微乳液法合成Ⅱ—Ⅵ族半导体纳米晶及其在聚合物光电池中的应用

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聚合物薄膜太阳光电池由于具有加工方便、成本低廉、可制备弯曲和大面积器件的优点,引起了研究者们普遍的关注。但目前其仅为5%的能量转化效率,很难与无机硅太阳光电池相比拟,难以市场商品化。聚合物和C60类化合物材料载流子迁移率低是约束电池效率提高的重要因素,通过引入高电子迁移率的无机半导体纳米材料,使聚合物与纳米材料形成给体/受体微相分离互穿导电网络结构,是解决聚合物材料载流子迁移率低的一个重要研究方向。 纳米晶由于具有量子尺寸效应,且尺寸可控,从而可以调控纳米晶的光吸收带。引入油酸作为表面活性剂,采用微乳液法通过长链羧酸镉盐与Se粉的氧化还原反应,成功制备出粒径可控的闪锌矿结构CdSe纳米粒子,并系统研究了前驱体镉盐的链长、前驱体浓度、油酸浓度和反应温度对纳米晶粒径和光电性能的影响,初步探讨了CdSe纳米晶的生长过程和生长机理,进一步优化了CdSe纳米晶的形状、尺寸和光电性能,为能有效地提高共混器件的性能提供了依据。将CdSe纳米晶表面修饰后与聚合物MEH-PPV共混制成光电池,在AM1.5模拟太阳光(100mW/cm<'2>)照射下的能量转换效率达到0.85%。与P3HT共混器件的能量转化效率达到1.09%,比文献报道的同类器件的转化效率高4倍以上,说明这种闪锌矿结构的CdSe纳米晶是一种具有良好电子传输能力的受体材料。 通过筛选合适的表面活性剂、调节反应温度、反应物比例等,成功地实现了对元素半导体Se、Te纳米晶在晶体结构、维度、尺度和形貌等的选择性调控合成,详细讨论了调控机制和纳米晶的生长机理,为Se、Te纳米晶的有效调控合成提供了重要依据,并且以Se纳米线为模板采用微乳液法合成了CdSe纳米管,并有望应用于太阳光电池器件中。
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