文档介绍：中国科学技术大学科学与社会”新生研讨课研究报告报告题目:石墨烯应用于太阳能电池小组组长:黄汝博小组成员:吴晨岩、徐运坤、曹翔宇导师姓名:谢毅 2015年工月3LH•、研究小组成员及其承担的主要工作学号姓名所在学院在研究和报告撰写中承担的主要工作PB14000725黄汝博少年班学院组织讨论及撰写研究报告PB14206087吴晨岩少年班学院收集整理了石墨烯性质、制备方法、石墨烯作为透明电极的具体应用等有关资料,完成了石墨烯用于透明电极的理论分析,撰写研究报告,并且是答辩的主讲人。PB14000638徐运坤少年班学院演示文稿制作PB14000533曹翔宇少年班学院文献调研QQ进度安排2014年12月确定研究题目2015年1月确定小组成员分工2015年4月汇总调研成果并开展讨论2015年5月3U屮期报告2015年5月中旬对中期报告中暴露的问题进行调整和补充2015年5月31日答辩三、摘要、关键词随着化石能源日渐枯竭,新能源的开发利用开始展现广阔的前景。石墨烯是由一层碳原了构成的二维碳纳米材料,它具有很多优良的物理和化学性质,很有希望应用于新一代的太阳能电池。木次课题中我们尝试将石墨烯应用于有机光伏电池以提高其发电效率。我们依次简单介绍了石墨烯的性质以及制备方法,具体分析了石墨烯作为太阳能电池透明电极的可行性,探讨了石墨烯作为有机光伏电池受体材料的应用。最后我们充分肯定了石墨烯应用于有机光伏电池的重大意义,并得出结论:石墨烯将随着有机光伏电池的推广而在这一领域发挥更大作用。关键词:石墨烯有机光伏电池透明电极电了受体材料研究报告一背景和目标随着全球对能源需求的日益增加,石油、煤炭、天然气等传统能源日益枯竭,,相当于目前世界上所冇可用能源的几万倍。因此太阳能的利用,尤其是直接利用太阳辐射转变为电能的太阳能电池的应用,特别受人关注。无机太阳能电池能量转化效率可以轻松突破15%,但是由于硅材料具有较高成本,使其发展大受限制。而对于聚合物光伏器件,由于其具冇较低的材料和制作成本、良好的机械性能和柔韧性、化学结构的可操作性使其变得非常有潜力。石墨烯具有较高的载流子迁移率和良好的可见光透过率,在异质结电池的电子受体材料和光染料敏化电池的对电极材料屮均有应用前景。木文中我们致力于分析石墨烯应用于冇机光伏电池从而提高其光电转化效率的可行性。二正文石墨烯的性质图1石墨烯分了结构示总图2004年,Geim研究小组[1]采用胶带剥离法首次制备出稳定的石墨烯,引发了人们对石墨烯材料的空询关注•石墨烯具冇优异的材料性能,单原子层石墨烯材料理论[2]高达200000cm2/(V-s)的半导体本征迁移率,,热传导率约为5000W/(m•k),%,,主要取决于石墨烯的分了结构•它是一种sp2杂化C原了形成的六边形二维网格结构不断扩展得到的单层、两层或多层(小于10层)材料,英结构如图1所示no从早期的微机械剥离法,到现在己经工业化的化学气相沉淀法(CVD),石墨烯的制备方法[3-7]很多,主要有以下几种:氧化还原法此制备方法是较为常见的一种,国外许多科学家己经对这方而做了大量的研究。氧化石墨法利用了石墨氧化前后亲水性的以及层间距的变化。石墨本身是一种憎水性物质,氧化后产生大量的竣基、轻基等官能团,使其成为一种亲水性物质。氧化的办法一般有3种:Standenmaier法、Brodie法、Hummer法。大量官能团的存在使得氧化石墨很容易与一些化学物质发生反应,产生改性石墨,这种有机改性可以让氧化石墨表面从亲水性变成了亲油性,表而能降低,从而提高与聚合物Z间的相容性,增强粘结性。同时右墨氧化后,其间距变大,-。最后将氧化石墨烯萃取并还原,即可以的得到石墨烯。此种办法弊端在于完全氧化的石墨并不能还原彻底,导致一些物理和化学性能损失,尤其在导电性方而。但是由于操作简单,成本较低,因此可以工业应用,市场前景非常广阔。微机械剥离法这是发现石墨烯的最早的办法。主要运用等离子刻蚀技术,早先国外的Lu[3]国内的刘首鹏[4]利用等离子针尖以及原子力显微镜,先后产生并观测到纳米级别的多层石墨烯。单层石墨烯也是由英国曼彻斯特大学的Gcim[5]和他的同事通过此方法发现的。他们在1mm厚的高定向热解石墨表而用氧等离子干蚀刻蚀出宽20Hm-2mm,深5um的槽道,然后将Jt用光刻胶固定在玻璃衬底上,再用一种特殊胶带进行反复剥离。不断重复这一过程,将多余的高定向热解石墨(HOPG)去除,就