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0.39 V分别提高到0.58 V、0.55 V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92 mA/cm²分别降低到1.77 mA/cm²、1.81 mA/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10 nm时,器件短路电流密度减少到0.35 mA/cm².开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1 nm时的0.43 V增加10 nm时0.63 V.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.     

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.     

薄膜生长速率对有机光伏器件性能的影响

采用真空热蒸发镀膜的方法制备了酞菁铜(CuPc)和富勒烯(C60)构成的平面异质结结构光伏器件,并初步研究了CuPc薄膜生长速率对器件光伏性能的影响,我们发现以较大薄膜生长速率制备的器件表现出较大的短路电流和能量转换效率。X射线衍射和原子力显微镜观察的结果表明生长速率较大的CuPc薄膜结晶相含量较少,薄膜结构较均匀、致密、平整,这可能使得CuPc薄膜激子扩散和载流子迁移特性得到提高,也可能改善其与C60受主薄膜和ITO阳极的接触,并有利于载流子的分离和收集,从而表现出较好的光伏特性。     

PVK空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响

以聚乙烯基咔唑poly(N-vinylcarbazole)(PVK)旋涂层为空穴传输层,着重研究了PVK层厚度对双层器件氧化铟锡(ITO)/PVK/tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq₃)/Mg:Ag/Al器件性能的影响。测试结果表明,当Alq₃层厚度一定时(50nm),只有PVK层为适当厚度(18nm)时双层器件才有最优良的器件性能,即最低的起亮电压,最高的发光亮度和效率。同时对比了不同PVK层厚度的PVK/Alq₃双层器件之间以及PVK/Alq₃与N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/Alq₃双层器件寿命的差异。测试结果表明,尽管越厚的PVK层对应的PVK/Alq₃双层器件发光性能并不是越好,但器件寿命越长。原因是器件Alq₃层内形成的Alq³⁺越少,因此器件稳定性越好;而PVK/Alq₃与NPB/Alq₃双层器件寿命的差异来自不同空穴传输层的制备工艺和能级结构的不同。     

超薄层BCP对有机电致发光器件性能的影响

采用真空热蒸镀的方法,在常规的双层器件结构的基础上,设计了三层双异质结有机电致发光器件(OLED):indium-tin oxide(ITO)/N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenan throline(BCP)/8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)/Mg∶Ag。通过对器件的电致发光(EL)光谱及器件性能的表征,研究了不同超薄层BCP的厚度对OLED器件性能的影响。结果表明,当超薄层BCP的厚度从0.1nm逐渐增加到4.0nm时,器件的EL光谱实现了绿光→蓝绿光→蓝光的变化;BCP层有效地调节了载流子的复合区域,改变了器件的发光颜色,提高了器件的亮度和发光效率。     

磁电异质结及器件应用

磁电异质结是由铁磁和铁电材料通过连接层耦合而成,其磁电效应来源于铁电相的压电效应和铁磁相的磁致伸缩效应.相对于颗粒混相磁电复合材料,层状磁电异质结材料具有更高的磁电耦合系数和更低的介电损耗,使得其在磁场传感器、能量收集器、天线以及存储器等领域都有着巨大的应用前景.本综述重点总结了磁电异质结材料的发展历程以及相关应用领域的最新进展,最后评述了磁电异质结材料发展的挑战和前景展望.     

基于柔性基底异质结有机薄膜的光伏器件

研究了基于柔性基板的有机薄膜太阳能电池,实验以聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐作为阳极修饰层,1,4-亚苯基亚乙烯基（MEH-PPV）材料作为给体层以及富勒烯（C60）材料作为受体层制备异质结柔性有机太阳能电池。实验结果表明：增加阳极修饰层,虽然会阻挡光的吸收,但是可以大幅度地提高短路电流、开路电压、填充因子和能量转换效率4个参数。并发现MEH-PPV受体层的厚度对有机太阳能电池的性能有较大影响,当受体层厚度为90 nm时能量转换效率达到最大,为1.29%。     

基于柔性基底异质结有机薄膜的光伏器件

研究了基于柔性基板的有机薄膜太阳能电池,实验以聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐作为阳极修饰层,1,4-亚苯基亚乙烯基（MEH-PPV）材料作为给体层以及富勒烯（C60）材料作为受体层制备异质结柔性有机太阳能电池。实验结果表明:增加阳极修饰层,虽然会阻挡光的吸收,但是可以大幅度地提高短路电流、开路电压、填充因子和能量转换效率4个参数。并发现MEH-PPV受体层的厚度对有机太阳能电池的性能有较大影响,当受体层厚度为90 nm时能量转换效率达到最大,为1.29%。     

纳米ZnO薄膜对有机电致发光器件性能的影响

由于有机电致发光器件(Organic light-emitting devices,OLEDs)的主动发光、高亮度等优点,在显示和照明领域有极大的应用前景。报道了纳米ZnO薄膜对这种发光器件性能的影响。在普通有机电致发光器件空穴传输层和发光层之间直接蒸镀一层纳米ZnO薄膜,当纳米ZnO薄膜的厚度为1nm时,器件的电流效率可达3.26cd/A,是没有纳米ZnO薄膜同类器件的1.24倍。适当厚度的纳米ZnO薄膜降低了发光层空穴的浓度,提高了电子和空穴的平衡,从而提高了器件的效率。     

高场下界面势垒对双层有机器件复合发光的影响

以高场作用下载流子对三角势垒的Fowler-Nordheim隧穿理论为基础,建立了双层有机电致发光器件中载流子的输运和复合发光模型.计算并讨论了所加电压与界面势垒对器件的复合电流及其复合效率的影响.该理论模型很好地解释了实验现象,并进一步证实了电场对复合区域的调制作用. 关键词： 有机电致发光 双层器件 界面势垒     

Performance Improvement of Bulk Heterojunction Organic Photovoltaic Cellby Addition of a Hole Transport Material

A novel photovoltaic cell with an active layer of poly（phenyleneethynylene） （PPE）/C60/N,N＇-diphenyl-N,N＇-di-（m-tolyl）-p-benzidine （TPD） is designed. In the active layer, PPE is the major component; C60 and TPD are the minor ones. Compared with a control BHJ device based on PPE/C60, the short circuit current density Jsc is increased by 1 order of magnitude, and the whole device performance is increased greatly, however the open circuit voltage Voc is largely decreased. The possible mechanism of the improved performance may be as follows： In the PPE/C60/TPD device, PPE, C60, and TPD serve as the energy harvesting material, the electron transport material, and the hole transport material, respectively. As the TPD and C60 are spatially separated by PPE, the charge recombination is effectively retarded.     

基于单片机的亥姆霍兹线圈磁场分布测量装置的研制

介绍了设计制作的基于AVR单片机的亥姆霍兹线圈磁感应强度分布测量装置。单片机统一协调和控制整个系统的工作,步进电机和丝杆控制霍尔元件的移动,A/D芯片将霍尔电压转换为数字信号,通过USB接口传输到上位机,上位机计算磁感应强度,并画出磁感应强度分布曲线。装置工作稳定,测量结果与理论值符合较好,可用于学生实验或演示实验中。     

谱线强度法所测得温度的物理意义

从统计热力学的角度分析了电子温度和激发温度的不同。明确的指出谱线强度法所测得的是重粒子内部电子的激发温度而不是自由电子温度。在热力学平衡态下等离子体激发温度与电子温度相同,在热力学非平衡态下激发温度与电子温度不同。在对真空室中电弧加热发动机羽流的研究中,采用谱线强度法测量了羽流的表观激发温度,同时采用Langmuir探针法测量羽流的电子温度,两种温度之间的巨大差异证实了谱线强度法所测得的温度不是电子温度。     

照明光瞳非对称性对光刻成像质量的影响

研究了照明光瞳非对称性对光刻成像质量的影响。通过PROLITH软件计算了环形与四极照明条件下,光瞳非对称性对图形位置偏移量、曝光图形内水平线条与垂直线条的宽度差、曝光图形上密集线条与孤立线条之间线宽偏差的影响。研究结果表明,光瞳非对称性主要影响曝光图形的位置偏移量,光瞳非对称性引起的图形位置偏移量与光瞳非对称性的大小成线性关系。根据套刻精度的误差分配原则,计算得到光瞳非对称性的容限为5%。     

体异质结有机太阳能电池性能提高的研究

制备了四种不同结构的有机太阳能电池器件,器件1 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件2 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件3 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al和器件4 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al。测量了它们的电流－电压特性,结果显示在ITO和PEDOT∶PSS之间插入一薄层LiF使得器件性能得到较大提高。其器件1的J_SC和FF比器件2的提高了74%和31%; 器件3的J_SC比器件4的提高了约40%。这主要是由于LiF层有效地抑制了空穴向阳极的传输,并且LiF层在ITO和PEDOT:PSS之间形成了良好的界面特性。因此,这种结构上的改进有效地提高了有机太阳能电池的性能。     

荧光粉层厚度对激光照明的影响

针对荧光粉层厚度对激光照明的影响展开研究,采用自行设计的反射式照明模块进行测试,利用独创的荧光粉层厚度确定方案精确地确定厚度。通过实验分析得出:随着荧光粉层厚度的增加,光通量逐渐增大,在荧光粉层厚度达到600μm之后呈现下降趋势;在荧光粉层厚度达到600μm之前,蓝光含量呈下降趋势,600μm后略有上升,但整体趋于稳定;色温与蓝光含量变化趋势相同,存在正比关系。同时,本文还验证了光分布密度对激光照明有很大影响。