Category of Research Project：863
list of participants ：陈永胜，黄毅等
beginning and ending dates ：2009-05至2011-12

随着科学技术的飞速发展和世界人口的迅猛增加，全球能源需求量在逐年增加。尤其是自20世纪70年代的世界石油危机以来，人们已经充分认识到世界范围的矿物能源储量十分有限。太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发潜力。充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。

有机光伏电池是利用有机材料作为光活性介质，非常轻薄，可弯曲、折叠，容易与各种电子产品复合，可获得大面积柔性光电器件，并可加工成具有复杂形状的样品，具有及其广泛的应用前景。近年来，有机光伏器件（OPV）的研究已经取得了很大的进展。采用C60衍生物（PCBM）作为电子受体材料，P3HT作为给体材料，已经获得了5－6％的光电转化效率。目前，机光伏材料的主要缺点是稳定性差、效率较低、成本很高，限制了其实际应用。

单层石墨由碳原子以sp2杂化结构连成的单原子层构成，是理想的二维导电材料。它几乎具有碳纳米管的所有优点。由于其特殊的结构和优异的的性能，具有极大的开发潜力。它在量子霍尔效应、磁性量子器件，具有多功能的导电及增强复合材料，能源材料等方面具有重要的应用前景。单层石墨是一种零带隙材料，具有十分优良的电荷传输等性质，如具有目前最高的电子迁移率[4]，达10000cm-2/V.s（Si是1500 cm-2/V.s）。可望取代PCBM用作高稳定性有机光伏电池材料。单层石墨很可能成为21世纪最伟大的发现之一，它尤其在需要低能源消耗和高电子迁移率的领域具有无与伦比的优势，关于单层石墨的宏量制备及应用研究，将从根本上改变我们的世界。基于单层石墨的有机光伏材料及器件的开发及应用，对人类应对未来所面临的能源危机具有重要意义。

    本项目的主要研究内容为：（1）通过控制多种化学方法以及反应条件宏量制备不同大小、不同功能化的可溶性单层石墨； (2) 针对单层石墨具有碳纳米管类似的电子结构的特性，对其进行有机功能化，获得可溶和两亲性（既溶于水，也溶于有机溶剂）的功能化单层石墨；（3）研究和找到可溶功能化单层石墨在不同还原条件下其结构和性能恢复的最佳条件；(4) 研究利用可溶性功能化单层石墨在光伏器件方面的应用并获得良好性能的光伏器件。