[发明专利]增强有机半导体热电性能的方法及有机半导体热电器件

说明书

本发明提供了一种增强有机半导体热电性能的方法以及制备有机半导体热电器件，本发明以有机半导体材料为主体，并将量子点沉积到有机半导体层上，形成有机半导体/量子点异质结。该方法工艺简单，成本低，具有通用性，高电导率和较大的功率因数，从而可以应用在热电器件领域。

技术领域

本发明属于有机半导体器件领域，具体涉及一种增强有机半导体热电性能的方法及有机半导体热电器件。

背景技术

由于全球变暖和化石燃料的短缺，人们势必要寻找到一种可再生的清洁能源。热能是一种丰富的能源，在我们生活中巨大的能量以废热、太阳能热和体热的形式存在。热电材料可以通过塞贝克效应(Seebeck effect)直接将这些可再生的热能转化成电能，即一种材料的两端分别处于两种温度不同的环境中，样品两端温度的不同会导致内部的载流子分布不均，此时热端的载流子浓度较高，而冷端的载流子浓度较低，热端的载流子会向冷端扩散从而形成电流。

有机半导体由于其可溶液加工、柔性和质轻、热导率低以及塞贝克系数高等优点，近年来被广泛研究并应用于有机热电器件。然而，与无机半导体相比，有机半导体的载流子迁移率和电导率相对较低，这极大的限制了有机半导体热电器件的性能。

现有技术中，多采用掺杂的方式增强有机半导体的热电性能，而有机半导体的掺杂工艺还不成熟，并不能找到一个通用的掺杂方式，因而限制了有机半导体热电器件的发展。

发明内容

本发明为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种通用的增强有机半导体热电性能方法，以及有机半导体热电器件。

量子点由于具有较窄的荧光半峰宽、优异的吸收性能、相对较高的稳定性以及可溶液加工等优点，近年来已经成为一种优异的光电材料，而其在热电领域的应用还很少，本发明利用有机半导体/量子点异质结来增强有机半导体材料的电导率和功率因数，从而进一步提高有机半导体的热电性能。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

一种增强有机半导体热电性能的方法，其特征在于：以有机半导体材料为主体，将量子点沉积到有机半导体层上，形成有机半导体/量子点异质结，在光照条件下，在量子点中会产生大量的电子空穴对，电子空穴对传输至异质结界面处，电子空穴发生分离，电子或空穴进入有机半导体，增加了有机半导体的载流子浓度，从而提高了有机半导体的热电性能。

进一步，所述有机半导体材料为N型或P型有机半导体。

进一步，所述量子点为钙钛矿量子点。

进一步，所述量子点采用溶液法或气相法将其沉积到有机半导体层上。

进一步，所述P型有机半导体材料的最高占据分子轨道HOMO能级高于钙钛矿量子点的最高占据分子轨道HOMO能级，或N型有机半导体材料的最低未占分子轨道LUMO能级低于钙钛矿量子点的最低未占分子轨道LUMO能级。

一种有机半导体热电器件，其特征在于：在衬底上方形成冷热电极，在冷热电极上方沉积有机半导体层，在有机半导体层上沉积量子点，采用上述方法增强了有机半导体的热电性能，当左右两侧形成温度差时，冷热电极就会产生电流信号。

进一步，所述衬底为玻璃衬底；

进一步，所述冷热电极为铬/金电极；

进一步，所述有机半导体材料为N型或P型有机半导体。

进一步，所述量子点为钙钛矿量子点。

进一步，所述量子点采用溶液法或气相法将其沉积到有机半导体层上。

进一步，所述P型有机半导体材料的最高占据分子轨道HOMO能级高于钙钛矿量子点的最高占据分子轨道HOMO能级，或N型有机半导体材料的最低未占分子轨道LUMO能级低于钙钛矿量子点的最低未占分子轨道LUMO能级。