GO-rr-P3Ht-CdS三元異質(zhì)結(jié)材料的制備及光電性能研究.pdf

1、有機-無機異質(zhì)結(jié)太陽能電池以其低廉的成本、較好的柔韌性、較高的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)得到廣泛研究。本論文以高規(guī)整聚3-己基噻吩(rr-P3HT)作為電子給體材料，硫化鎘(CdS)無機半導(dǎo)體作為電子受體材料，并引入具有較高電導(dǎo)率的石墨烯片層作為電子的導(dǎo)體材料，將rr-P3HT以共價鍵的形式接枝到氧化石墨烯(GO)上，得到GO-rr-P3HT接枝材料，然后將CdS原位合成負載在GO-rr-P3HT接枝材料的表面，最終得到了GO-rr-P3HT-C

2、dS三元異質(zhì)結(jié)材料，并通過組裝太陽能電池，研究其光電性能。
　　首先以2，5-二溴-3己基噻吩作為單體，利用格氏置換法(GRIM)合成了具有高規(guī)整度的聚3-己基噻吩（rr-P3HT），研究了Ni(dppp)Cl2引發(fā)劑的不同含量對rr-P3HT的分子量、分子量分布以及規(guī)整度的影響，利用紅外、拉曼、核磁、紫外等手段對其結(jié)構(gòu)和性能進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當引發(fā)劑含量在0.1wt％-8％之間時，隨著引發(fā)劑含量的增多，分子量下降，分子量分布增

3、大，規(guī)整度減小，其紫外吸收峰也發(fā)生了藍移。
　　然后將rr-P3HT進行羥基化，氧化石墨烯(GO)酰氯化，二者通過酯化反應(yīng)獲得了GO-rr-P3HT接枝材料，通過紅外、XPS、循環(huán)伏安等手段對其結(jié)構(gòu)性能進行了分析研究，證明了rr-P3HT對GO的成功接枝，且rr-P3HT的分子量對GO-rr-P3HT的光電性能也產(chǎn)生了很大影響。并將CdS量子點以原位合成的方式負載于GO-rr-P3HT接枝材料表面，獲得了GO-rr-P3HT-Cd

4、S三元異質(zhì)結(jié)材料，通過TEM、XRD的手段，發(fā)現(xiàn)CdS量子點的尺寸為4nm左右，為立方閃鋅礦晶型，紫外研究發(fā)現(xiàn)GO和CdS的引入均使rr-P3HT得紫外吸收峰發(fā)生偏移。
　　最后以rr-P3HT/CdS、 GO/rr-P3HT/CdS、 GO-rr-P3HT/CdS、GO-rr-P3HT-CdS作為活性層材料組裝成太陽能電池，研究了rr-P3HT分子量以及不同的活性層材料對太陽能電池的光電性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著rr-P3HT分子量的

5、增加，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率顯著增加，以GO-rr-P3HT-CdS三元異質(zhì)結(jié)太陽能電池為例，分子量的增加使其光電轉(zhuǎn)化效率提高了223％。與不同活性層材料組裝的太陽能電池相對比，發(fā)現(xiàn)石墨烯的引入有效的提高了太陽能電池的光電性能，而且rr-P3HT在石墨烯的接枝以及CdS顆粒的原位負載更加有效的提高了太陽能電池的開路電壓、短路電流、光電轉(zhuǎn)化效率等，使得GO-rr-P3HT-CdS的光電轉(zhuǎn)化效率高達0.20％，與rr-P3HT/CdS太陽