研究目的
采用新型氧化石墨烯衍生物作为空穴传输层（HTL）研究有机太阳能电池（OSC）的性能。
研究成果
研究表明，新型氟化氧化石墨烯（F5-rGO）可成功用作有机太阳能电池的空穴传输层（HTL），单层使用时功率转换效率（PCE）达5.82%，作为ITO与PEDOT:PSS之间的中间层时PCE提升至7.67%。当H5-rGO以3 wt%含量作为第三组分加入活性层时，三元有机太阳能电池的PCE达到7.56%。该研究还强调了F5-rGO/PEDOT:PSS作为HTL在提升有机太阳能电池稳定性和性能方面的潜力。
研究不足
该研究的局限性在于未封装器件在环境条件下的稳定性，基于F5-rGO的器件在30天内效率下降超过初始值的40%。虽然使用Field金属作为替代顶电极能提供一定稳定性，但在某些条件下其效果可能不如Al等传统金属。
1：实验设计与方法选择：
本研究在温和条件下使用五氟苯肼从氧化石墨烯（GO）合成了氟化还原氧化石墨烯（F5-rGO）。随后将该材料作为基于PTB7:PC71BM混合体系有机太阳能电池的空穴传输层（HTL），其顶部电极采用无真空沉积的Field's金属。
2：样品选择与数据来源：
所用材料包括鳞片石墨、硫酸、磷酸、高锰酸钾、过氧化氢、五氟苯肼、苯肼、PEDOT:PSS、PTB7、PC71BM及Field's金属。
3：PC71BM及Field's金属。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包含JEOL（JSM-7800F）扫描电镜、Renishaw InVia拉曼光谱仪、安捷伦Cary 670傅里叶变换红外光谱仪、Nanosurf EasyScan2原子力显微镜、SmartSPM-1000开尔文探针力显微镜、TA仪器Q500热重分析仪及Phi5000 Versa Probe II X射线光电子能谱仪。
4：实验流程与操作步骤：
采用改进Hummers法制备GO，通过将GO分散于水并添加五氟苯肼合成F5-rGO。使用不同HTL制备有机太阳能电池，并在AM 1.5光谱下通过J-V曲线进行表征。
5：5光谱下通过J-V曲线进行表征。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：从J-V曲线获取光伏参数JSC、VOC、FF及PCE，通过开尔文探针力显微镜测定F5-rGO功函数。
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Keithley 2450 source-meter
2450
Keithley
Achieving characteristic J-V curves
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JEOL JSM-7800F
JSM-7800F
JEOL
Scanning electron microscopy (SEM) characterization
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Agilent Technologies model Cary 670 FTIR spectrometer
Cary 670
Agilent Technologies
Acquiring FTIR spectra
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Nanosurf EasyScan2 AFM
EasyScan2
Nanosurf
Determining film thickness and morphology
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Bruker D8Advance ECO
D8Advance ECO
Bruker
X-ray diffraction analyses
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Renishaw InVia microscope Raman spectrometer
InVia
Renishaw
Recording Raman spectra
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SmartSPM-1000 AFM
SmartSPM-1000
Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) analysis
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TGA Q500 TA Instruments
Q500
TA Instruments
Thermogravimetric analyses (TGA)
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Phi5000 Versa Probe II
Versa Probe II
ULVAC-Phi, Inc.
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses
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OrielSol3A solar simulator
Sol3A
Newport Corporation
Providing the AM 1.5 spectrum for device illumination
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