基本信息
- 项目名称：
- 太阳光诱导的绿色制备n-型有机半导体材料及其在光电器件中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 针对目前利用绿色环保的太阳光能进行有效的有机化学反应的研究日益受到人们的关注，在此我们发现了一种利用绿色环保的太阳光能高效催化合成螺芴二苯并吖啶类材料，此类材料为一种新颖的在日光下反应合成的n-型有机半导体材料，其在有机薄膜晶体管、有机电致发光、尤其是在有机光伏太阳能电池受体材料中有着巨大的潜在应用价值。
- 详细介绍：
- 针对目前利用绿色环保的太阳光能进行有效的有机化学反应的研究日益受到人们的关注，在此我们发现了一种利用绿色环保的太阳光能高效催化合成螺芴二苯并吖啶类材料，此类材料为一种新颖的在日光下反应合成的n-型有机半导体材料，其在有机薄膜晶体管、有机电致发光、尤其是在有机光伏太阳能电池受体材料中有着巨大的潜在应用价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.发明目的、基本思路及作品设计： 针对目前利用绿色环保的太阳光能进行有效的有机化学反应的研究日益受到人们的关注，在此我们发现了一种利用绿色环保的太阳光能高效催化合成螺芴二苯并吖啶类材料，此类材料为一种新颖的在日光下反应的n-型有机半导体材料，其在有机薄膜晶体管、有机电致发光、尤其是在有机光伏太阳能电池受体材料中有着巨大的潜在应用价值。 2.创新点： 节能减排是目前的重要任务，日光反应将充分利用太阳光能将其转化为化学能，该类反应的探索有利用改变当今化学污染等问题，采用此方法合成的有机螺芳环半导体材料在有机电子及有机光伏太阳能电池领域具有广泛应用前景，是下一代显示材料的重要基础、也有望在太阳能电池材料方面有所突破。 3主要技术指标为：有机太阳能电池中主要为光电转换效率，此类新材料期望能达到有机材料中的中等水平，即PCE约为2%，作为电致红光发光器件，荧光发射为600nm左右。
科学性、先进性
- 科学性、先进性：第一、本作品在第一步中采用“一锅法”高产率、高选择性的合成了14-氢-螺芴二苯并吖啶类产物，在此过程中巧妙实现了一步三键同时生成，体现了原子经济性。第二、在第二步反应中利用太阳光能作为化学反应的直接驱动力，体现了节能减排以及绿色无污染的绿色有机合成的理念。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1 技术特点和优势 （1）便捷简易；低价高效； （2）有多种途径可改变和提高材料光谱吸收能力，扩展光谱吸收范围，并提高载流子的传送能力； （3）加工容易，可采用旋转法、流延法大面积成膜，还可进行拉伸取向使极性分子规整排列，采用LB膜技术在分子生长方向控制膜的厚度； （4）容易进行物理改性，如采用高能离子注入掺杂或辐照处理可提高载流子的传导能力，减小电阻损耗提高短路电流； （5）可降解，对环境的污染小。 2 适用范围 此材料可应用于太阳能电池和电致红光发光材料。 3应用及前景： （1）与传统硅电池相比，有机太阳能电池更轻薄，在同等体积的情况下，展开后的受光面积会大大增加。 （2）电致红光材料将成为新一代显示不可或缺的材料。红光材料可以做红光发光二极管，红光激光器等应用，也可用来调制光的三基色 （3）以视频眼镜和随身影院为重要载体的头戴式显示器得到了越来越广泛的应用和发展。
同类课题研究水平概述
- 1 传统的制备螺芳环类的方法 一般采用成本较高的邻卤二芳基为原料，通过3步反应才能得到螺环化合物，分别为第一步与金属镁或者与锂试剂反应，生成相应的金属化物，第二步水解生成叔醇，再与芴酮类发生付克反应，制备得螺芳环结构单元。其反应步骤多，操作复杂，多次分离排放废弃物较多，且多步反应产率较低。而本作品中我们采用了一锅法，巧妙的一步合成三键，大大降低操作步骤，提高产率，降低生产成本并且保护环境。 2 近年来对于n-型有机半导体材料研究非常活跃，因为其具有良好的接受电子和传输电子的能力，因此它被广泛应用于有机薄膜晶体管、有机场效应晶体管、太阳能电池材料以及超分子自组装等前沿领域中。但现在研究的n-型有机半导体材料多为有机小分子、平面型的苝酰亚胺或其衍生物，在作为太阳能电池的受体材料中，它与研究较成熟的球形的C60或其衍生物无机材料相比转换效率低很多。所以我们在此研究一种具有十字交叉结构的螺芳环化合物作为太阳能电池受体材料具有重要意义，对有机太阳能电池产业的发展具有巨大的推动作用。
