Прорыв в органической электронике: OLED-дисплеи, солнечные элементы

Прорыв в органической электронике: OLED-дисплеи, солнечные элементы

Прорыв в органической электронике: OLED-дисплеи, солнечные элементы

in
Изобретения, ученые, Наука

0

Прорыв в органической электронике: OLED-дисплеи, солнечные элементы

Исследователи обнаружили новую простую настройку, которая может удвоить эффективность органической электроники. OLED-дисплеи, солнечные элементы на основе пластика и биоэлектроника — это лишь некоторые из технологий, которые могли бы извлечь выгоду из их нового открытия, которое касается «двойных легированных» полимеров.

Прорыв в органической электронике: OLED-дисплеи, солнечные элементы

Двойное легирование может улучшить эффективность сбора света гибкими органическими солнечными элементами (слева), скорость переключения электронной бумаги (в центре) и плотность мощности пьезоэлектрического текстиля (справа). 

Исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, обнаружили новую простую настройку, которая может удвоить эффективность органической электроники. OLED-дисплеи, солнечные элементы на основе пластика и биоэлектроника — это лишь некоторые из технологий, которые могли бы извлечь выгоду из их нового открытия, которое касается «двойных легированных» полимеров.

Большая часть нашей бытовой электроники основана на неорганических полупроводниках, таких как кремний. Решающее значение для их функции имеет процесс, называемый легированием, который включает в себя добавление примесей в полупроводник для повышения его электропроводности. Именно это позволяет различным компонентам в солнечных элементах и ​​светодиодных экранах работать.

Для органических — то есть на основе углерода — полупроводников этот процесс легирования также чрезвычайно важен. Со времени открытия электропроводящих пластиков и полимеров, за которые в 2000 году была присуждена Нобелевская премия, исследования и разработки в области органической электроники быстро ускорились. OLED-дисплеи являются одним из примеров, которые уже есть на рынке, например, в смартфонах последнего поколения. Другие применения еще не полностью реализованы, отчасти из-за того, что органические полупроводники до сих пор не были достаточно эффективными.

Легирование в органических полупроводниках происходит посредством так называемой окислительно-восстановительной реакции. Это означает, что молекула легирующей примеси получает электрон от полупроводника, увеличивая электропроводность полупроводника. Чем больше молекул легирующей примеси, с которыми может взаимодействовать полупроводник, тем выше проводимость — по крайней мере, до определенного предела, после которого проводимость уменьшается. В настоящее время предел эффективности легированных органических полупроводников определяется тем, что молекулы допанта способны обмениваться только одним электроном каждый.

Но теперь в статье в научном журнале Nature Materials профессор Кристиан Мюллер и его группа вместе с коллегами из семи других университетов демонстрируют, что можно переместить два электрона на каждую молекулу легирующей примеси.

«Благодаря этому процессу« двойного легирования »полупроводник может стать в два раза эффективнее»

Говорит Дэвид Кифер, аспирант в группе и первый автор статьи.

По словам Кристиана Мюллера, это новшество не основано на каком-то большом техническом достижении. Вместо этого это просто случай увидеть то, что другие не видели.

«Вся область исследований была полностью сфокусирована на изучении материалов, которые допускают только одну окислительно-восстановительную реакцию на молекулу. Мы выбрали другой тип полимера с более низкой энергией ионизации. Мы увидели, что этот материал позволил перенести два электрона на молекула легирующей примеси. На самом деле это очень просто »

Говорит Кристиан Мюллер, профессор кафедры полимеров в Технологическом университете Чалмерса

Открытие может позволить дальнейшее усовершенствование технологий, которые сегодня недостаточно конкурентоспособны, чтобы выйти на рынок. Одна из проблем заключается в том, что полимеры просто не проводят ток достаточно хорошо, и поэтому повышение эффективности методов легирования долгое время являлось фокусом для достижения лучшей электроники на основе полимеров. Теперь это удвоение проводимости полимеров при использовании только того же количества легирующего материала на той же площади поверхности, что и раньше, может представлять собой переломный момент, необходимый для коммерциализации нескольких новых технологий.

«С OLED-дисплеями разработка зашла настолько далеко, что они уже есть на рынке. Но для успеха других технологий и продвижения их на рынок необходимо что-то дополнительное. Например, с органическими солнечными элементами или электронными схемами, построенными из органического материала. Нам нужна способность легировать определенные компоненты в той же степени, что и электроника на основе кремния. Наш подход — это шаг в правильном направлении »

Говорит Кристиан Мюллер.

Это открытие предлагает фундаментальные знания и может помочь тысячам исследователей достичь успехов в области гибкой электроники, биоэлектроники и термоэлектричества. Исследовательская группа Кристиана Мюллера сама исследует несколько различных прикладных областей, в центре которых находятся полимерные технологии. Среди прочего, его группа занимается разработкой электропроводящих тканей и органических солнечных батарей.

Похожиестатьи

Антитела против гриппа могут ингибировать два разных вирусных белка

Рождение массивных черных дыр в ранней вселенной


1

0 комментариев
0

You may also like

Leave a Comment

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.