还原石墨烯-CuInS2复合材料的制备及光伏性能

doi:10.7503/cjcu20130953

摘要/Abstract

摘要：

利用溶剂热法制备了新型的还原石墨烯-CuInS₂(rGO-CuInS₂)复合材料. 通过X射线衍射(XRD)、 Raman光谱、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、透射电子显微镜(TEM)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等对所得材料的结构进行了表征. 结果表明, rGO-CuInS₂复合材料中CuInS₂的尺寸为3~5 nm. 将不同组成的rGO-CuInS₂复合材料应用于杂化太阳能电池, 结果发现, 与还原石墨烯(rGO)的能量转换效率相比, rGO-CuInS₂复合材料的能量转换效率得到明显提高, 通过对不同组成的rGO-CuInS₂复合材料制备的太阳能电池器件进行分析, 得到性能达到最高效率(1.10%)时复合物的最佳组成.

关键词: 石墨烯, CuInS2, 光伏性能, 溶剂热合成

Abstract:

A new type of reduced graphene oxide-CuInS₂(rGO-CuInS₂) composite was successfully synthesized via solvothermal method. The structure of composite was characterized by X-ray diffraction(XRD), Raman, UV-Vis(UV-Vis), photoluminescence(PL) spectra, transmission electron microscopy(TEM) and high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM). The results show that CuInS₂ quantum dots, with a size of 3—5 nm, disperses uniformly on the surface of graphene. In addition, the growth mechanism of the composite was also investigated. And, the rGO-CuInS₂ composites with different rGO/CuInS₂ mass ratio were applied in hybrid photovoltaic device. Compared with the power conversion efficiency(η) of the device based on reduced graphene oxide(rGO), the device based on rGO-CuInS₂ composites exhibit higher performance with the highest η of 1.10% when the composite mass ratio is 0.5:1.

Key words: Graphene, CuInS2, Photovoltaic performance, Solvothermal synthesis

中图分类号:

O611.4

TrendMD:

李涛, 夏友付. 还原石墨烯-CuInS₂复合材料的制备及光伏性能. 高等学校化学学报, 2014, 35(3): 461.

LI Tao, XIA Youfu. Preparation and Photovoltaic Performance of Reduced Graphene Oxide-CuInS₂ Composite. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(3): 461.

图/表 9

Fig.1 XRD patterns of rGO(a), CuInS2(b) and rGO-CuInS2(c)

Fig.2 UV-Vis spectra of rGO(a), CuInS2(b) and rGO-CuInS2(c)

Fig.3 Photoluminescence spectra of rGO(a), CuInS2(b) and rGO-CuInS2 composite(c)

Fig.4 Raman spectra of rGO(a) and rGO-CuInS2 composite(b)

Fig.5 TEM(A) and HRTEM(B) images of the rGO-CuInS2 composite

Fig.6 Mechanism of the rGO-CuInS2 formation process

Table 1 Device performance of solar cells under AM 1.5 illumination(100 mW/cm2)

Active layer	V_oc/V	J_sc/(mA·cm^-2)	Fill factor(%)	η(%)
rGO	0.57	2.2	35.3	0.46
rGO-CuInS₂(1:1)	0.59	2.4	35.5	0.49
rGO-CuInS₂(0.5:1)	0.66	3.8	41.7	1.10
rGO-CuInS₂(0.3:1)	0.61	3.3	38.1	0.78

Fig.7 J-V curves of the as-fabricated device based on rGO and rGO-CuInS2 compositea. rGO; b. rGO-CuInS2(0.3:1); c. rGO-CuInS2(0.5:1); d. rGO-CuInS2(1:1).

Fig.8 IPCE spectra of the devices based on rGO and rGO-CuInS2 compositesa. rGO; b. rGO-CuInS2(0.3:1); c. rGO-CuInS2(0.5:1); d. rGO-CuInS2(1:1).

参考文献 16

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还原石墨烯-CuInS₂复合材料的制备及光伏性能

Preparation and Photovoltaic Performance of Reduced Graphene Oxide-CuInS₂ Composite

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