采用ICP-AES测定铜和铬, 结果准确、稳定。该方法适合记号笔或墨水中元素的测定。     

3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑及其铕和铽配合物的合成与光谱学研究

以六水合硝酸铽和六水合硝酸铕,3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑(HL),1,10-邻菲罗啉和三苯基氧磷(TPPO)合成了TbL₃·2H₂O,TbL₂(phen)·H₂O,TbL₂(TPPO),EuL₃·2H₂O,EuL₂(phen)·2H₂O,EuL₂(TPPO)·2H2O 6个固体配合物。用元素分析,红外光谱,荧光光谱对配合物进行了组分确定和结构表征。IR表明,自由配体HL与稀土离子配位后,位于1644 cm-1处的ν_CC发生移动,相应的ν_CN振动吸收峰降到了1 600 cm-1,结合元素分析等其他表征说明HL和稀土离子发生配位。室温下测定了配合物的荧光激发光谱和发射光谱,激发光谱表明配合物EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O的最佳激发波长分别为310和320 nm, 在此激发波长下扫描发射光谱,EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O相对荧光强度最强,第二配体phen对Eu3+和Tb3+离子的荧光发射强度有明显的增强作用。     

Influence of small-molecule material on performance of polymer solar cells based on MEH-PPV:PCBM blend

In this work,the influence of a small-molecule material,tris(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3),on bulk het-erojunction (BHJ) polymer solar cells (PSCs) is investigated in devices based on the blend of poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) and [6,6]-phenyl-C 61-butyric acid methyl ester (PCBM).By dop-ing Alq 3 into MEH-PPV:PCBM solution,the number of MEH-PPV excitons can be effectively increased due to the energy transfer from Alq 3 to MEH-PPV,which probably induces the increase of photocurrent generated by excitons dissociation.However,the low carrier mobility of Alq 3 is detrimental to the efficient charge transport,thereby blocking the charge collection by the respective electrodes.The balance between photon absorption and charge transport in the active layer plays a key role in the performance of PSCs.For the case of 5 wt.% Alq 3 doping,the device performance is deteriorated rather than improved as compared with that of the undoped device.On the other hand,we adopt Alq 3 as a buffer layer instead of commonly used LiF.All the photovoltaic parameters are improved,yielding an 80% increase in power conversion efficiency (PCE) at the optimum thickness (1 nm) as compared with that of the device without any buffer layer.Even for the 5 wt.% Alq 3 doped device,the PCE has a slight enhancement compared with that of the standard device after modification with 1 nm (or 2 nm) thermally evaporated Alq 3.The performance deterioration of Alq 3-doped devices can be explained by the low solubility of Alq 3,which probably deteriorates the bicontinuous D-A network morphology;while the performance improvement of the devices with Alq 3 as a buffer layer is attributed to the increased light harvesting,as well as blocking the hole leakage from MEH-PPV to the aluminum (Al) electrode due to the lower highest occupied molecular orbital (HOMO) level of Alq 3 compared with that of MEH-PPV.     

免疫纳米金催化光度法测定痕量补体C3

在pH值为5.6的磷酸氢二钠-柠檬酸(Na₂HPO₄-C₆H₈O₇)缓冲溶液及PEG存在下,金标记羊抗人补体C3与补体C3发生特异性结合生成胶体金免疫复合物。以12 000 r·min-1速度离心分离获得未反应的免疫金上层溶液。以它作晶种,在pH 2.97柠檬酸钠-盐酸(Na₃C₆H₅O₇-HCl)缓冲溶液-53.33 μg·mL-1 HAuCl₄-74.13 μg·mL-1 NH₂OH·HCl溶液中及37 ℃恒温水浴条件下反应显色3 min内。结果表明,随着C3浓度增大,离心上层溶液中免疫金浓度降低,760 nm处的吸光度线性降低,测定C3的线性范围为0.025～0.60 ng·mL-1, 回归方程为ΔA_{760 nm}＝0.276c+0.025 4,相关系数(r)为0.990 3,检测限(3σ)为0.007 2 ng·mL-1。本法具有灵敏、快速和高的特异性,用于定量分析人血清补体C3,结果满意。