氧化石墨烯及其復(fù)合材料對有機太陽能電池界面修飾研究.pdf

1、石墨烯具有十分卓越的物理、化學(xué)性質(zhì),近年來受到越來越多的關(guān)注。氧化石墨烯(GO)及其復(fù)合材料，作為石墨烯的衍生物，經(jīng)過一定處理后具有的優(yōu)良半導(dǎo)體性質(zhì)使其在有機太陽能電池界面修飾領(lǐng)域具有很大研究應(yīng)用潛力。由于傳統(tǒng)的有機太陽能電池界面修飾材料 PEDOT:PSS(聚3，4-乙撐二氧噻吩，PSS是聚苯乙烯磺酸鹽)一般有吸濕性、酸性以及不均勻電學(xué)性能等缺點，而GO在空氣中較為穩(wěn)定，此外，GO超薄薄膜易與有機太陽能電池活性層 P3HT(聚3-己基

2、噻吩，poly3-hexylthiophene):PCBM(富勒烯衍生物，[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)良好接觸。本論文利用一種簡單易行且對環(huán)境友好的制備方法制備 GO以及GO復(fù)合材料應(yīng)用于有機太陽能界面修飾。
　　具體工作內(nèi)容如下：
　　(1) GO作為空穴傳輸層(HTL)及氧化鈦納米粒子(TiO2 NPs)作電子傳輸層(ETL)修飾有機太陽能電池界面：本工作對傳統(tǒng)的

3、GO制備方法以及水熱法制備TiO2 NPs進行了改進，將兩種材料同時應(yīng)用于有機太陽能電池并制備結(jié)構(gòu)為ITO/GO/P3HT:PCBM/TiO2 NPs/Al的電池，本工作用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)表征電池各層薄膜的表面形貌，還引入了阻抗分析和Mott-Schottky分析解釋了有機太陽能電池的界面電阻變化，獲得了與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相近的電池效率(3.37％)以及更優(yōu)異的電池穩(wěn)定性(在高濕度環(huán)境下，1

4、80 h僅衰減至60%)。
　　(2)還原后的GO(RGO)與 TiO2NPs的復(fù)合材料作 ETL修飾有機太陽能電池界面：采用電化學(xué)沉積的方法合成了RGO作為參照，使用AFM、SEM等表征手段表征電池薄膜的表面形貌，并通過電化學(xué)性能測試手段測試了薄膜形成過程，在再采用一種新型的水熱法制備 RGO-TiO2 NPs復(fù)合材料，進行了一系列的表征，制備了結(jié)構(gòu)為 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/RGO-TiO2 NPs/A

5、l的電池，取得了1.62%的效率。
　　(3) GO作為 HTL在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用：本工作將 GO應(yīng)用到鈣鈦礦太陽能電池中，證實 GO能夠替代鈣鈦礦太陽能電池傳統(tǒng)的空穴材料，制備可工作的鈣鈦礦太陽能電池，為得到更適合作為電池材料的鈣鈦礦薄膜，采用AFM表征手段表征了兩種不同的鈣鈦礦薄膜信息，并通過測試其紫外吸收光譜信息，證實其與理論值較為匹配的能帶寬度，通過比較不同方法合成鈣鈦礦薄膜的合成過程，分別將GO應(yīng)用于兩種鈣鈦礦電