石墨烯材料在本体异质结太阳电池中的研究进展.pdf

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1、第41卷第3期应用化工V01．41No．32012年3月AppliedChemicalIndustryMar．2012石墨烯材料在本体异质结太阳电池中的研究进展张佳，薛敏钊，朱园园，张青，刘燕刚(上海交通大学化学化工学院，上海200240)摘要：总结了近年来功能化石墨烯在本体异质结太阳电池(BHJ—SCs)中的研究进展。针对石墨烯在不同结构层’中的应用分别进行了阐述，主要介绍石墨烯作为透明阳极导电层材料和活性层材料在BHJ—SCs中的应用。关键词：石墨烯；异质结太阳电池(am．SCs)；透明电极；活性层中图分类号：TQ127．11；TB332文献标识码：A文章编号：1

2、671—3206(2012)03—0491—07ApplicationofgrapheneinbulkheterojunctionsolarcellsZHANGJia，XUEMin—zhao，ZHUYuan—yuan，ZHANG昭，LIUYah一(SchoolofChemist~andChemicalTechnology，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghm200240，China)Abstract：Therecentdevelopmentofgrapheneinthebulkheterojunctiontsolarceils(BHJ—

3、SOs)wasre-viewed．TheapplicationofgrapheneindifferentlayersoftheBHJ—SCswasdescribedrespectively。Particu—larly，thegraphenebeingusedasthetransparentelectrodesandtheactivematerialsintheBHJ-SCswereintroducedindetail．Keywords：graphene；bulkheterojunctionsolarceils(BHJ—SCs)；transparentelectrode

4、；activelayer石墨烯是由碳原子间的共价键结合的二维平面这种具有单质结结构的光伏器件进行研究，但器件结构，碳原子间以sp结合形成一个密集的蜂窝状的转化率一直低于0．1％2J。直到1986年，邓青云晶格结构，是目前世界上最薄的二维材料，其厚度仅博士得到的双层异质结结构的有机太阳能电池能量为0．35nm，这种特殊结构使石墨烯表现出许多优转换效率接近1％_3，有机给体／受体异质结型太阳异性质，如石墨烯的强度可达130GPa(是钢的100电池让人们看到了新能源的希望。直到今天，以聚多倍)，热导率可达5000W／(m·K)，载流子迁移合物／富勒烯衍生物制备的BHJ．OS

5、Cs的效率已达率达15000em／(V·S)，还具有室温量子霍尔效到8％以上J，异质结太阳电池无疑已经进入了一应及二维Dirac．femi效应等特殊性质。个新的发展纪元。石墨烯凭借其优良的性能，目前已引起了科学石墨烯在BHJ．SCs中的应用已越来越广泛，利界的广泛兴趣，并在诸多领域都有广泛的潜在应用用其优良的导电性能，人们把目光主要集中在了导价值，如作为燃料敏化电池的电极材料、超级电容器电电极材料、P型材料以及界面层材料等。本文结的电极材料、液晶显示器、触摸屏技术领域等。由于合目前本体异质结太阳电池的研究，将石墨烯的应石墨烯具有良好的电学性能，作为有机光伏器件中用主要

6、分为以下几点阐述：①替代ITO等金属氧化的新材料，石墨烯让人们看到了未来新能源的希望。物作为透明光电薄膜材料；②通过掺杂提高n型、P型有机半导体在电池器件中的性能；③空穴传导材以有机小分子、聚合物等有机材料制作的太阳电池，具有体积小质量轻、造价低生产工艺简单、污料的初步研究。染小、便于大面积生产等特点，早在1959年以单晶1石墨烯材料在本体异质结太阳电池中的葸为有机光伏电池就已经出现，电池的光伏电压只应用有200mV且效率极低J。之后很多年，人们也对石墨烯的结构见图1，有机电池的结构见图2。收稿日期：2012-01．11修改稿日期：2012-02。10基金项目：上海航

7、天基金(2009-0403)作者简介：张佳(1987一)，女，河南焦作人，上海交通大学在读硕士研究生，师从薛敏钊副教授，主要从事石墨烯光电材料的研究。电话：02l一54743270，E—daail：tujiajiahello@163．corn通讯联系人：薛敏钊，男，副教授，硕士生导师，主要从事有机太阳电池器件的研究。E—mail：mzxu~~@sjtu．edu．en492应用化工第4l卷以rGO为阳极导电材料的器件(结构见图5)发现，器件的效率和透光率有很大的关系：当rGO电极的透光率大于65％时，电池效率主要取决于电荷传输效率；而当透光率低于65％