氧化石墨烯分子調控應用于聚合物太陽能電池.pdf

1、由于其合適的光電性能及良好的化學穩定性，氧化石墨烯（GO）已被用作界面層材料以制備高效和穩定的聚合物太陽能電池器件。但氧化石墨烯的氧化程度對其光電性能的影響長期以來為人所忽視。在用強氧化劑氧化石墨制備氧化石墨烯的過程中，通過改變氧化劑的投入量，我們合成了一系列不同氧化程度的氧化石墨烯。隨著材料氧化程度的提高，更多的含氧基團接枝到石墨片層上，同時，石墨片層上也引入了更多的缺陷，這導致了氧化石墨烯功函數提高和電導率的下降。與此同時，隨著氧化

2、程度的提高，氧化石墨烯片層剝離地更加充分，使得其分散性和成膜性得到極大的改善。通過對氧化石墨烯的氧化程度進行合適地調控，我們制備得到高電導率、合適的功函數以及成膜性良好的氧化石墨烯材料，最終制備的氧化石墨烯做空穴傳輸層的太陽能電池器件性能達到和傳統的PEDOT:PSS器件相當的水平。
　　之后，我們又設計和合成了氟原子功能化的還原氧化石墨烯（F-rGO），以用做空穴傳輸層制備聚合物太陽能電池。合成的F-rGO在不加分散劑時，即能夠

3、在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中形成良好的分散，保證了其良好的材料可加工性。還原過程中，氧化石墨烯片層上的C=C共軛結構得到部分的恢復，使得材料的電導率提高，進而提高了光伏器件的短路電流（14.04提高到14.78mA cm-2）；由于高電負性的氟原子的摻雜，使得F-rGO具有比GO（4.9eV）更高的功函數（5.1eV），能夠更好地匹配活性層給體（PTB7-Th）的HOMO能級（5.22eV），使得器件的開路電壓得到提高（0.793