应用于光伏中的酞菁材料及其制备工艺设计论文（已处理）.docVIP

应用于光伏中的酞菁材料及其制备工艺设计论文 J I A N G S U U N I V E R S I T Y 课程设计论文 应用于光伏中的酞菁材料及其制备工艺设计 应用于光伏中的酞菁材料及其制备工艺设计 摘要:酞菁铜是一种重要的多功能高分子材料,其良好的光电性能,正越来越引起人们广泛的研究。本课程设计拟采用酞菁铜制备太阳能电池,对材料的制备工艺进行设计。总体的设计思路是:考察酞菁应用领域对材料性能的要求对酞菁铜材料的一般性能进行调查对酞菁材料的制备工艺进行考察,分析有缺点,从而设计出本课题中的材料制备工艺参考已有与酞菁制备工艺相关的文献,设计出材料制备的工艺参数为将材料应用于酞菁器件,需要对材料进行薄膜后处理工艺及掺杂工艺,对后处理工艺进行设计对后处理工艺参数进行设计考察形成器件的工艺过程,对工艺过程进行设计性能预测。经过该课程设计,对于酞菁材料在太阳能电池方面的应用有了一定的概念与思路。 。关键词:酞菁铜 太阳能电池 有机发光二极管 光伏效应 1 引 言 近年来, 随着材料开发研究的发展以及人们对材料要求的提高, 多功能材料越来越受到关注, 对多功能材料的研究也越来越受到重视。 酞菁铜是一种常见的化学染料。其结构与血红素、叶绿素等生物的基本结构具有相似之处, 在颜料、染料和油墨等工业中占有重要地位。由于酞菁铜分子具有大的共轭体系致使它不仅具有优异的化学稳定性、热稳定性、难燃性以及耐光、耐辐射性能,而且还具有导电性、光电导性、气敏性、电致发光性、光存贮性、催化活性和仿生特性等,目前正发展成为一种多功能材料,在工业和日常生活中将得到广泛的应用。用酞菁铜制作半导体器件、太阳能电池和整流装置等已研究了较长时间, 近年来对其在复印鼓、液晶光阀、气体传感器和低维导电材料等方面的应用进行了大量的研究。 设计思路是:考察酞菁应用领域对材料性能的要求对酞菁铜材料的一般性能进行调查对酞菁材料的制备工艺进行考察,分析有缺点,从而设计出本课题中的材料制备工艺参考已有与酞菁制备工艺相关的文献,设计出材料制备的工艺参数为将材料应用于酞菁器件,需要对材料进行薄膜后处理工艺及掺杂工艺,对后处理工艺进行设计对后处理工艺参数进行设计考察形成器件的工艺过程,对工艺过程进行设计性能预测。 2酞菁材料的概述 酞菁是一类拥有高度离域的二维18π电子共轭体系的有机物, 不仅其分子结构易于调变, 还具有优良的热和化学稳定性且易于处理加工, 可以在很宽的范围内剪裁它们的物理、光电和化学参数, 因此能够应用于许多高技术领域中。例如非线性光学、光电导性、电致变色和电致发光显示器、光电池、低维导体、化学传感器、光数据存储、CD、DVD、LB Langmuir- B lodgett 膜、液晶和光动力癌症治疗等。酞菁潜在的巨大应用价值已受到科学与企业界的广泛关注和研究, 将其突出特性与高分子材料的优良性质结合起来开发新材料是一项有趣而具有挑战性的工作。 在上世纪初期, 酞菁就作为优良的蓝绿色染料进入人们的生活, 最初作为工业产品用于墨水尤其是圆珠笔墨水、塑料或金属表面涂料、牛仔服等衣物的染料等。近几十年来, 酞菁又作为影印机中的光电导试剂引起了人们广泛的关注。有关金属酞菁的应用研究目前集中于化学传感器的敏感元件、光动力癌症治疗、计算机读写光盘及光信息存储、含硫污水控制中的催化剂、燃料电池中的电催化、光电池元件、激光染料、液晶光显示器以及导电高分子。酞菁发展的新方向是研究新型可溶且非对称酞菁的合成方法以及含酞菁的高分子的电子结构和光电性质。 酞菁的电子吸收光谱是以位于可见光谱600-700 nm处的强的Q带摩尔吸收常常超过105cm2 /mol和位于可见光谱300-400 nm 处的B带为特征的[ 2d] 。在金属酞菁溶液的光谱中, 强的Q带起源于A1g a1u2 基态和具有Eu a1u1 eg1 对称性的第一激发单重态之间的双重简并的π- π* 跃迁。另一个π-π* 跃迁 B带是源于从a2u或b2u轨道到eg 轨道 LUMO 之间的跃迁。由于减弱的D2h分子对称性, 在无金属酞菁的情况下, 都是非简并的, Q 带跃迁在x或y 方向发生极化, 裂分为两个带。在以开口d - 壳层 open d - shell金属作为中心原子的酞菁光谱中, 可以观测到金属到配体或配体到金属间的电荷转移[ 4] 。诸如分子聚集等分子间相互作用能够导致谱带宽化、Q带和B带蓝移或Q 带裂分[ 5 ] 。固态时, 染料分子间的偶合会产生一个具有很宽吸收带的激子带结构 exciton band structure, 固体电子吸收光谱范围几乎可以覆盖太阳光谱的一半,