氧化石墨烯及其復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、化學性質,近年來受到越來越多的關注。氧化石墨烯(GO)及其復合材料，作為石墨烯的衍生物，經(jīng)過一定處理后具有的優(yōu)良半導體性質使其在有機太陽能電池界面修飾領域具有很大研究應用潛力。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復合材料應用于有機太陽能界面修飾。
　　具體工作內容如下：
　　(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，將兩種材料同時應用于有機太陽能電池并制備結構為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)結構相近的電池效率(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的復合材料作 ETL修飾有機太陽能電池界面：采用電化學沉積的方法合成了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復合材料，進行了一系列的表征，制備了結構為 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用：本工作將 GO應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應用于兩種鈣鈦礦電