石墨烯基雜化材料的制備及其太陽(yáng)電池研究.pdf

1、以有機(jī)共軛聚合物為給體和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)為受體組成的雜化聚合物太陽(yáng)電池(HPSC)，將無(wú)機(jī)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(diǎn)和聚合物材料的質(zhì)量輕、柔性好、易成膜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ牡蛢r(jià)太陽(yáng)電池。本文開(kāi)展了石墨烯基雜化材料的生長(zhǎng)機(jī)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?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)通過(guò)一步溶劑熱法制備了由還原石墨烯(rGO)和CuInS2量子點(diǎn)(CuInS2-Q

2、Ds)三維聚集體組成的雜化材料(rGO/CuInS2-QDs)，并對(duì)雜化材料的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)物前驅(qū)液中的Cu2+陽(yáng)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(tuán)上，并在溶劑熱的條件下被還原為Cu+陽(yáng)離子;吸附的Cu+陽(yáng)離子作為成核點(diǎn)，結(jié)合溶液中的In3+和S2-離子，在GO表面原位生長(zhǎng)CuInS2量子點(diǎn)三維聚集體，同時(shí)GO被還原為還原態(tài)氧化石墨烯(rGO)，且CuInS2量子點(diǎn)聚集體的存在對(duì)氧化石墨烯的還原

3、起到了促進(jìn)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(diǎn)。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(dá)到1.5％;與相應(yīng)的純r(jià)GO相比，其可提供補(bǔ)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(shí)間和電子壽命均有顯著的提高，此外，電池的開(kāi)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(jí)差決定，同時(shí)受rGO中電子濃度的影響。
　　(3)通過(guò)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(dá)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