(结项报告)化学学院+王纪学+石墨烯基纳米薄膜制备及其光电性能地研究.docVIP

总编号　　　　　　　　　　　 北京师范大学 “本科生科研基金”项目结项报告 项　目　名　称： 石墨烯基纳米薄膜的制备及其光电性能研究 申　　请　　人： 王纪学 所 在（院） 系： 化学学院 申 请 人 电 话： 申请人电子信箱： chem3@163.com 导　　　　　师： 王科志 导　师　职　称： 教授 导师所在单位： 化学学院 导　师　电　话： 导师电子信箱： kzwang@ 填　表　日　期： 2011年4月8日 北京师范大学教务处制表 填 表 说 明 项目负责人按要求如实填写《北京师范大学“本科生科研基金”项目结项报告》（简称《结项报告》），并提供必要的附件材料，作为项目验收和评估的主要依据。 填写《结项报告》要求保证内容真实，数据准确。所有栏目必填，不得有空缺，所填栏目不够用时可加附页。 封面总编号由“科研训练领导小组”统一编写。 《结项报告》用A4　纸打印，原件一份，于左侧装订成册。各单位可以自行翻印，但格式、内容、大小应与原件相同。 一、总结报告（要求字数在3000－5000字） 项目综述： 当今世界能源危机形势严峻。世界人口增长，生态环境恶化在相当长一段时期内，人类亟待解决的重大问题之一是能源问题。常规能源储量有限，难以满足可持续发展的需要。太阳能光伏电池可以直接将储量大、分布广、清洁可再生的太阳能转换为电能，而且具有无污染、无需燃料运输、使用期限长久和安全的特点，已经引起了广泛的重视。 硅光电池等半导体太阳能电池光电转换效率高，技术成熟，但受到成本较高，材料纯度和制备工艺的限制，其大规模的普及应用受到一定程度的制约。薄膜太阳能电池的光电转换效率低，但与晶体硅太阳电池比较起来，具有以下优点：一、材料来源广，消耗少，薄膜太阳能电池只需使用光电转换材料；二、制造能耗低，薄膜太阳能电池使用化学气相沉积、循环伏安法、物理化学气相沉积等多种技术，与制备晶体硅太阳能电池相比较，能耗大大降低；三、质量轻薄膜太阳能电池结构质量轻、可根据用途使用软性基材制造，易折叠携带、应用空间弹性大[1]。 1991年，瑞士科学家Gr?tzel 等[]首次利用纳米技术将染料敏化太阳能电池的转化效率提高到7.1%。从此，对染料敏化纳米晶太阳能电池（DSSC）、有机及聚合物太阳能电池的研究日益深入[3~6]。目前，薄膜电池的转换效率达到6%~8%，近两年可达到10%~12%。 2004年，英国 Manchester大学的Andre·Geim教授和Kostya?Novoselov研究员等首次制备出了石墨烯[7]。从此，石墨烯凭借自身超大的比表面积、超薄、超硬、超强韧性、超强导电性和相当的透明度引起了全世界的研究热潮[8~9]。2010年10月，Andre?Geim教授和Kostya?Novoselov研究员因为对石墨烯的“突破性实验”而获得2010年诺贝尔物理学奖。预计这种材料将在电子学发挥重要作用，瑞典皇家科学院称：由于它实质是一种透明的、非常好的导体，石墨烯可以用来生产透明触摸屏、灯光板、甚至是太阳能电池。它是一种完美的原子晶格[10]。稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性，石墨烯中电子以恒定的速率移动，还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导等于2e2/h，6e2/h，10e2/h，……，为量子电导的奇数倍且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为电子在石墨烯里的有效质量为零，这和光子的行为极为相似；不管石墨烯中的电子带有多大的能量，电子的运动速率都约是光子运动速率的1/300。石墨烯的室温量子霍尔效应，无质量狄拉克费米子型载流子，高达200 000 cm2/V?s的迁移率等新奇物性相继被发现。在室温下有微米级的平均自由程和很长的相干长度，石墨烯是纳米电路的理想材料