氮掺杂石墨烯量子点：光学性能调控与光伏应用

摘要： 在本研究中，我们采用自下而上的方法，通过环保的微波辅助水热法，以单一葡萄糖胺为前驱体合成了氮自掺杂石墨烯量子点（NGQDs）。随后利用可控臭氧处理进一步调控了所制NGQDs的结构和光学特性。经臭氧处理的NGQDs（Oz-NGQDs）尺寸减小至5.5纳米，傅里叶变换红外光谱仪检测到含氧官能团的引入/改变（并通过能谱仪证实氧原子原子百分比/重量百分比增加），导致晶格结构发生明显变化且拉曼光谱ID/IG比值改变。伴随结构改变，量子点紫外-可见光吸收减弱，同时可见光（处理时间达16分钟时）和近红外光（处理时间达45分钟时）荧光强度逐步增强。这使得我们能够精细调控NGQDs的光学特性以满足太阳能电池应用需求——通过控制可实现发射增强，而采用蓝光激光或热处理则可实现发射淬灭。将优化后的Oz-NGQDs用于构建太阳能电池光活性层，其最高效率达到2.64%，较未处理NGQD器件提升6倍，填充因子/电流密度提高3倍。本研究表明可通过简便方法调控并优化可规?；票傅腘GQDs光学特性，从而提升太阳能电池的光伏性能。