可發電的OLED元件,單一元件整合發光與太陽能發電

 

刊登日期:2026/3/11
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日本千葉大學與NHK放送技術研究所、京都大學組成的研究團隊成功開發出一項在單一元件中同時具備「太陽能發電」與「發光」兩種功能的「可發電OLED元件」。有機半導體目前已廣泛應用於智慧型手機等裝置中的OLED顯示元件,而有機薄膜太陽電池(OPV)的研究與開發也持續推進中,若能將這兩項功能整合於單一元件,將可大幅拓展應用領域。然而,既有技術在整合時往往面臨效率下降等技術瓶頸。
 
此次千葉大學等著眼於同時兼具高發光效率與強光吸收特性的「多重共振型熱活化延遲螢光(MR-TADF)材料」,著手開發新型多功能元件。研究團隊透過精密控制MR-TADF材料與電子受體(Acceptor)材料界面上的電荷與激子(Exciton)動作,成功克服了過去在OLED外部量子效率(EQEEL)與太陽能發電功率轉換效率(PCEPV)之間存在的權衡關係(Trade-off)問題。
 
具體而言,研究團隊採用MR-TADF材料之後,元件中電荷轉移(CT)激子的激子束縛能(Eb)可控制在0.01 eV~0.4 eV的範圍內,明顯低於既有有機材料系統。較小的Eb有助於在發電模式下將電壓損失降至最低。
此外,Eb的大小亦與發光波長(顏色)密切相關:當組合Eb較大的分子時,可實現長波長(黃色)發光;若採用Eb較小的分子,則可獲得短波長(藍色)發光。藉由精密控制Eb,理論上可涵蓋整個可見光波段,實現全彩發光動作。
 
在試作元件的性能評估中,綠色與橙色的發光發電元件同時達成超過8.5%的EQEEL與約0.5%的PCEPV。即使在藍色發光元件中,也成功實現約2%的EQEEL以及超過1%的PCEPV,展現出兼顧發光與發電功能的高度潛力。

資料來源: https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2601/30/news097.html
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