核/殼量子點-功能化富勒烯衍生物光伏新材料特性研究

《核/殼量子點-功能化富勒烯衍生物光伏新材料特性研究》是依託華南理工大學，由曾和平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：核/殼量子點-功能化富勒烯衍生物光伏新材料特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曾和平
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

尋求最佳的光能轉化效率是太陽能套用中的關鍵，探求具有更高電荷分離效率和穩定性的光伏材料是熱點課題；本項目設計與合成具有低頻寬和低HOMO能級的新光伏材料，通過納米技術提高電子和空穴的流動性,在促進電荷轉移的同時保證良好的填充因子；利用量子點的光生多電子，形貌和量子尺寸的可控合成等特性，降低帶隙，使其吸收譜帶和太陽光譜具有更好的匹配，以提高光能轉化效率；設計合成功能化富勒烯在增加光吸收的同時保證激子的有效遷移；太陽光譜的最大光強在700nm左右,組裝不同禁頻寬度的核/殼量子點-功能化富勒烯衍生物材料，提高光譜的回響範圍；用紫外可見光譜，螢光分析法，循環伏安法，掃描電鏡等研究核/殼量子點-功能化富勒烯衍生物的光伏特性。

結題摘要

合成了十種富勒烯衍生物I~X，並通過紅外、核磁和質譜確認了各產物的結構。在乙酸乙酯-石油醚溶液中獲得了2c的單晶，用X射線單晶衍射法測定了其晶體結構。 研究了各目標化合物的紫外和螢光光譜，發現在化合物官能團硝基與苄基的引入，對其吸收峰和發射峰均有不同程度的影響：在紫外光譜中兩種官能團均使吸收峰藍移；在螢光光譜中苄基使發射峰藍移而硝基使發射峰紅移。用循環伏安法測定了產物的電化學性質，結果表明，與參比化合物C60相比還原電位發生了負移，更容易形成電子受體。 用納秒和飛秒雷射研究了化合物的光限幅性質，結果表明化合物I和II的納秒光限幅性質明顯，而III則觀察不到光限幅現象，說明化合物中硝基的引入不利於光限幅效應。 分別以FTO/TiO2/富勒烯衍生物/CdSe作為光陽極，以FTO/Pt作為對電極，以I3−/I− 作為電解質組裝成量子點-染料敏化的太陽能電池，測定其電池性能參數（開路電壓、短路電流、填充因子）以及總效率，發現各電池的總效率比較小，分析其影響因素可能有薄膜、量子點、電解質以及測試儀器等。 組裝了以C60， Im-C60，Bn- Im-C60為敏化劑的太陽能電池和以CdSe，Im-C60- CdSe，Bn- Im-C60- CdSe為敏化劑的量子點雜化的太陽能電池。對照結果發現：核殼結構的引入增加了電池的短路電流、開路電壓，從而增加了它的能量轉化效率。因為單個的量子點顆粒容易受到雜質和晶格缺陷的影響，存在大量的非輻射複合中心。在核CdSe QDs上製備C60衍生物的保護殼，可以去除量子點的表面缺陷，為電子的遷移提供順暢的通道，增加核的物理穩定性和光穩定性。而且，CdSe-C60複合簇的η高於CdSe和C60膜，這不僅與CdSe和C60單個組分有關，還反應了二者間的最佳協同作用。