ZnO纳米颗粒的可控化学改性及其在太阳电池上的应用.pdfVIP

· 8 · 材料导报B：研究篇 2013年 11月(下)第27卷第 11期 ZnO纳米颗粒的可控化学改性及其在太阳电池上的应用 瞿启云，沈 薇 (中国科学院等离子体物理研究所 ，合肥 230031) 摘要 采用溶剂热方法对ZnO纳米颗粒进行对溴苯甲酸(BBA)表面化学改性，获得 了BBA表面包覆率 (CBBA)不同的ZnO纳米颗粒，并分别用傅里叶变换红外光谱 (Fr_IR)、X射线 晶体衍射 (XRD)、扫描 电子显微镜 (sEM)和紫外一可见吸收光谱(u、vis)对改性前后的纳米颗粒产物进行了表征。结果表明：BBA改性可以在很大程 度上减轻纳米颗粒的团聚并改善它们在有机溶剂(如氯苯、无水乙醇)中的分散性能；同时，改性化学反应并不会改变 原来晶体的生长特性。分别将改性前后的ZnO纳米颗粒用作有机 ／无机杂化太阳电池中的电子受体材料，发现改性 对电池性能具有显著的改善作用，并揭示了电池效率(77)对包覆率(CBBA)的依赖关系。 关键词 ZnO 纳米颗粒 表面改性 太阳电池 中图分类号 ：TB383 文献标识码：A ControlledChemicalM odificationofZnO NanoparticlesandIts ApplicationinSolarCells QUQiyun，SHENWei (InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031) Abstract ZnO nanoparticles(ZnO NPs)werechemicallymodifiedwithpara-bromobenzoicacid(BBA)bya solvothermalmethodwithdifferentsurfacecoverageofBBA (CBBA)，andcharacterizedbyFT-IR，XRD，SEM ，andUV- Vis．TheBBA modificationgreatlyreducesthenanoparticleaggregationandimprovestheirdispersibilityinorganic solvents(suchaschlorobenzene，absolutealcoho1)，butdoesnotaltertheoriginalgrowthfeaturesofthepreformed ZnONPs．HybridsolarcellsbasedontheBBA-modifiedZnO NPsexhibitasignificantlyimprovedperfomr ancein comparisontothedevicesofunmodifiedZnO NPs，andCBBA—dependentphotovoltaicpropertiesoftheBBA-modified Zn0 NPSarealsorevealed． Keywords ZnO，nanoparticles，surfacemodification，solarcells ZnO纳米颗粒在传感器l1]、纳米 电子_2]和太阳电池_3“] 并重点考察了BBA表面包覆率(CBBA)对 电池光电性能的影 等领域具有非常重要的应用。当前，不同尺寸和形貌的ZnO 响。研究结果表明，太阳电池的光 电性能可以有效地通过表 纳米颗粒已被制备出来_5]。然而，由于纳米颗粒具有巨大 面改性效率来进行调控。 的表面能，会导致它们在实际应用时产生很严重 的团聚，在 1 实验 很大程度上限制了它们的应用，尤其是在有机溶液环境下的 应用。众所周知，纳米颗粒的表面化学改性可 以改善它们与 1．1 化学试剂 有机相基体的相容性 以及它们的光