新型透明电极及其在有机光电器件中的应用

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有机光电器件凭借其低成本,轻薄,柔性等优点,成为光电器件领域的热点研究方向之一,其拥有广阔的应用前景。电极对有机光电器件的性能有重要性影响,目前在光电器件两重要的研究方向有机发光二极管(OLED)和有机光伏电池(OPV)中,电极与有机物之间的界面势垒,低成本透明电极的制备等方面仍然存在很多问题有待解决。本论文从有机光电器件的电极改进角度出发,设计和制备了一系列高效低成本的电极结构。  本论文研究的具体内容包括有机光伏电池中新型透明阳极的制备和性能研究, OLED中新型透明阴极的制备和性能研究,以及OLED器件阴极电子注入性的改进。主要研究成果如下:  1.基于PEDOT∶PSS/Ag/PEDOT∶PSS多层膜结构,制备了低成本的无铟掺杂电极有机光伏电池。新型电极拥有良好的导电性,良好的光透过率,同时由于引入了光学微腔效应,器件的性能得到显著提升。基于新型电极的光伏器件能量转换效率相对传统ITO作阳极的光伏器件提升了13%,达到2.99%。新型电极的引入有效的提升了有机光伏电池的能量转换效率。  2.基于LiF∶Al混合膜层作为透明阴极引入到OLED器件中,有效改进了器件的性能。新型透明电极在光透过率、导电性、电子注入性等方面表现出良好的性能。采用1∶1的混合比例的LiF∶Al电极作为顶电极的OLED器件在50mA/cm2的工作电流下,总电流效率达到最高至2.34 cd/A。顶出光与底出光之比约为1∶4。  3.通过在OLED器件的阴极和电子传输层之间引入碱土金属卤化物CaCl2薄层,降低了金属铝电极与有机半导体之间的电子注入势垒,当CaCl2层厚度为1.5nm时,OLED器件的发光效率得到显著提升。器件的最大亮度由无缓冲层时的4000cd/m2提升至23000cd/m2;1000cd/m2的照明应用亮度下,器件的电流效率由1.3cd/A提升至3.2cd/A,功率效率由0.4lm/W提升至1.4lm/W,整体效率提升约200%。
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