基于微結(jié)構(gòu)提高有機電致發(fā)光器件和有機太陽能電池性能的研究

【摘要】：目前，有機電致發(fā)光器件（OLEDs）由于具有質(zhì)量輕、低成本、低功耗、材料多樣的優(yōu)點而成為研究的熱點。OLEDs在手機等電子產(chǎn)品中已經(jīng)有所應用，但是還不能實現(xiàn)大規(guī)模的應用。有機電致發(fā)光器件和有機太陽能電池技術(shù)中還存在著一些需要解決的問題，如頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件在平板顯示當中的光譜角度依賴問題和有機太陽能電池效率低等問題。本論文的工作主要是基于頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件（TOLEDs）的光譜視角依賴方面以及有機太陽能電池(OSCs)光電轉(zhuǎn)換效率不足的問題開展研究。通過制備基于微結(jié)構(gòu)的器件，來解決頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件的光譜視角依賴問題，提高了有機太陽能電池的效率。此外，我們還在曲面上進行了頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件的制備，成功實現(xiàn)全方向的光出射。取得的研究成果主要包括以下幾個方面： （1）在紅光和藍光頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件中，通過引入周期性光柵微結(jié)構(gòu)，解決了紅光和藍光頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件中微腔效應帶來的光譜窄化和光譜視角依賴的問題。采用這種方法，得到了周期性變化的微腔腔長，使微腔的諧振波長范圍變寬。最終，具有光柵微結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射器件實現(xiàn)了朗伯體發(fā)射，同時解決了不同的觀察角度顏色變化的問題。此外，有無光柵微結(jié)構(gòu)器件的發(fā)光亮度和效率基本一致。 （2）利用曲面透鏡作襯底，制備頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件。曲面的發(fā)光器件可以實現(xiàn)全方向的光出射，有效降低了發(fā)光強度隨觀察角度而很快衰減的問題。在垂直于器件發(fā)光方向的位置，依然可以觀察到光的出射。為有機電致發(fā)光器件在全方向固態(tài)照明的應用，提供了新的技術(shù)方案。 （3）制備了基于周期性微結(jié)構(gòu)的有機太陽能電池，增強了有機太陽能電池的光吸收，從而提高器件的光電轉(zhuǎn)化效率。實驗結(jié)果表明，周期性的微結(jié)構(gòu)金屬電極表面提高了在材料內(nèi)的入射光程，更多的光被限制在材料內(nèi)。此外，使用半透明Au作為陽極，Ca/Ag作為陰極，提高了電荷的收集。常見的Al做陰極的平板太陽能電池器件能量轉(zhuǎn)化效率只有0.61%，而Au作陽極，低功函數(shù)Ca/Ag做陰極的微結(jié)構(gòu)太陽能電池，能量轉(zhuǎn)化效率達到1.4%。和常用來做陽極的稀缺的ITO銦材料相比，采用周期性的微結(jié)構(gòu)的Au薄膜陽極有望取代ITO，實現(xiàn)成本低廉、高性能的有機太陽能電池。 【關(guān)鍵詞】：微結(jié)構(gòu) 頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件 有機太陽能電池 改善角度依賴 增強光吸收
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN383.1;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-35
• 1.1 有機電致發(fā)光器件的研究背景11-18
• 1.1.1 有機電致發(fā)光器件的研究發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.1.2 有機薄膜太陽能電池的研究發(fā)展現(xiàn)狀14-18
• 1.2 有機電致發(fā)光器件及有機太陽能電池18-29
• 1.2.1 有機電致發(fā)光器件的原理18-26
• 1.2.2 有機太陽能電池工作原理26-29
• 1.3 有機電致發(fā)光器件及有機太陽能電池存在的問題和解決方案29-32
• 1.3.1 有機電致發(fā)光器件存在的問題和解決方案29-31
• 1.3.2 有機太陽能電池存在的問題和解決方案31-32
• 1.4 本論文的主要工作32-35
• 第二章 微結(jié)構(gòu)光柵的制備方法35-45
• 2.1 雙光束干涉技術(shù)35-40
• 2.2 微結(jié)構(gòu)光柵的制備40-43
• 2.3 本章小結(jié)43-45
• 第三章 利用微結(jié)構(gòu)改善紅光和藍光頂發(fā)射有機發(fā)光器件的角度依賴特性45-65
• 3.1 頂發(fā)射器件的介紹45-48
• 3.2 基于微結(jié)構(gòu)的紅光 TOLEDs48-57
• 3.2.1 紅光 TOLEDs 器件的制備48-54
• 3.2.2 基于微結(jié)構(gòu)襯底的紅光 TOLEDs 性能測試54-57
• 3.3 基于微結(jié)構(gòu)的藍光 TOLEDs57-63
• 3.3.1 藍光 TOLEDs 器件的制備57-60
• 3.3.2 基于微結(jié)構(gòu)襯底的藍光 TOLEDs 性能測試60-63
• 3.4 本章小結(jié)63-65
• 第四章 基于曲面襯底的有機電致發(fā)光器件的研究65-73
• 4.1 曲面透鏡介紹65-67
• 4.2 以曲面透鏡作襯底的有機電致發(fā)光器件的制備67-70
• 4.2.1 曲面透鏡的制備及材料選擇67-68
• 4.2.2 曲面透鏡的工藝過程68
• 4.2.3 以曲面透鏡作襯底的有機電致發(fā)光器件的制備68-70
• 4.3 以曲面透鏡作襯底的有機電致發(fā)光器件性能表征70-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 微結(jié)構(gòu)增強有機薄膜太陽能電池的光吸收73-85
• 5.1 有機薄膜太陽能電池73-74
• 5.1.1 有機薄膜太陽能電池簡介73
• 5.1.2 微結(jié)構(gòu)增強光吸收基本原理73-74
• 5.2 基于微結(jié)構(gòu)的有機薄膜太陽能電池74-83
• 5.2.1 微結(jié)構(gòu)制備74-75
• 5.2.2 有機薄膜太陽能電池器件制備75-79
• 5.2.3 有機薄膜太陽能電池的電學特性分析79-80
• 5.2.4 有機薄膜太陽能電池的吸收光譜特性分析80-83
• 5.3 本章小結(jié)83-85
• 第六章 總結(jié)85-87
• 參考文獻87-99
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果99-101
• 致謝101

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