石墨烯量子点在光伏器件方面的应用研究

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1、4.8eV5.2eVh+i石墨烯量子点在光伏器件方面的应用研宄1、石墨烯量子点的基本介绍2010年诺贝尔物理学奖的主题：石墨烯，被评审委员称为“完美原子晶体”。其是由单层碳原子排列成的二维蜂窝状的晶体结构，是构建其他维数碳质材料的基本单元，比如包裹成零维富勒烯，卷起形成一维碳纳米管或者层层堆叠构成三维石墨。1因为石墨烯是零带隙材料，几乎不可能观察到苏发光特性，这也就限制了其在光电子领域的应用，然而石墨烯具有无限大的激子波尔半径，在有限尺寸的石墨烯中，量子局限效应就会很明显，可以通过改变其尺寸来调节带隙.石墨烯量

2、子点(GQDs)，2具有显著的量子限制和边缘效应，表现出低毒性、优良的溶解性、化学惰性、稳定的光致发光特性、更好的表面接枝，所以在光电器件、传感器和生物成像等领域有很大的应用。本文主要介绍石墨烯量子点作为电子受主材料和染料敏化剂在光伏器件中的作用。2、有机光伏器件2.1GQDS基聚合物太阳能电池有机聚合物太阳能电池是一种混合异质结电池，光照射时，给体材料产生电子空穴对，然后在给体和受体交界面分离，电子和空穴分别传导到两个电极形成电流.受体主要用于电子分离和传输。量子在超越Shockley-Queissar限制，

3、尺寸调制光学响应等具有潜质优势，在光伏器件改革屮发挥重要的作用。零维GQDs是从二维石墨烯变换而来，除了具有突出的电子输运性质，还有大的比表面积，高的迁移率和可调的带隙等优点，可以作为光伏器件中的电子受主材料。⑻A1P3HT:GQDs(b)ITOP3HT3.5eV

4、hvGQDsA1e*1e14.2e4.3eV4.4eVPEDOT:PSSITO"图1(a)聚合物光伏单元框图和(b)能级示意图34.8eV5.2eVh+i石墨烯量子点在光伏器件方面的应用研宄1、石墨烯量子点的基本介绍2010年诺贝尔物理学奖的主题：

5、石墨烯，被评审委员称为“完美原子晶体”。其是由单层碳原子排列成的二维蜂窝状的晶体结构，是构建其他维数碳质材料的基本单元，比如包裹成零维富勒烯，卷起形成一维碳纳米管或者层层堆叠构成三维石墨。1因为石墨烯是零带隙材料，几乎不可能观察到苏发光特性，这也就限制了其在光电子领域的应用，然而石墨烯具有无限大的激子波尔半径，在有限尺寸的石墨烯中，量子局限效应就会很明显，可以通过改变其尺寸来调节带隙.石墨烯量子点(GQDs)，2具有显著的量子限制和边缘效应，表现出低毒性、优良的溶解性、化学惰性、稳定的光致发光特性、更好的表面接

6、枝，所以在光电器件、传感器和生物成像等领域有很大的应用。本文主要介绍石墨烯量子点作为电子受主材料和染料敏化剂在光伏器件中的作用。2、有机光伏器件2.1GQDS基聚合物太阳能电池有机聚合物太阳能电池是一种混合异质结电池，光照射时，给体材料产生电子空穴对，然后在给体和受体交界面分离，电子和空穴分别传导到两个电极形成电流.受体主要用于电子分离和传输。量子在超越Shockley-Queissar限制，尺寸调制光学响应等具有潜质优势，在光伏器件改革屮发挥重要的作用。零维GQDs是从二维石墨烯变换而来，除了具有突出的电子输

7、运性质，还有大的比表面积，高的迁移率和可调的带隙等优点，可以作为光伏器件中的电子受主材料。⑻A1P3HT:GQDs(b)ITOP3HT3.5eV

8、hvGQDsA1e*1e14.2e4.3eV4.4eVPEDOT:PSSITO"图1(a)聚合物光伏单元框图和(b)能级示意图3图1(a)是GQDs基块材异质结聚合物太阳能电池的示意图，3功能GQDs是用电化学方法直接制备的，均一尺寸为3-5nm,具冇绿色发光特性，在水中几个月都不会发生变化，即具有很高的稳定性。通过X射线衍射和X射线光电子能谱分析发现，与石墨烯薄膜

9、相比，GQDs在25°有个比较宽的(002)衍射峰，说明电化学过程在GQDs表而引入了更多的活性空位，有更紧密的层间距。从Raman光谱中得到，无序D带与结晶G带的相对强度只有0.5,与高质量的石墨烯纳米带相似，证明丫GQDs的高质量和电化学制备方法的可行性。与单纯的P3HT器件和比，GQD基器件的短路电流，开路电压，填充因数和能量转换效率整体有所增强。一般情况K，有机半导体屮激子寿命和迁移率受辐射和非辐射衰减的限制，只有在p-n结附近产生的激子会引发电荷。所以在纯的P3HT中，聚合物中电子迁移率很小，而II缺

10、乏光生激子分离的界面，光电流就比较小，但是在P3HT：GQDs基器件中，GQDs为的p-n界面的形成提供了大的表面积，其内建电势(阁1(b))有利于电子的收集，还有GQDs高的电子迁移率等，这都促使了GQDs基太阳能电池性能的提高。另外还可以通过调节GQDs的浓度，退火温度和周期，活性层的厚度进一步改善器件性能。2.2染料敏化太m能电池SemiconductorSubstrateEle