本文關(guān)鍵詞：石墨烯量子點的可控制備及其光伏器件應(yīng)用的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種新型零維碳納米材料，石墨烯量子點由于量子限域和尺寸、邊緣效應(yīng)所帶來的獨特的熱載流子注入能力和上轉(zhuǎn)換發(fā)光能力，使其在光電子領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而且，使用石墨烯量子點的太陽能電池的效率在理論上具有超過Shockley-Queisser限制的可能。然而由于石墨烯量子點的大規(guī)�？煽刂苽渖袥]有得到很好的解決，而且關(guān)于其帶隙與發(fā)光機理的研究仍處于激烈的討論當(dāng)中，所以目前石墨烯量子點在光伏能源應(yīng)用領(lǐng)域的研究并不多。 本論文主要研究了石墨烯量子點的水熱法制備及其在硅基太陽能電池領(lǐng)域里面的應(yīng)用。 一、石墨烯量子點的水熱法制備及表征 水熱法是制備石墨烯量子點比較常用的一種方法，它以微米級的氧化石墨烯碎片為原料，經(jīng)過酸氧化超聲及水熱還原自上而下得到尺寸較小的石墨烯量子點。這種方法制備的石墨烯量子點，尺寸分布相對集中而且可以通過不同的超聲時間調(diào)整產(chǎn)物的尺寸分布，而它的帶隙與發(fā)光特性都存在很強的尺寸依賴性。另外，水熱法制備的石墨烯量子點因其表面含有較多含氧官能團而具有較高的反應(yīng)活性，從而為下一步的表面功能化提供了可能。 二、石墨烯量子點硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池的研究 通過簡單地溶液法形成的石墨烯量子點硅異質(zhì)結(jié)器件，由于石墨烯量子點較寬的帶隙及其與硅導(dǎo)帶相比較大的EC-LUMO差值，有效的抑制了界面處載流子的復(fù)合。在Au電極和n-Si之間插入一層GQDs，避免了由于電極與Si直接接觸而形成的硅金屬化合物，而且石墨烯量子點作為電子阻擋層減小了載流子在陽極的復(fù)合，提高了器件的開路電壓和短路電流，因而獲得了一個相對較高的效率。同時我們研究了晶體硅不同表面修飾及其不同厚度與不同尺寸分布石墨烯量子點對器件性能的影響，分析了器件的能帶結(jié)構(gòu)并對器件的機理有了初步的認(rèn)識，這種簡單有效的構(gòu)建異質(zhì)結(jié)器件的方法為今后石墨烯量子點異質(zhì)結(jié)器件的研究提供了可能。 三、摻雜石墨烯量子點的有機無機雜化光伏器件的研究 基于高透明導(dǎo)電聚合物PEDOT:PSS的硅基雜化異質(zhì)結(jié)器件的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，目前這種雜化器件的效率普遍能達(dá)到10%以上。然而PEDOT:PSS只能作為空穴傳輸層在器件中發(fā)揮作用，當(dāng)摻入石墨烯量子點以后，就形成了一種將兩者優(yōu)異特性結(jié)合在一起的高導(dǎo)電復(fù)合物薄膜，這種薄膜既可以充當(dāng)空穴傳輸層，又能夠作為電子阻擋層，而且薄膜的電導(dǎo)率很高，，載流子的分離與傳輸也十分的快速有效�；谶@種結(jié)構(gòu)的雜化異質(zhì)結(jié)器件的開路電壓和短路電流都相對比較高，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)12.55%。這為未來低成本、高效率太陽能電池的研發(fā)提供了新的機遇。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯量子點 異質(zhì)結(jié) 太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O613.71;TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-38
• 1.1 引言10-12
• 1.2 石墨烯量子點概述12-30
• 1.2.1 石墨烯量子點的制備和表征13-20
• 1.2.2 石墨烯量子點的性能及應(yīng)用研究20-30
• 1.3 太陽能電池概述30-33
• 1.3.1 太陽能電池的原理及分類30-31
• 1.3.2 太陽能電池的主要性能參數(shù)31-33
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容及意義33-34
• 參考文獻(xiàn)34-38
• 第二章 石墨烯量子點的制備和表征38-47
• 2.1 引言38-39
• 2.2 石墨烯量子點的制備39-42
• 2.2.1 氧化石墨烯的制備39-40
• 2.2.2 石墨烯量子點的水熱法制備40-42
• 2.3 石墨烯量子點的表征42-45
• 2.3.1 GQDs 的 TEM 表征42-43
• 2.3.2 GQDs 的紫外可見吸收表征43
• 2.3.3 GQDs 的紅外及拉曼表征43-44
• 2.3.4 GQDs 的 PL 及 PLE 表征44
• 2.3.5 GQDs 的表征所用儀器設(shè)備44-45
• 2.5 本章小結(jié)45
• 參考文獻(xiàn)45-47
• 第三章 基于石墨烯量子點/平面硅的異質(zhì)結(jié)太陽能電池47-61
• 3.1 引言47-48
• 3.2 實驗部分48-50
• 3.2.1 實驗材料和設(shè)備48
• 3.2.2 器件制備與表征48-50
• 3.3 結(jié)果與討論50-58
• 3.3.1 不同表面修飾對器件性能的影響50-52
• 3.3.2 不同結(jié)構(gòu)器件性能的對比52-56
• 3.3.3 不同厚度與不同尺寸分布 GQDs 對器件性能的影響56-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 第四章 摻雜石墨烯量子點 PEDOT:PSS 有機/無機雜化太陽能電池性能的研究61-71
• 4.1 引言61-63
• 4.2 實驗部分63-64
• 4.2.1 實驗材料和設(shè)備63
• 4.2.2 器件制備與表征63-64
• 4.3 結(jié)果與討論64-69
• 4.3.1 不同 GQDs 摻雜含量對器件性能的影響64-66
• 4.3.2 經(jīng)過工藝優(yōu)化后的器件性能研究66-69
• 4.4 本章小結(jié)69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 第五章 結(jié)論71-73
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文73-74
• 致謝74-75

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本文編號：261543