HCF4053BM1

   稠環芳香化合物由于具有大環共軛平面結構,有活躍的冗電子體系,半導體特性較強且易形成有序薄膜。一些具有稠環芳香結構材料(包括受體,159131-133】和給體[106,134,13)的結構示于圖4,29。

    駝基四羰二亞酰胺OTCDI-0和駝基四羧酸酐eTCDA)是最具代表性的基于稠環芳烴的n型半導體材料,在太陽能電池中可以作為受體。本書在場效應晶體管一章對這兩類材料有所介紹,讀者可以參考。但PTCDIˉR中由于亞酰胺氮原子上的R取代基在空間上的延展,破壞了大環分子之間的平行堆積,不利于電子輸運。因此,將PTCDIˉR中非平面R基團固定在大分子的平面內,得到純粹平面型分子PTCBI(或稱PV,圖4.⒛(a)),可使材料的導電性大大提高。雙層異質結的概念就是基于稠環芳香材料PTCBI和酞菁銅GuPo的器件而提出的冂。當時(19“年)在AM1.5光照下的‰為0,9%。自此,CuPc與PV體系的太陽能器件的研究得到廣泛報道。

    利用有機氣相沉積方法,制備的可控生長的CuPc/PV體異質結器件,幻可提高到。材料PTCDA(圖4,⒛)[lOsl在/IO0~7OO nm范圍內有吸收,LUMO能級為4.“eⅤ,可作為太陽能電池器件的受體材料;梯形BBLl1331作為受體與PPV構成的雙層異質結器件由于能級匹配,吸收光譜互補,可得到較好的器件性能(‰=1,4%)。

   圖4.⒛ 具有稠環芳香結構的有機太陽能電池材料

   研究發現,純粹稠環芳香化合物在用作有機太陽能電池給體材料方面,有一定的優勢。如圖4,”o)所示,給體材料tetracendl3。l與受體Cω組成的雙層異質結器件經過熱處理后,由于tetracene的部分結晶,使飾達2.2%;給體材料pentacene與受體C⑾組成的雙層異質結器件‰為1.6%稠環芳香化合物DBPr分子結構見圖4,”(b))是很好的紅色電致發光材料,詳細情況見5.5,2節。最近的研究表明,DBP作為給體,與受體Cω結合形成的平面異質結器件表現出很出色的光伏特性,功率轉換效率可以高達3,60/o[1361。

    材料Pe~Th2(圖4.⒛(b))是具有受體-給體-受體三元功能團的化合物,它具有較低的能隙。Pe~Th2作為給體與PCBM組成的本體異質結器件效率。