量子点修饰半导体态碳纳米管复合体的红外光光伏电池研究

量子点与半导体态碳纳米管之间可以发生光诱导电荷转移，量子点高效的红外光吸收和激子分离可使转移后的电荷沿碳管轴向定向迁移，从而有效地提高光生电流，使其作为红外光光伏电池激活层材料成为可能。本项目拟合成一系列具有不同红外光吸收范围的PbS或PbSe量子点功能化半导体态富集的碳纳米管（单壁、双壁和少壁），研究量子点结构与尺寸对其红外光吸收的调控作用和不同分离方法对碳纳米管的金属态或半导体态的选择性；改变功能化方法，系统研究量子点和碳纳米管的连接方式（共价与非共价）与连接结构（共轭结构）对于复合体红外光吸收的增强效应和对其光生载流子的分离、输运和复合的影响规律。通过改变复合体的组成与结构来调控其能带结构，制作高效的红外光光伏电池并进行器件结构优化，结合器件物理理论模拟，建立量子点－碳纳米管复合体的分子结构、电子结构与光电性能之间的函数关系，为其在高效红外光光伏电池的研究和应用奠定理论和实验基础。

量子点与半导体态碳纳米管之间可以发生光诱导电荷转移，量子点高效的红外光吸收和激子分离可使转移后的电荷沿碳管轴向定向迁移，从而有效地提高光生电流，使其作为红外光光伏电池激活层材料成为可能。本项目合成了一批具有不同红外光吸收范围的PbS 或PbSe 量子点功能化半导体态富集的碳纳米管（单壁、双壁和少壁），研究了量子点结构与尺寸对其红外光吸收的调控作用和不同分离方法对碳纳米管的金属态或半导体态的选择性；改变功能化方法，系统研究量子点和碳纳米管的连接方式（共价与非共价）与连接结构（共轭结构）对于复合体红外光吸收的增强效应和对其光生载流子的分离、输运和复合的影响规律。并通过改变复合体的组成与结构来调控其能带结构，制作高效的红外光光伏电池并进行器件结构优化，结合器件物理理论模拟，建立了量子点－碳纳米管复合体的分子结构、电子结构与光电性能之间的函数关系，为其在高效红外光光伏电池的研究和应用奠定了理论和实验基础。项目执行期间共发表21篇国际SCI收录论文，申请7项发明专利，授权3项，获得天津市自然科学奖1项，创新人才奖1项，开展国际交流学术研讨3次。