HCF4053BM1

   稠环芳香化合物由于具有大环共轭平面结构,有活跃的冗电子体系,半导体特性较强且易形成有序薄膜。一些具有稠环芳香结构材料(包括受体,159131-133】和给体[106,134,13)的结构示于图4,29。

    驼基四羰二亚酰胺OTCDI-0和驼基四羧酸酐eTCDA)是最具代表性的基于稠环芳烃的n型半导体材料,在太阳能电池中可以作为受体。本书在场效应晶体管一章对这两类材料有所介绍,读者可以参考。但PTCDIˉR中由于亚酰胺氮原子上的R取代基在空间上的延展,破坏了大环分子之间的平行堆积,不利于电子输运。因此,将PTCDIˉR中非平面R基团固定在大分子的平面内,得到纯粹平面型分子PTCBI(或称PV,图4.⒛(a)),可使材料的导电性大大提高。双层异质结的概念就是基于稠环芳香材料PTCBI和酞菁铜GuPo的器件而提出的冂。当时(19“年)在AM1.5光照下的‰为0,9%。自此,CuPc与PV体系的太阳能器件的研究得到广泛报道。

    利用有机气相沉积方法,制备的可控生长的CuPc/PV体异质结器件,幻可提高到。材料PTCDA(图4,⒛)[lOsl在/IO0~7OO nm范围内有吸收,LUMO能级为4.“eⅤ,可作为太阳能电池器件的受体材料;梯形BBLl1331作为受体与PPV构成的双层异质结器件由于能级匹配,吸收光谱互补,可得到较好的器件性能(‰=1,4%)。

   图4.⒛ 具有稠环芳香结构的有机太阳能电池材料

   研究发现,纯粹稠环芳香化合物在用作有机太阳能电池给体材料方面,有一定的优势。如图4,”o)所示,给体材料tetracendl3。l与受体Cω组成的双层异质结器件经过热处理后,由于tetracene的部分结晶,使饰达2.2%;给体材料pentacene与受体C⑾组成的双层异质结器件‰为1.6%稠环芳香化合物DBPr分子结构见图4,”(b))是很好的红色电致发光材料,详细情况见5.5,2节。最近的研究表明,DBP作为给体,与受体Cω结合形成的平面异质结器件表现出很出色的光伏特性,功率转换效率可以高达3,60/o[1361。

    材料Pe~Th2(图4.⒛(b))是具有受体-给体-受体三元功能团的化合物,它具有较低的能隙。Pe~Th2作为给体与PCBM组成的本体异质结器件效率。