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基本信息

項目名稱:
太陽光誘導的綠色制備n-型有機半導體材料及其在光電器件中的應用
小類:
能源化工
簡介:
針對目前利用綠色環保的太陽光能進行有效的有機化學反應的研究日益受到人們的關注,在此我們發現了一種利用綠色環保的太陽光能高效催化合成螺芴二苯并吖啶類材料,此類材料為一種新穎的在日光下反應合成的n-型有機半導體材料,其在有機薄膜晶體管、有機電致發光、尤其是在有機光伏太陽能電池受體材料中有著巨大的潛在應用價值。
詳細介紹:
針對目前利用綠色環保的太陽光能進行有效的有機化學反應的研究日益受到人們的關注,在此我們發現了一種利用綠色環保的太陽光能高效催化合成螺芴二苯并吖啶類材料,此類材料為一種新穎的在日光下反應合成的n-型有機半導體材料,其在有機薄膜晶體管、有機電致發光、尤其是在有機光伏太陽能電池受體材料中有著巨大的潛在應用價值。

作品圖片

  • 太陽光誘導的綠色制備n-型有機半導體材料及其在光電器件中的應用
  • 太陽光誘導的綠色制備n-型有機半導體材料及其在光電器件中的應用

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

1.發明目的、基本思路及作品設計: 針對目前利用綠色環保的太陽光能進行有效的有機化學反應的研究日益受到人們的關注,在此我們發現了一種利用綠色環保的太陽光能高效催化合成螺芴二苯并吖啶類材料,此類材料為一種新穎的在日光下反應的n-型有機半導體材料,其在有機薄膜晶體管、有機電致發光、尤其是在有機光伏太陽能電池受體材料中有著巨大的潛在應用價值。 2.創新點: 節能減排是目前的重要任務,日光反應將充分利用太陽光能將其轉化為化學能,該類反應的探索有利用改變當今化學污染等問題,采用此方法合成的有機螺芳環半導體材料在有機電子及有機光伏太陽能電池領域具有廣泛應用前景,是下一代顯示材料的重要基礎、也有望在太陽能電池材料方面有所突破。 3主要技術指標為:有機太陽能電池中主要為光電轉換效率,此類新材料期望能達到有機材料中的中等水平,即PCE約為2%,作為電致紅光發光器件,熒光發射為600nm左右。

科學性、先進性

科學性、先進性:第一、本作品在第一步中采用“一鍋法”高產率、高選擇性的合成了14-氫-螺芴二苯并吖啶類產物,在此過程中巧妙實現了一步三鍵同時生成,體現了原子經濟性。第二、在第二步反應中利用太陽光能作為化學反應的直接驅動力,體現了節能減排以及綠色無污染的綠色有機合成的理念。

獲獎情況及鑒定結果

作品所處階段

實驗室階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

實物、產品、現場演示、樣品

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

1 技術特點和優勢 (1)便捷簡易;低價高效; (2)有多種途徑可改變和提高材料光譜吸收能力,擴展光譜吸收范圍,并提高載流子的傳送能力; (3)加工容易,可采用旋轉法、流延法大面積成膜,還可進行拉伸取向使極性分子規整排列,采用LB膜技術在分子生長方向控制膜的厚度; (4)容易進行物理改性,如采用高能離子注入摻雜或輻照處理可提高載流子的傳導能力,減小電阻損耗提高短路電流; (5)可降解,對環境的污染小。 2 適用范圍 此材料可應用于太陽能電池和電致紅光發光材料。 3應用及前景: (1)與傳統硅電池相比,有機太陽能電池更輕薄,在同等體積的情況下,展開后的受光面積會大大增加。 (2)電致紅光材料將成為新一代顯示不可或缺的材料。紅光材料可以做紅光發光二極管,紅光激光器等應用,也可用來調制光的三基色 (3)以視頻眼鏡和隨身影院為重要載體的頭戴式顯示器得到了越來越廣泛的應用和發展。

同類課題研究水平概述

1 傳統的制備螺芳環類的方法 一般采用成本較高的鄰鹵二芳基為原料,通過3步反應才能得到螺環化合物,分別為第一步與金屬鎂或者與鋰試劑反應,生成相應的金屬化物,第二步水解生成叔醇,再與芴酮類發生付克反應,制備得螺芳環結構單元。其反應步驟多,操作復雜,多次分離排放廢棄物較多,且多步反應產率較低。而本作品中我們采用了一鍋法,巧妙的一步合成三鍵,大大降低操作步驟,提高產率,降低生產成本并且保護環境。 2 近年來對于n-型有機半導體材料研究非?;钴S,因為其具有良好的接受電子和傳輸電子的能力,因此它被廣泛應用于有機薄膜晶體管、有機場效應晶體管、太陽能電池材料以及超分子自組裝等前沿領域中。但現在研究的n-型有機半導體材料多為有機小分子、平面型的苝酰亞胺或其衍生物,在作為太陽能電池的受體材料中,它與研究較成熟的球形的C60或其衍生物無機材料相比轉換效率低很多。所以我們在此研究一種具有十字交叉結構的螺芳環化合物作為太陽能電池受體材料具有重要意義,對有機太陽能電池產業的發展具有巨大的推動作用。
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