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信息显示技术在人类知识的获得和生活质量的改善方面扮演着重要角色。几十年来,信息显示装置已发展到今天的以液晶显示器(LCD)为主导的平板显示器,但其还具有一些先天的缺点如视角小、亮度低、对比度弱、响应速度慢以及温度特性差等。绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题,利用太阳能的光伏电池是近年来发展最快、最具活力的研究领域,但目前市场上的基于无机半导体硅的太阳能电池成本较高,限制了其大规模商业化。由导电高分子的出现而诞生的有机电致发光器件(OLED)以及有机太阳电池(PVC)有望对新型平板显示和太阳能光伏电池两个领域目前面临的问题提供一种新的解决方案。本学位论文在利用含噻吩单元的硅芴共聚物制作的有机光电器件的蓝色发光性能方面进行了研究,并对基于聚合物/无机硒化镉(CdSe)纳米晶体的复合光伏电池的性能进行了初步研究。
我们用本实验室合成的一类在主链上以3,6-硅芴为宽带隙链段与噻吩单元共聚的硅芴共聚物:聚(9,9-二己基-3,6-硅芴-co-(2,5-二(2-苯撑-4-基)-噻吩))(PSiF-DPT)以及聚(9,9-二己基-3,6-硅芴-CO-(2,5-二(2-甲基苯撑-4-基)-噻吩))(PSiF-DMPT),制备了蓝色发光器件,紫外-可见吸收光谱以及光致发光光谱的研究表明噻吩的加入形成了新的蓝色发光中心,发生了从硅芴链段到含噻吩发光中心的有效能量转移。并且通过增加发光中心结构的空间位阻以减小聚合物主链的共轭程度,可以使聚合物的光致发光(PL)和其器件的电致发光光谱(EL)发生较大蓝移。最终得到具有较好色坐标(0.19,0.16)的蓝光。
我们用本实验室合成的闪锌矿结构的球状硒化镉纳米粒子,与MEHPPV以及P3HT等共轭聚合物制备了复合型太阳电池,并研究了PEDOT层和活性层膜厚、给体受体质量比例、活性层有机溶剂以及热处理等对复合太阳电池性能的影响。AM1.5模拟太阳光强100 mW/cm<2>照射下经过优化的光伏器件短路电流达到了Jsc=2.03mA/cm<2>,开路电压达到Voc=0.90 V,填充因子达到F.F.=46.7%,能量转换效率达到ECE=0.85%,这个结果是目前国际科学文献中所报道过的利用球状CdSe纳米粒子制作的复合太阳电池中的最好结果。当采用具有更高空穴迁移率的P3HT作为给体材料时,电池的性能进一步达到了Jsc=3.16 mA/cm<2>、Voc=0.80 v、F.F.=43.0%、ECE=1.09%。