化学学报 ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (3): 395-422.DOI: 10.6023/A21110513 上一篇    

综述

低温原子层沉积封装技术在OLED上的应用及对有机、钙钛矿太阳能电池封装的启示

周静a, 田雪迎a,b, 王斌凯a,b, 张沙沙c, 刘宗豪a,*(), 陈炜a,*()   

  1. a 华中科技大学 武汉国家光电研究中心 武汉 430074
    b 华中科技大学 中欧清洁与可再生能源学院 武汉 430074
    c 郑州大学 河南先进技术研究院 郑州 450001
  • 投稿日期:2021-11-12 发布日期:2022-01-10
  • 通讯作者: 刘宗豪, 陈炜
  • 作者简介:

    周静, 2018年于中国地质大学(武汉)获应用化学系理学士学位.目前是华中科技大学武汉国家光电研究中心2018级博士研究生, 主要研究方向为反式钙钛矿太阳能电池的稳定性研究.

    田雪迎, 2019年于济南大学新能源科学与工程学院获理学士学位. 目前是华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院2019级硕士研究生, 主要研究方向为钙钛矿太阳能电池的封装和长期稳定性研究.

    王斌凯, 2019年于河北大学质量技术监督学院获管理学学士学位. 目前是华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院2019级硕士研究生, 主要研究方向为大面积钙钛矿太阳能电池的刮涂及模组制备研究.

    刘宗豪, 副教授, 2011年于华中科技大学获理学士学位, 2016年于华中科技大学获博士学位. 2015年在美国洛杉矶加利福尼亚州访学交流. 2016至2017年在北京大学做研究助理. 2017至2019年在日本冲绳理工大学研究生院做博士后. 目前是华中科技大学武汉国家光电研究中心副教授, 主要从事有机无机杂化钙钛矿光电器件性能研究.

    陈炜, 教授, 于清华大学材料科学与工程系获硕士和博士学位. 2008年2010年于香港科技大学化学系做博士后. 2014年至2015年于日本国际材料化学协会做访问学者. 目前是华中科技大学武汉国家光电研究中心教授, 主要从事纳米材料的合成、基础研究和应用以及新型太阳能电池(包括钙钛矿太阳能电池)半导体薄膜的研究.

  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51672094); 国家自然科学基金(51861145404); 国家自然科学基金(51822203); 国家自然科学基金(52002140); 国家自然科学基金(21401167); 华中科技大学自主创新研究计划基金(2018KFYRCPY003); 华中科技大学自主创新研究计划基金(2020kfyXJJS008); 湖北省自然科学基金(ZRMS2020001132); 深圳科技改革委员会(JCYJ20180507182257563)

Application of Low Temperature Atomic Layer Deposition Packaging Technology in OLED and Its Implications for Organic and Perovskite Solar Cell Packaging

Jing Zhoua, Xueying Tiana,b, Binkai Wanga,b, Shasha Zhangc, Zonghao Liua(), Wei Chena()   

  1. a Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
    b China-EU Institute for Clean and Renewable Energy, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
    c Henan Institute of Advanced Technology, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
  • Received:2021-11-12 Published:2022-01-10
  • Contact: Zonghao Liu, Wei Chen
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(51672094); National Natural Science Foundation of China(51861145404); National Natural Science Foundation of China(51822203); National Natural Science Foundation of China(52002140); National Natural Science Foundation of China(21401167); Self-determined and Innovative Research Funds of HUST(2018KFYRCPY003); Self-determined and Innovative Research Funds of HUST(2020kfyXJJS008); Natural Science Foundation of Hubei Province(ZRMS2020001132); Shenzhen Science and Technology Innovation Committee(JCYJ20180507182257563)

有机半导体光电器件在基础研究和工业应用方面进展迅速, 相关方向已经成为一个较为成熟的新兴领域. 然而, 这类器件中的关键有机材料存在对空气中的水、氧十分敏感的问题, 严重影响了器件的长期工作性能. 除了选择合适的传输层材料、界面层结构, 利用界面工程提高器件水氧耐受能力之外, 对器件进行可靠的封装是隔绝空气中水、氧的另一个有效手段. 原子层沉积(atomic layer deposition, ALD)是一种近乎完美的薄膜沉积封装技术, 这种技术所生长的薄膜具有独特的层-层(layer by layer)生长特性, 而且可以在低温下沉积出厚度可控、重复率高、均匀致密的薄膜, 使得该技术在半导体行业已经得到广泛应用. 在此, 我们将回顾ALD封装技术在有机发光二极管(organic light emitting diode, OLED)、有机太阳能电池(organic photovoltaics, OPV)和钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cell, PSC)中的应用, 并进一步讨论现阶段应用于OLED的相对比较成熟的ALD封装技术, 及其对OPV和PSC封装的启示性意义.

关键词: 原子层沉积(ALD), 有机发光二极管(OLED), 有机太阳能电池(OPV), 钙钛矿太阳能电池(PSC), 封装

Organic semiconductor optoelectronic devices have made rapid development and progress in both research and industrial applications. The related directions have become a mature and emerging field. However, the organic materials in such devices usually are extremely sensitive to water vapor or oxygen existed in ambient air, which seriously affects the long-term stability of the devices. In addition to interface engineering, selecting appropriate charge (holes or electrons) transport layers and interfacial materials to improve the water and oxygen tolerance of the device and packing the device with robust encapsulation are all effective strategies to isolate the device from the water and oxygen in ambient air. Among various encapsulation technologies, atomic layer deposition (ALD) is an almost perfect encapsulation approach, which could deposit thin films in the layer-by-layer growth mode at low-temperature, with the characteristics of accurate and controllable thickness, high repeatability, excellent uniformity and high density. These characteristics make ALD to be widely used in semiconductor industry. Here, we review the progress of the applications of the ALD encapsulation techniques in organic light emitting diode (OLED) and provide further discussions on the enlightening significance of ALD encapsulation techniques in organic photovoltaics (OPV) and perovskite solar cell (PSC) encapsulations.

Key words: atomic layer deposition, organic light emitting diode, organic photovoltaics, perovskite solar cells, encapsulation