石墨烯基雜化材料的制備及其太陽電池研究.pdf

1、以有機共軛聚合物為給體和無機半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)為受體組成的雜化聚合物太陽電池(HPSC)，將無機材料的吸收可調(diào)性好、電荷遷移率高和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點和聚合物材料的質(zhì)量輕、柔性好、易成膜等優(yōu)點結(jié)合在一起，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ牡蛢r太陽電池。本文開展了石墨烯基雜化材料的生長機理及基于石墨烯基雜化材料的HPSC電池性能的研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)通過一步溶劑熱法制備了由還原石墨烯(rGO)和CuInS2量子點(CuInS2-Q

2、Ds)三維聚集體組成的雜化材料(rGO/CuInS2-QDs)，并對雜化材料的生長機理進行了研究。我們發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)物前驅(qū)液中的Cu2+陽離子主要吸附在氧化石墨烯(GO)表面的環(huán)氧基/羥基官能團上，并在溶劑熱的條件下被還原為Cu+陽離子;吸附的Cu+陽離子作為成核點，結(jié)合溶液中的In3+和S2-離子，在GO表面原位生長CuInS2量子點三維聚集體，同時GO被還原為還原態(tài)氧化石墨烯(rGO)，且CuInS2量子點聚集體的存在對氧化石墨烯的還原

3、起到了促進作用。
　　(2)以rGO/CuInS2-QDs雜化材料和聚合物MEH-PPV組成的共混物復(fù)合膜為光活性層，制備了HPSC電池器件，研究了電池的電子產(chǎn)生和傳輸特點。結(jié)果表明，rGO/CuInS2-QDs雜化材料是一種有效的雜化受體材料，電池的能量轉(zhuǎn)換效率達到1.5％;與相應(yīng)的純rGO相比，其可提供補充光吸收，能增加聚合物激子的界面分離效率，電池的電子傳輸時間和電子壽命均有顯著的提高，此外，電池的開路電壓主要是由rGO的功

4、函和MEH-PPV的最高已占分子軌道之間的能級差決定，同時受rGO中電子濃度的影響。
　　(3)通過一步溶劑熱法合成了由rGO和Mn3O4納米顆粒組成的雜化材料（rGO/Mn3O4），并與聚合物MEH-PPV共混制備了HPSC電池，電池的能量轉(zhuǎn)換效率達到1.04％。結(jié)果表明，隨著Mn3O4含量的增加，在rGO表面的Mn3O4納米顆粒由分散狀態(tài)逐漸形成三位聚集體，但是電池的光電轉(zhuǎn)換性能降低;后者主要是由于Mn3O4納米顆粒導(dǎo)電性較差