http://www.physorg.com/news/2011-07-graphene-quantum-dots-low-cost-solar.html
By Lisa Zyga, July 5, 2011
(PhysOrg.com) -- 以有機材料製造光伏裝置 -- 那將日光轉換成電力 -- 比無機材料多了幾http://www.blogger.com/img/blank.gif項優勢，例如彈性以及優良的光吸收。然而，商業化有機光伏裝置的普及度仍然受限於這些裝置當中所使用的高成本電子給體（electron donor）與受體（acceptor）材料。在一項新研究中，科學家組裝混入（blended）有機聚合物（當電子受體用）的螢光石墨烯量子點（graphene quantum dots，GQDs），從而解決了這個問題，比起其他基於聚合物的有機材料，那可在低成本下提供更好的效能。
研究者，Dr. Vinay Gupta 以及其他來自印度新德里國家物理實驗室有機與混合太陽能電池小組的共同作者，已將他們的研究發表在最近一期的 Journal of the American Chemical Society 期刊上。
如同科學家的解釋，先前有許多研究，將量子點當成太陽能電池中的電子受體材料使用。對光伏裝置而言，量子點有許多有利的特性 -- 例如以尺寸來調整的光學響應（size-tuned optical respons）、高效率的多重載子產生（multiple carrier generation）以及低成本 -- 使得它們別具吸引力。然而，先前研究過的量子點，絕大多數的組成均為有毒金屬，例如鎘與鉛，對於大規模的裝置應用而言，這將帶來嚴重的問題。
相較之下，科學家在此所製造的、以石墨烯製成的 9 nm 量子點，不具相同的有害性質，但它們卻具有相似的電子特性。最重要的是，石墨烯具有高電荷載體遷移率，這意味它能迅速將電荷傳輸到電極，減少電流損耗並改善太陽能電池的效率。在他們的實驗中，研究者發現 GQDs 與某種共軛聚合物（conjugated polymer）混合，所展的顯著強化特徵，可與混有相同聚合物的石墨烯薄片相比。
"這項研究證明，石墨烯量子點會是一種優良的受體，而且能取代昂貴的、基於 C-60 的受體，" Gupta 表示。"這項研究涉及廉價且有效率的太陽能電池以及有機發光二極體（OLEDs）。潛在的優勢為，輕量、有彈性、具成本效益、輥對輥（roll to roll）的製造、大面積處理以及多重使用目的。"
科學家以新的、基於 GQD 的材料，製造光伏電池以及 OLEDs，證明在二種裝置中都有優良的效能表現。結果證明，這種材料對環境友善，而且比目前的有機材料更加穩定。研究者們亦預測，這些裝置的效能能進一步獲得改善，並計畫利用其他聚合物來實驗。
"目前的效率不高，所以我們正朝著增加 GQD 基太陽能電池的效率研究，" Gupta 說。
※ 相關報導：
＊ Luminscent Graphene Quantum Dots for Organic Photovoltaic Devices
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja2036749
Vinay Gupta, Neeraj Chaudhary, Ritu Srivastava,
Gauri Datt Sharma, Ramil Bhardwaj, and Suresh Chand
J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (26), pp 9960–9963
doi: 10.1021/ja2036749
＊ 科學家發現製造石墨烯的簡單方法
＊ 雷射在石墨烯中製造許多搶手的能帶隙
＊ 活化的石墨烯製造出更優異的超級電容
＊ 內置電荷的量子點提昇太陽能電池效率達50％
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