氧化石墨烯分子調(diào)控應(yīng)用于聚合物太陽能電池.pdf

1、由于其合適的光電性能及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，氧化石墨烯（GO）已被用作界面層材料以制備高效和穩(wěn)定的聚合物太陽能電池器件。但氧化石墨烯的氧化程度對其光電性能的影響長期以來為人所忽視。在用強(qiáng)氧化劑氧化石墨制備氧化石墨烯的過程中，通過改變氧化劑的投入量，我們合成了一系列不同氧化程度的氧化石墨烯。隨著材料氧化程度的提高，更多的含氧基團(tuán)接枝到石墨片層上，同時，石墨片層上也引入了更多的缺陷，這導(dǎo)致了氧化石墨烯功函數(shù)提高和電導(dǎo)率的下降。與此同時，隨著氧化

2、程度的提高，氧化石墨烯片層剝離地更加充分，使得其分散性和成膜性得到極大的改善。通過對氧化石墨烯的氧化程度進(jìn)行合適地調(diào)控，我們制備得到高電導(dǎo)率、合適的功函數(shù)以及成膜性良好的氧化石墨烯材料，最終制備的氧化石墨烯做空穴傳輸層的太陽能電池器件性能達(dá)到和傳統(tǒng)的PEDOT:PSS器件相當(dāng)?shù)乃健?br>　　之后，我們又設(shè)計和合成了氟原子功能化的還原氧化石墨烯（F-rGO），以用做空穴傳輸層制備聚合物太陽能電池。合成的F-rGO在不加分散劑時，即能夠

3、在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中形成良好的分散，保證了其良好的材料可加工性。還原過程中，氧化石墨烯片層上的C=C共軛結(jié)構(gòu)得到部分的恢復(fù)，使得材料的電導(dǎo)率提高，進(jìn)而提高了光伏器件的短路電流（14.04提高到14.78mA cm-2）；由于高電負(fù)性的氟原子的摻雜，使得F-rGO具有比GO（4.9eV）更高的功函數(shù)（5.1eV），能夠更好地匹配活性層給體（PTB7-Th）的HOMO能級（5.22eV），使得器件的開路電壓得到提高（0.793