Opv驅(qū)動的oled光源及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人工光源及其制備方法，特別是涉及一種太陽能供電驅(qū)動半導(dǎo)體器件發(fā)光的光源及其制備方法，應(yīng)用于綠色照明技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]有機太陽能電池(0PV)和有機發(fā)光二極管(0LED)皆起源于無機半導(dǎo)體領(lǐng)域。自從1977年美國化學(xué)家A.G.MacDiarmid，物理學(xué)家A.J.Heeger和日本的化學(xué)家H.Shirakawa共同發(fā)現(xiàn)的摻雜碘的聚乙炔(PA)具有金屬特性，有機半導(dǎo)體行業(yè)得到了巨大的發(fā)展。由于其對環(huán)境友好，原料易得，可自由合成人類所需結(jié)構(gòu)等諸多優(yōu)點，各國對有機半導(dǎo)體行業(yè)都予以極大關(guān)注。
[0003]0PV經(jīng)歷了從單層，到雙層再到體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程。體異質(zhì)結(jié)0PV中給體/受體(D/A)界面分布在整個光活性層中形成互穿網(wǎng)絡(luò)連續(xù)相結(jié)構(gòu)，克服了雙層異質(zhì)結(jié)器件受激子擴散長度限制的缺陷，能最大化激子分離效率從而得到最大光電流密度。體異質(zhì)結(jié)的活性層能夠比雙層異質(zhì)結(jié)的活性層更厚，從而防止了針孔導(dǎo)致的短路現(xiàn)象的發(fā)生。尤其是簡單高效的體異質(zhì)結(jié)0PV具有誘人的發(fā)展前景。自2011年報道了一種含有極低給體濃度的體異質(zhì)結(jié)0PV又稱為有機肖特基結(jié)，其PCE達(dá)到5.2%，由于其結(jié)構(gòu)簡單且呈現(xiàn)出超高的光電流，這方面的研究引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。我國目前對有機太陽能電池的研究也已經(jīng)取得了不少成果，其中，黃春輝等在有機染料的優(yōu)化方面取得了較好的結(jié)果；肖緒瑞等在半固態(tài)電解質(zhì)等方面取得了一定的進(jìn)展；盂慶波等在固態(tài)電解質(zhì)和陣列電極等方面有所創(chuàng)新；戴松元等對染料敏化太陽能電池組件及封裝技術(shù)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，有機太陽能電池的研究與應(yīng)用均取得了很大進(jìn)展，這使人類對這種太陽能的利用向前跨進(jìn)了一大步，為有機太陽能電池從實驗室走向市場積累了經(jīng)驗.其市場前景將十分巨大。德國弗朗霍夫聚合物應(yīng)用研究所的研究人員目前正在開發(fā)一種新型載體材料:他們將有機太陽能電池組件嵌入康寧(Coming)公司提供的一種特殊超薄玻璃進(jìn)行密封，且能承受高達(dá)400° C的加工溫度。加工成僅lOOum厚的薄片，約為1張紙的厚度。這種玻璃不僅超強、不易斷裂.而且在固體狀態(tài)也可彎曲。使用這種材料，科研人員在“片對片”工藝中已經(jīng)做成了首個有效的有機太陽能電池組件。研究人員接著又嘗試“卷對卷”工藝，首次嘗試獲得成功，科研小組生產(chǎn)出了較小基板尺寸的同質(zhì)層。為能最終生產(chǎn)高強度、高性能的有機太陽能電池組件提供實驗基礎(chǔ)。
[0004]有機電致發(fā)光器件(OLED, Organic light-emitting d1de)因具有成本低、主動發(fā)光、全固態(tài)、低電壓驅(qū)動、高效率、響應(yīng)速度快、視角寬及可實現(xiàn)柔性顯示等特征在平板顯示及固態(tài)照明領(lǐng)域獲得廣泛深入研究，得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種商業(yè)化嘗試及產(chǎn)品。白色0LED用于照明，是很有潛力的一個應(yīng)用領(lǐng)域。為了提高電光利用率，節(jié)約能源及保護(hù)環(huán)境，迫切需要開發(fā)出節(jié)能、環(huán)保的高效“綠色”光源。同時，0LED在通用照明領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢，由于其顯色性高且屬于面發(fā)光，不僅能呈現(xiàn)自然柔和的光線，0LED技術(shù)也在不斷進(jìn)步，無論是其面積尺寸、發(fā)光效率還是壽命都在不斷提升，而且在造型設(shè)計上也有相當(dāng)大的發(fā)揮空間。由2011年下半年開始，NEC、Konica Minolta、Toshiba、Panasonic等各家大廠，陸續(xù)在多項展覽會上展出OLED照明的樣品，甚至部分廠商已經(jīng)公告未來產(chǎn)品藍(lán)圖。2012法蘭克福展OLED燈具成新亮點，歐司朗、飛利浦、LG、Novaled、隆達(dá)、住友化學(xué)等公司均展示0LED照明產(chǎn)品。2012年3月30日，在東京地鐵“自由丘站”內(nèi)已開始采用0LED照明?！白杂汕鹫尽卑惭b的0LED照明燈為松下公司生產(chǎn)，發(fā)光效率為301m/W，1枚8cm見方的面板約為3萬日元。從2011年4月開始銷售0LED面板的KANEKA公司將向餐廳等場所推廣產(chǎn)品。該公司計劃促進(jìn)在店面和顯示器等用途采用0LED面板，在2015年向住宅和寫字樓的普通照明推廣，并提出在2020年使銷售額達(dá)到1000億日元的目標(biāo)。三菱重工和羅姆等企業(yè)投資成立的Lum1tec公司已經(jīng)從2012年3月開始銷售發(fā)光效率401m/W的0LED面板，14.5cm見方的面板僅售3萬日元。NEC照明公司也通過開發(fā)全磷光材料，將之應(yīng)用于面向家庭的普通照明并上市銷售。飛利浦在2013年推出透明穿透式的產(chǎn)品，2018年推出多色彩與可撓曲的產(chǎn)品，一般照明也將在2018年的發(fā)光效率達(dá)到1301m/W。
[0005]除德國汽車公司投資數(shù)十億美元研究智能汽車玻璃等相關(guān)方向外，國內(nèi)外大部分研究都集中于單獨0PV或者0LED的研究，這些研究使得0PV光轉(zhuǎn)化效率達(dá)到10%以上，0LED壽命達(dá)到50000小時以上，最高亮度可達(dá)到1000萬cd/m2以上，但還沒有綜合運用全有機做成光源器件的想法和產(chǎn)品產(chǎn)生，現(xiàn)有的綠色光源通常通過由不同的器件通過導(dǎo)線進(jìn)行連接，使用不夠方便，集成度比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種0PV驅(qū)動的0LED光源及其制備方法，基于0PV和0LED的儲能和照明構(gòu)成集成系統(tǒng)，采用全有機材料，0PV和0LED組件由共用電極層連接，共同組成一個器件的兩個部分，而存儲器與控制器則制成卡槽形式，連接并控制整個器件的工作。從而使器件制成高集成度的半透明的集成系統(tǒng)，制備成本較低、環(huán)境友好、工藝簡單，為未來照明行業(yè)提供了一種全新的思路。
[0007]為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，采用下述技術(shù)方案:
一種0PV驅(qū)動的0LED光源，包括剛性或柔性的透明基板、0PV組件、共用電極層、0LED發(fā)光組件和0PV控制器以及存儲器，0PV組件采集太陽光能通過共用電極層為0LED發(fā)光組件供電，并存儲到0PV控制器以及存儲器中，0PV控制器以及存儲器是由有機材料制成，并制作為卡槽形式，使各組件進(jìn)行組裝銜接，通過組裝將透明基板、0PV組件、共用電極層、0LED發(fā)光組件和0PV控制器以及存儲器皆為透明或半透明器件，通過層疊結(jié)合嵌入方式形成集成系統(tǒng)，控制器還控制能量存儲器自動向0LED組件供電，從而實現(xiàn)0PV驅(qū)動0LED光源發(fā)光，0PV組件依次由導(dǎo)電基板、第一電極修飾層、活性層、第二電極修飾層和電極層組成，活性層具有雙層結(jié)構(gòu)，活性層由窄禁帶寬度材料制成，0LED器件依次由共用電極層、電子傳輸層、雙發(fā)射層、空穴傳輸層、空穴注入層和陰極層疊組裝而成，雙發(fā)射層由客體材料以低濃度摻雜在主體分子材料中形成，其中課題材料在主體分子材料中摻雜濃度為0.1-5%。
[0008]上述0PV、上述0LED和上述0PV控制器以及存儲器皆優(yōu)選采用柔性材料制成。
[0009]優(yōu)選在上述0LED中，分別設(shè)置共用電極層和陰極層的電極修飾層。
[0010]上述0LED的空穴傳輸層的材料優(yōu)選采用N, N-bis-(1-naphyl) -N, NO-diphenyl-1, 1-biphenyl-4, 40-diamine (NPB)、TPD 及其衍生物、Spiro 型空穴傳輸材料或triphenylamine型空穴傳輸材料。
[0011]上述0LED 的電子傳輸層材料優(yōu)選采用 4，7-Diphenyl-l, 10-phenanthroline (Bphen)、andlithium quinolate (Liq)、8_輕基喹啉招(Alq3)類金屬配合物、卩惡二卩坐類化合物、喹喔啉類化合物、含氰基的聚合物、其他含氮雜環(huán)化合物、有機硅材料、全氟化材料或有機硼材料。
[0012]上述0LED的陰極層材料優(yōu)選采用Al、Ag或鋁鎂合金材料。
[0013]上述0LED的發(fā)光層的材料優(yōu)選采用具有能量傳遞的主客摻雜系統(tǒng)材料、多摻雜系統(tǒng)材料、雙主體摻雜系統(tǒng)材料或以及非摻雜系統(tǒng)材料。
[0014]上述0LED的共用電極層優(yōu)選采用ZnO、AZO、FT0或薄層金屬。
[0015]—種本發(fā)明0PV驅(qū)動的0LED光源的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
①0PV器件的制備: