بخشی از مقاله
چکیده
گرافن نانو ذره ای است که می تواند در ساخت انواع مختلف ابزار فوتو ولتاییک مثل سلول های خورشیدی، LED، حسگر های نوری یا ترانزیستور های اثر میدانی - - FET مورد استفاده قرار گیرد. در ارتباط با سلول های خورشیدی، در حال حاضر پیش بینی های نظری بیشتری نسبت به کاربرد های علمی وجود دارد. به این دلیل در این مقاله مزایا و معایب سلول های خورشیدی پلیمری ساخته شده از گرافن مورد بحث قرار می گیرد.
در این مقاله روش های تولید گرافن و خواص فوتو ولتاییک سلول های خورشیدی آلی ساخته شده از گرافن بحث می شود. در رابطه با ابزار فوتو ولتاییک، گرافن را از سه منظر مورد بحث و بررسی قرار می دهیم: - - 1 به عنوان افزودنی به مواد الکترون دهنده - گیرنده در سلول های فوتو ولتاییک آلی با اتصال ناجور توده - BH - ، - - 2 به عنوان الکترود های رسانای شفاف و - - 3 جدا سازی لایه ها برای سلول های فوتو ولتاییک آلی.
در این مقاله روش های سنتز گرافن و خواص فوتو ولتاییک سلول های خورشیدی ساخته شده از گرافن و ماکرو مولکول ها را بررسی می کنیم. ایده ما ارائه چشم انداز هایی برای کاربرد گرافن در انواع مختلف سلول های خورشیدی است.هدف اصلی ما تاکید بر روند های جدید و مهم در تحقیقات فوتو ولتاییک آلی به همراه روش های ساخت گرافن است، هرچند مقالات متعددی درباره سلول های خورشیدی پلیمری وجود دارد، مزایا و معایب سلول های ساخته شده از گرافن بررسی نشده است.
.1 مقدمه
گرافن تاثیرات نوری و الکترونی قابل توجه نشان می دهد که در سایر مواد مشاهده نشده است. مثلا خاصیت نیمه رسانایی در شکاف باندی صفر با تحرک پذیری بالای حامل، شفافیت نوری و مقاومت کششی زیاد .[ 1 ] روش های شیمیایی متعددی برای تولید گرافن استفاده می شود . علاوه بر این مشتقات گرافن مثل اکسید گرافن - - GO و اکسید گرافن احیا شده به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته اند . ساختار شیمیایی گرافن و اکسید گرافن در شکل 1 نشان داده شده است.
از بین خواص گرافن و مشتقاتش، خاصیت درخشش نوری - - PL و خاصیت بلوری مایع - - LC بررسی شده است. به طور مثال تفاوت بین ورقه های گرافن - - GS و نقاط کوانتومی گرافن - - GQD در طیف PL بسیار مهم می باشد. در مورد ورقه های گرافن هیچ حالت PL مشخصی اتفاق نمی افتد. اما نقاط کوانتومی گرافنی PL آبی قوی نشان می دهند مخصوصا با برانگیختگی در 320nm که برای آن یک پیک قوی در 430nm مشاهده می شود. جا به جایی طول موج برانگیختگی از 320 به 420nm به جا به جایی پیک به سمت طول موج های بلند تر و کاهش شدت آن منجر می گردد.این نتایج انتقالات جدیدی علاوه بر انتقال معمول π πدر 257 و 320nm نشان می دهد
خواص PL نقاط کوانتومی گرافنی برای کاربرد در ابزار فوتو وتاییک بررسی شده است. برای کاربرد های فوتو ولتاییک آلی، نقاط GQD با آنیلین - - ANI و برای کاربرد های LED با متیلن آبی - - MB عامل دار می شود. خاصیت درخشندگی نوری GQD در - - 430nm ظاهر می گردد که به رنگ آبی است. برای نقاط ANI - GQD، خاصیت PL از 400 به - 700nm با مرکزیت - 510nm بسط می یابد - تغییری از نور آبی به سفید، برخلاف MB - GQD که PL آن از 475 به - 700nm با مرکزیت - 525nm بسط یافته و نور سبز را به وجود می آورد.
طیف گسیل - - PL پلی - - 3 هگزیل تیوفن - - - p31+T ترکیب شده با ANI - GQD برخلاف GQD عامل دار نشده، در حالت ترکیب شده با %1 وزنی ANI - GQD رفتار فرو نشانی از خود نشان می دهد. این تاثیر به فرایند تبادل بار حالت برانگیخته - - CT نسبت داده شده است که در آن اگزیتون های القایی از نور در سطح مشترک اتصال نا همسان بین دو جزء تفکیک می شوند. طیف گسیل PL پلی - - 2 متوکسی - - - 2 - - 5 اتیل - هگزیل اکسی - - - 1، - 4 فنیلن وینیلن - - MEH- PPV - [ ترکیب شده با MB - GQD افزایشی در شدت PL و برای کمتر از %1 وزنی کاهش شدت را نشان می دهد. افزایش شدت PL به انتقال انرژی از نقاط کوانتومی گرافن به ماتریس پلیمری نسبت داده شده است.اما در غلظت های بالاتر تجمع لایه های گرافن اتفاق می افتد که جدایش فازی را در پی دارد.به دهر حال گرافن پس ار عامل دار کردن شیمیایی مناسب خواص بلوری مایع - LC - - LC گرماگرا - یا پراکنش فیزیکی در محیط مناسب - LC مایع گرا - نشان می دهد
لایه های گرافن و اکسید گرافن پس از پراکنش در یک حلال یک فاز نخ مانند - - N نشان می دهند .[ 1 ] بلور های مایع GO را می توان با یک میدان مغناطیسی یا تغییرشکل نمود
شکل - 1 - ساختار شیمیایی گرافن و اکسید گرافن
از بین موادی که فاز های بلوری مایع نشان می دهند، بلور های مایع دیسکی - صفحه ای - به واسطه ساختار های ستونی ویژه خود گونه جالب توجهی اند . یکی از جالب ترین ویژگی های بلور های مایع مذکور خاصیت الکترونیکی آنها به عنوان یک نیمه رسانای آلی و تحرک پذیری حامل بار بالا در ساختار ستونی است. مخصوصا برای کاربرد در سلول های خورشیدی، ساختار ستونی این بلور ها می تواند نقش مهمی ایفا کند. سلول های خورشیدی آلی نیازمند بهینه سازی خواص انتقال بار و نوری خود هستند.
