4.6　該領域未來發(fā)展重點

有機光電功能半導體分子材料的下一步發(fā)展應該更多地關注新型分子材料的設計和實際應用。OLED目前的基礎研究熱點在于解決基礎藍光材料的穩(wěn)定性問題，其中器件物理、柔性器件研究等方面和國外相比仍然存在不少差距。另外，目前商用化的材料在專利技術和實際生產鏈方面和外國仍然存在較大差距。國外目前商用的主流紅、綠磷光材料和藍色熒光材料開發(fā)，以及生產工藝上均掌握核心專利。因此對于核心材料的突破、商業(yè)化應用、基礎理論的構建，國內的OLED發(fā)展仍需要進一步努力。在基礎研究領域，柔性顯示和有機激光是有機發(fā)光材料未來的兩個重要研究方向，這也是目前該領域的研究難點所在。為了實現(xiàn)超連續(xù)有機激光技術，有機材料的發(fā)光性能還需要大幅度的提升。有機材料的遷移率，高密度發(fā)光效率，能級特性，自發(fā)輻射放大特性等相比無機材料還存在巨大差距。新分子的設計不僅需要考慮其激子動力學，以提高材料的發(fā)光性能；另外目前已發(fā)展的材料體系對高電流密度的耐受能力依然較差，因此，還需要進一步發(fā)展電學穩(wěn)定性更好的發(fā)光材料。結合目前我國在OLED領域的研究進展，未來OLED相關的研究還需要進一步發(fā)展高遷移率發(fā)光材料，柔性透明電極材料及薄膜制備技術，大面積溶液法加工技術等也需要同步推進。

OFET 要達到工業(yè)實用化的標準，還需要面臨很多難題與挑戰(zhàn)。主要體現(xiàn)在有機光電功能半導體分子材料性能提升、可控大面積薄膜制備、多功能器件搭建三個方面。結合OFET優(yōu)勢拓展其應用，兼顧材料設計及新功能柔性電子器件方面，穩(wěn)定性好、高遷移率的有機半導體的有序陣列的構筑技術；在柔性襯底上的集成技術；提高有機半導體層可拉伸性以及制備本征可拉伸OFET的研究，應用于柔性屏體、仿生電子皮膚、仿生視覺系統(tǒng)、仿生神經(jīng)系統(tǒng)等；實現(xiàn)本征可拉伸有機晶體管的可自愈合性等，都將成為未來重要的研究方向。在材料設計方面，高性能的聚合物半導體材料的設計，除了開發(fā)新的給受體結構單元外，還需要進一步拓展新的骨架模型，即除D-A、D-A-A、A-A之外的新模型。在大面積薄膜制備領域，大面積、圖案化和均勻性是主要的障礙，開發(fā)新的適合有機材料的無損，高精度圖案化技術具有重要意義。大面積薄膜的均勻性則需要結合材料的溶解性和加工工藝進一步發(fā)展。在多功能器件搭建方面，OFET器件具有明顯優(yōu)勢。多功能材料組分在不同形貌下的光電特性傳輸模型等基礎理論需要進一步的發(fā)展以更好地指導功能器件的材料選擇及制備。

非富勒烯材料用于OPV得到了快速發(fā)展，光電轉化效率得到了快速提高。相比硅基太陽能電池，有機聚合物太陽能電池有望在5～10年內實現(xiàn)比肩的器件效率，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在制造成本和柔性半透明等方面。因此，其未來研究需要更加重視材料體系的研究和大面積及柔性器件的工藝開發(fā)。例如：發(fā)展太陽能電池串聯(lián)技術和三元共混有機太陽能電池。三元共混有機太陽能電池可以充分利用活性層材料互補優(yōu)勢，進而提高太陽能電池的整體性能。在未來的應用方面，開發(fā)半透明非富勒烯有機太陽能電池是一個重要的研究方向。用這種半透明非富勒烯太陽能電池替代傳統(tǒng)的建筑玻璃，通過這種全透明太陽能電池為建筑內部供電，在節(jié)省能源的同時更減少了太陽能電池板發(fā)電時所占用的土地。在長期的光輻照條件下的光電轉化，對有機材料體系和器件結構的穩(wěn)定性提出了更高的要求，未來對于該方面的研究不可忽視。

目前有機熱電材料的發(fā)展仍面臨著體系單一，特別是N型有機熱電材料摻雜效率、性能較低、摻雜穩(wěn)定性差、可重復性低等嚴峻挑戰(zhàn)。器件方面如高性能與超低溫柔性發(fā)電器件、超薄有機熱電制冷器件、面向人體熱和環(huán)境熱高效利用的可穿戴與便攜式有機熱電器件等都需要大量研究工作投入其中。

有機自旋電子學作為新興學科仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如自旋注入效率較低，電極與有機半導體分子材料界面復雜難控，如何精準調控界面提高自旋注入效率發(fā)展室溫OSV器件，以及大量優(yōu)異的有機半導體急切地需求應用于該研究方向。除此之外，有機半導體分子材料的光電功能特性以及熱電特性也有待被發(fā)掘并應用于自旋電子學研究中。

光電功能分子材料通過跨學科、跨領域以及跨部門深度融合，與其匹配的新應用、新產業(yè)將有不斷突破。預測和把握光電功能分子材料的未來發(fā)展方向，找出推動發(fā)展的著力點，將有著重要和深遠的指導意義。