石墨烯量子點(diǎn)的可控制備及其光伏器件應(yīng)用的研究.pdf

1、作為一種新型零維碳納米材料,石墨烯量子點(diǎn)由于量子限域和尺寸、邊緣效應(yīng)所帶來的獨(dú)特的熱載流子注入能力和上轉(zhuǎn)換發(fā)光能力,使其在光電子領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而且,使用石墨烯量子點(diǎn)的太陽能電池的效率在理論上具有超過Shockley-Queisser限制的可能。然而由于石墨烯量子點(diǎn)的大規(guī)?？煽刂苽渖袥]有得到很好的解決,而且關(guān)于其帶隙與發(fā)光機(jī)理的研究仍處于激烈的討論當(dāng)中,所以目前石墨烯量子點(diǎn)在光伏能源應(yīng)用領(lǐng)域的研究并不多。本研究主要內(nèi)容包括：

2、r>　?、攀┝孔狱c(diǎn)的水熱法制備及表征。水熱法是制備石墨烯量子點(diǎn)比較常用的一種方法,它以微米級的氧化石墨烯碎片為原料,經(jīng)過酸氧化超聲及水熱還原自上而下得到尺寸較小的石墨烯量子點(diǎn)。這種方法制備的石墨烯量子點(diǎn),尺寸分布相對集中而且可以通過不同的超聲時(shí)間調(diào)整產(chǎn)物的尺寸分布,而它的帶隙與發(fā)光特性都存在很強(qiáng)的尺寸依賴性。另外,水熱法制備的石墨烯量子點(diǎn)因其表面含有較多含氧官能團(tuán)而具有較高的反應(yīng)活性,從而為下一步的表面功能化提供了可能。
　　

3、⑵石墨烯量子點(diǎn)硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池的研究。通過簡單地溶液法形成的石墨烯量子點(diǎn)硅異質(zhì)結(jié)器件,由于石墨烯量子點(diǎn)較寬的帶隙及其與硅導(dǎo)帶相比較大的EC-LUMO差值,有效的抑制了界面處載流子的復(fù)合。在Au電極和n-Si之間插入一層GQDs,避免了由于電極與Si直接接觸而形成的硅金屬化合物,而且石墨烯量子點(diǎn)作為電子阻擋層減小了載流子在陽極的復(fù)合,提高了器件的開路電壓和短路電流,因而獲得了一個(gè)相對較高的效率。同時(shí)我們研究了晶體硅不同表面修飾及其不同

4、厚度與不同尺寸分布石墨烯量子點(diǎn)對器件性能的影響,分析了器件的能帶結(jié)構(gòu)并對器件的機(jī)理有了初步的認(rèn)識,這種簡單有效的構(gòu)建異質(zhì)結(jié)器件的方法為今后石墨烯量子點(diǎn)異質(zhì)結(jié)器件的研究提供了可能。
　?、菗诫s石墨烯量子點(diǎn)的有機(jī)無機(jī)雜化光伏器件的研究。基于高透明導(dǎo)電聚合物 PEDOT:PSS的硅基雜化異質(zhì)結(jié)器件的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展,目前這種雜化器件的效率普遍能達(dá)到10％以上。然而PEDOT:PSS只能作為空穴傳輸層在器件中發(fā)揮作用,當(dāng)摻入石墨烯