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Maria Vasilopoulou教授与Green Carbon │ 高效低成本碳基光电子材料研究进展

已有 564 次阅读 2025-11-19 16:48 |个人分类:2023国际绿碳科学大会|系统分类:科研笔记

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2023年7月26-28日，Green Carbon首届编委会暨2023国际绿碳科学大会在青岛召开。Green Carbon编委、希腊德谟克利特国家科学研究中心Maria Vasilopoulou教授应邀出席。

在首届编委会上，Maria Vasilopoulou教授指出，期刊要有清晰的定位和发展目标，这是期刊成功的关键；此外，期刊应注重文章质量建设，每篇文章至少要有三位审稿人审读。

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高效低成本碳基光电子材料研究进展

能源在人类社会发展和科技文明进程中扮演着极其重要的角色。开发使用性能优异、低成本且环境友好的可再生能源，成为当前人类应对能源环境问题的重要手段。在本次邀请报告中，Maria Vasilopoulou教授介绍了她的团队近年来在有机和钙钛矿半导体器件界面工程方面的研究成果，并对碳材料在半导体器件中的应用和发展进行了分析和展望。

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Maria Vasilopoulou教授在2023国际绿碳科学大会上做邀请报告

有机和钙钛矿器件的界面工程策略

半导体光电器件主要包括有机光伏（OPV）、有机发光二极管（OLED）、钙钛矿光伏（PSC）以及钙钛矿发光二极管（PLED）。高效电荷传输层对光电器件的性能和稳定性至关重要。目前，高性能电荷传输层材料需满足以下要求：

1. 适合的LUMO和HOMO能级：电子传输层材料的LUMO能级及阴极材料的功函应该与光活性层的导带能级一致；空穴传输材料的HOMO能级及阳极材料的功函应该和光活性层的价带能级一致，可有效改善电子/空穴的提取、注入和传输；

2. 发展高迁移率材料以提供高效电荷传输；

3. 透明材料需要有与光活性层匹配的折射指数，且可以调控、优化薄膜形态；

4. 制备多层结构器件时，电荷传输材料需要在正交溶剂中有合适的溶解度，不能发生层间混合/侵蚀，可以简易沉积或涂制界面层。

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新一代光电器件界面策略

利用简易器件结构和噻吩-喹喔啉空穴传输层提升蓝光OLEDs的性能和稳定性

目前高效率OLED器件均为多层结构，但界面处的载流子积累降低了在高电流密度下的效率。蓝光OLEDs同样需要具有高单重态/三重态(S1/T1)能量的主体和层间材料，以便将激子限制在宽带隙发射层内，其稳定性是由主体分子的激发态的稳定性决定的。在主体分子降解之前，主体到受体发光体高效快速的能量转移，可以抑制激子猝灭剂和非发光物质的形成。电荷转移的激发态复合物也被称为激子复合物，可以在给体-受体(p-n)界面上形成。界面激子复合物主体是一种简化的双层结构，在其中一层或两层中掺杂了荧光、热激活延迟荧光(TADF)或磷光发射体。现有的蓝光OLEDs的外量子效率可达到38.15%，但在500 cd/m²下半衰期很短，远远低于10000 h的工业化应用要求。

Maria Vasilopoulou教授团队提出了一种基于简化的界面激子复合物的蓝色OLEDs器件结构，他们将该界面激子复合物掺杂到给体部分：激发体的单重态和三重态(S1/T1)能级要高于或等于蓝色发射体的能级，以防止反向能量从蓝色发射体转移到激发体。Maria Vasilopoulou教授团队研究了两种新型含氟噻吩-喹喔啉(TQ)共聚物在噻吩和喹喔啉中的空穴传输性能，结果表明喹喔啉与噻吩之间的F原子取代对共聚物在固态下的载流子迁移率有显著的影响。

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界面激子复合物策略

可持续生物聚合物基透明电极材料替代氧化铟锡涂层玻璃

透明电极一般为金属氧化物或多金属氧酸盐/金属氧化物复合材料，Maria Vasilopoulou教授团队开发了可持续生物聚合物基透明电极材料，用于替代金属材料。用sr-POM修饰后，纤维素的透明度和电导率获得了显著提高。将这种透明导电纳米纸作为电极材料制备的钙钛矿光伏器件，获得了20%的认证效率，且具有极好的稳定性。目前的问题是这种透明导电纳米纸使用肼作为还原剂，未来需要找到其他环境友好的还原剂替代。

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Maria Vasilopoulou教授

Maria Vasilopoulou教授，希腊德谟克利特国家科学研究中心（NCSR Demokritos）纳米科学与纳米技术研究所光伏光电子研究部主任，Green Carbon编委。主要从事新一代能源光电子与器件物理研究，在新型光电器件、界面材料及器件物理机制等方面取得了系列原创性成果，近几年在Nat. Photon, Nat. Electron., Nat. Commun., Adv. Mater.，J. Am. Chem. Soc.，Energy Environ. Sci., Chem. Soc. Rev.等高水平期刊发表论文100余篇。