有机光电材料共121页课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《有机光电材料共121页课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有机 光电 材料 121 课件
- 资源描述:
-
1、主讲人:牛小玲能源能源水力水力火力火力风力风力核能核能潮汐潮汐地热地热太阳能发电站太阳能发电站有机太阳能电池有机太阳能电池植物光合作用植物光合作用多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池太阳能电池发展历史太阳能电池发展历史1839,Bequerel发现了光电效应发现了光电效应1873,Selen发现了光伏效应发现了光伏效应1954,研发出半导体技术,研发出半导体技术 第一块硅晶片诞生第一块硅晶片诞生固体吸收光线固体吸收光线产生自由电荷产生自由电荷电荷分离电荷分离在太阳光照下,毫无损伤地产生电子能量在太阳光照下,毫无损伤地产生电子能量能级分布能级分布固体中的能量状态图固体中的能量状态图绝绝缘缘体体金金属
2、属半导体半导体太阳能电池发电原理太阳能电池发电原理太阳能电池种类太阳能电池种类硅太阳能电池硅太阳能电池多元化合物太阳能电池多元化合物太阳能电池聚合物多层修饰电极型太阳能电池聚合物多层修饰电极型太阳能电池纳米晶太阳能电池纳米晶太阳能电池聚合物太阳能电池聚合物太阳能电池用于太阳能电池的高分子用于太阳能电池的高分子纳米复合材料纳米复合材料聚乙炔聚乙炔聚噻吩聚噻吩聚吡咯聚吡咯聚苯胺聚苯胺聚乙炔聚乙炔n NHn n n Sn RRn 高分子的化学结构高分子的化学结构聚噻吩聚噻吩聚吡咯聚吡咯聚苯聚苯聚苯撑乙烯聚苯撑乙烯聚芴聚芴三联苯聚乙炔三联苯聚乙炔CC(CH2)2O(CH2)2CH3n CNC60足球烯
3、足球烯Richard N,ZareWalter,KohnHarold,KrotoNobel Prize for 2019?Nobel Prize in Chemistry 2000“For the discovery and development of“For the discovery and development of conductive polymers”conductive polymers”G.MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger材料导电能力的差异与原因材料导电能力的差异与原因电导率电导率mSm11材料导电能力的差异与原因材料导电能力的差异与原因能带间
4、隙能带间隙(Energy Band Gap)金属之金属之Eg值几乎为值几乎为0 eV,半导体材料,半导体材料Eg值在值在1.03.5 eV之间之间,绝绝缘体之缘体之Eg值则远大于值则远大于3.5 eV。导电高分子材料的研究进展导电高分子材料的研究进展1862年,英国年,英国Letheby在硫酸中电解苯胺而得到少量导电性物质在硫酸中电解苯胺而得到少量导电性物质1954年,米兰工学院年,米兰工学院G.Natta用用Et3Al-Ti(OBu)4为催化剂制得聚乙炔为催化剂制得聚乙炔 1970年,科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氰年,科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氰(SN)x具有超导性具有超导性初期的
5、实验发现与理论积累初期的实验发现与理论积累科学家将科学家将有有机高分子与无机高分子导电聚合物机高分子与无机高分子导电聚合物的开发研究合在一起的开发研究合在一起开始了探寻之旅。开始了探寻之旅。导电高分子材料的研究进展导电高分子材料的研究进展 1974年日本筑波大学年日本筑波大学H.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中,偶然地投在合成聚乙炔的实验中,偶然地投入过量入过量1000倍的催化剂,合成出令人兴奋的有倍的催化剂,合成出令人兴奋的有铜色的顺式聚乙炔铜色的顺式聚乙炔薄膜与薄膜与银白色光泽的反式聚乙炔。银白色光泽的反式聚乙炔。Ti(OC4H9)4Al(C2H5)3HCCH1000 倍催化剂倍催化
6、剂温度温度108107 S/m103102 S/m导电高分子材料的发现导电高分子材料的发现导电高分子材料的研究进展导电高分子材料的研究进展 1975年,年,G.MacDiarmid、J.Heeger与与H.Shirakawa合作进行研究,他合作进行研究,他们发现当聚乙炔曝露于碘蒸气中进行掺杂氧化反应们发现当聚乙炔曝露于碘蒸气中进行掺杂氧化反应(doping)后,其电导后,其电导率令人吃惊地达到率令人吃惊地达到3000S/m。聚乙炔的掺杂反应聚乙炔的掺杂反应导电高分子材料的研究进展导电高分子材料的研究进展 1980年,年,英国英国Durham大学的大学的W.Feast得到更大密度的聚乙炔。得到更
7、大密度的聚乙炔。1983年,加州理工学院的年,加州理工学院的H.Grubbs以烷基钛配合物为催化剂将环辛四烯以烷基钛配合物为催化剂将环辛四烯转换了聚乙炔转换了聚乙炔,其导电率达到,其导电率达到35000S/m,但是难以加工且不稳定,但是难以加工且不稳定。1987年年,德国德国BASF科学家科学家 N.Theophiou 对对聚乙炔聚乙炔合成方法进行了改良,合成方法进行了改良,得到的聚乙炔得到的聚乙炔电导率与铜在同一数量级电导率与铜在同一数量级,达到,达到107S/m。后续研究进展后续研究进展金属防腐蚀金属防腐蚀防止低碳钢腐蚀,火箭发射塔内壁的保护防止低碳钢腐蚀,火箭发射塔内壁的保护界面,两者的
8、界面产生一个电场,阻止电子从金属流向外部的氧化层界面,两者的界面产生一个电场,阻止电子从金属流向外部的氧化层聚苯胺还原电位聚苯胺还原电位0V/SCE,金属铁氧化电位,金属铁氧化电位-0.7V/SCE,两者的作用在,两者的作用在界面形成氧化层。导电高分子层使得铁直接与界面的水相互作用而氧化界面形成氧化层。导电高分子层使得铁直接与界面的水相互作用而氧化最终成为致密的氧化膜,起到保护作用最终成为致密的氧化膜,起到保护作用船舶防污涂料船舶防污涂料海洋生物污损海洋生物污损传统的防污涂料采用氧化亚铜,有机锡等,污染海洋环境传统的防污涂料采用氧化亚铜,有机锡等,污染海洋环境含海洋生物天敌的生物防污涂料,含有
9、有机硅低表面能防污涂料含海洋生物天敌的生物防污涂料,含有有机硅低表面能防污涂料导电防污涂料导电防污涂料导电聚苯胺在海水中会发生氧化还原反应导电聚苯胺在海水中会发生氧化还原反应海洋生物生长的最佳海洋生物生长的最佳PH为为7-8,导电涂层的酸性环境,导电涂层的酸性环境电学性能与应用电学性能与应用透明电极透明电极印刷电路板印刷电路板微波焊接微波焊接金属和石墨电极不透明,导电高分子可以制成透明电极金属和石墨电极不透明,导电高分子可以制成透明电极但透明性与高导电性是矛盾的,但透明性与高导电性是矛盾的,樟脑磺酸掺杂樟脑磺酸掺杂在绝缘的基底上镀金属铜,表面吸附贵金属,然后在铜离子在绝缘的基底上镀金属铜,表面
10、吸附贵金属,然后在铜离子的甲醛溶液中化学沉积出铜,再用电镀的方法的甲醛溶液中化学沉积出铜,再用电镀的方法可直接将导电的聚苯胺沉积在绝缘的尼龙或聚酯薄膜上可直接将导电的聚苯胺沉积在绝缘的尼龙或聚酯薄膜上聚苯胺类高分子在一定的电导率范围内具有很高的介电常数聚苯胺类高分子在一定的电导率范围内具有很高的介电常数很强的吸收电磁波的能力,吸收电磁波后可将电磁能转变为热能很强的吸收电磁波的能力,吸收电磁波后可将电磁能转变为热能在两块聚乙烯之间加入聚苯胺,微波处理后,界面处的聚乙烯在两块聚乙烯之间加入聚苯胺,微波处理后,界面处的聚乙烯熔融,最终粘结在一起,具有良好的力学性能熔融,最终粘结在一起,具有良好的力学
11、性能新新能能源源燃料电池燃料电池-质子交换膜质子交换膜CFCF2y CF3CF2n OOCFCF2m CF2x CF2SO3H有机发光二极管有机发光二极管OLED:有机发光显示器,有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过:有机发光显示器,有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光载流子注入和复合导致发光邓青云邓青云1979年的一天晚上,在柯达公司从事科学研究工作的年的一天晚上,在柯达公司从事科学研究工作的华裔科学家邓青云博士在回家的路上忽然想起有东西华裔科学家邓青云博士在回家的路上忽然想起有东西忘记在实验室。回到实验室,他发现黑暗中有个亮东忘记在实验室。回到实验室,他
12、发现黑暗中有个亮东西。打开灯,原来是一块做实验的有机蓄电池在发光西。打开灯,原来是一块做实验的有机蓄电池在发光 有机发光二极管有机发光二极管OLED光传导高分子材料光传导高分子材料光导纤维光导纤维手机保护膜手机保护膜防刮:采用高品质高分子材料,表面的抗摩擦和划伤能力强,高透明度、真彩色色调以90%透光率,可以感受到舒适明亮的画面和真实自然的色彩感 软屏幕的画面色调采用特殊微雾的表面处理技术,能有效减少高达98%的反射视觉和外部环境光线 耐指纹和防灰尘作为特殊防静电,表面可以有效地防止指纹附上和远离粉尘 有效的紫外线隔离高达75%,特殊表面涂层能有效隔离紫外线屏幕所产生的负担 手机结构 手机结构
13、一般包括以下几个部分:1.LCD LENS 材料:材质一般为PC或压克力;连结:一般用卡勾+背胶与前盖连结。分为两种形式:a.仅仅在LCD上方局部区域;b.与整个面板合为一体。2.上盖(前盖)材料:材质一般为ABS+PC;连结:与下盖一般采用卡勾+螺钉的连结方式(螺丝一般采用2,建议使用锁螺丝以便于维修、拆卸,采用锁螺丝式时必须注意Boss的材质、孔径)。Motorola 的手机比较钟爱全部用螺钉连结。下盖(后盖)材料:材质一般为ABS+PC;连结:采用卡勾+螺钉的连结方式与上盖连结;3.按键材料:Rubber,pc+rubber,纯pc;连接:Rubber key主要依赖前盖内表面长出的定位
14、pin和boss上的rib定位。Rubber key没法精确定位,原因在于:rubber比较软,如key pad上的定位孔和定位pin间隙太小(CHnx+x I3-CHn+x Na CHnx-+x Na+电子受体,氧化剂电子受体,氧化剂还原(负掺杂)(n-doping):从价带中拉从价带中拉出一个电子出一个电子通过氧化还原反应完成电子转移过程通过氧化还原反应完成电子转移过程复合型导电高分子材料的结构组成复合型导电高分子材料的结构组成聚合物基体材料聚合物基体材料+导电填充物导电填充物将导电颗粒牢固地粘结在一起将导电颗粒牢固地粘结在一起,使导电高分子具有稳定的导电使导电高分子具有稳定的导电性,同时
15、它还赋于材料加工性。性,同时它还赋于材料加工性。提供载流子的作用提供载流子的作用,它的形态、性质和用量它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。直接决定材料的导电性。按聚合物基体材料不同分类按聚合物基体材料不同分类n导电塑料-聚乙烯、聚丙烯、聚酯及聚酰胺n导电橡胶-氯丁橡胶、硅橡胶n导电纤维-聚酰胺、聚酯、腈纶n导电胶粘剂-环氧树脂、丙烯酸树脂等n导电涂料-有机硅树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂导电填充材料导电填充材料n碳系填料(炭黑、石墨、碳纤维等)n金属系填料(金、银、铜、镍粉等)n金属氧化物填料(氧化锡、氧化钛等)n导电聚合物填料(聚吡咯、聚噻吩,密度小,相容性好)导电性能的应用n炭黑炭黑/硅
16、橡胶构成的导电橡胶:用于动态电接触器件的制硅橡胶构成的导电橡胶:用于动态电接触器件的制备,如:计算机键盘的电接触件备,如:计算机键盘的电接触件n飞机机轮上通常装有搭地线,也有用导电橡胶做机轮轮胎飞机机轮上通常装有搭地线,也有用导电橡胶做机轮轮胎的,着陆时它们可将机身的静电导入地下的,着陆时它们可将机身的静电导入地下n 静电复印:。当硒鼓(导电高分子)充电以后,经过光静电复印:。当硒鼓(导电高分子)充电以后,经过光照处理,照光的部分电荷就会消失,文字、图像等遮光的照处理,照光的部分电荷就会消失,文字、图像等遮光的地方,电荷不会消失。当复印的黑粉撒到硒鼓上时,有文地方,电荷不会消失。当复印的黑粉撒
17、到硒鼓上时,有文字、图像的地方由于相对应的硒鼓带电,可以吸引黑粉,字、图像的地方由于相对应的硒鼓带电,可以吸引黑粉,这样就可把原稿上的字或图转印到一张白纸上。这样就可把原稿上的字或图转印到一张白纸上。有机太阳能电池有机太阳能电池 当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始开发太阳能资的瓶颈时,越来越多的国家开始开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。而太阳能电池便源,寻求经济发展的新动力。而太阳能电池便是一个很好的应用。是一个很好的应用。无机:这种无机原料
18、太阳能电池造价昂贵,因而无机:这种无机原料太阳能电池造价昂贵,因而与其他一些能源发电比起来缺乏竞争力与其他一些能源发电比起来缺乏竞争力 。(纵纵然如此研究者也不在少数然如此研究者也不在少数)有机:未来太阳能电池的主流发展方向强调的有机:未来太阳能电池的主流发展方向强调的 是更轻便、更灵活,最重要的是,更便宜。因是更轻便、更灵活,最重要的是,更便宜。因而目前而目前 有机太阳能的现状是:研究机构纷纷投有机太阳能的现状是:研究机构纷纷投身研究有机太阳能,企业也纷纷涉足有机太阳身研究有机太阳能,企业也纷纷涉足有机太阳能。能。太阳能电池的定义 太阳能电池是太阳能光伏发电的基础和核心,是太阳能电池是太阳能
19、光伏发电的基础和核心,是一种光能转变为电能的器件,用适当的光照在上一种光能转变为电能的器件,用适当的光照在上边之后器件两端会产生电动势。边之后器件两端会产生电动势。典型的太阳电池是一个典型的太阳电池是一个p-n结半导体二极管结半导体二极管。p-n结的形成过程结的形成过程(N型半导体中含有较多型半导体中含有较多的空穴,而的空穴,而P型半导体中含有较多的电子,这样,型半导体中含有较多的电子,这样,当当P型和型和N型半导体结合在一起时,就会在接触型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是面形成电势差,这就是P-N结结)。光生载流子电子空穴对的产生光生载流子电子空穴对的产生 “光生电压光生电
20、压”及及“光生电流光生电流”的产生的产生p-n结“光生载流子光生载流子”的产生光子把电子从价带光子把电子从价带(束缚束缚)激发到导带激发到导带(自自由由),并在价带内留下一个,并在价带内留下一个/空穴空穴(自由自由)产生了自由电子空穴对产生了自由电子空穴对“光生电压光生电压”的产生的产生自由电子和空穴扩散进入自由电子和空穴扩散进入p-n结,结,n-p结作用下,分别结作用下,分别在在n n区和区和p p区区形成电子形成电子和空穴的积累和空穴的积累太阳电池材料分类材料分类n硅太阳能硅太阳能n无机化合物半导体太阳能无机化合物半导体太阳能(硫化镉硫化镉-硫化亚铜,硫化亚铜,砷化镓等砷化镓等)n敏化纳米
展开阅读全文