項目類別：863
參與人員：陳永勝，黃毅等
起止日期：2009-05至2011-12
隨著科學技術的飛速發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世紀70年代的世界石油危機以來，人們已經充分認識到世界范圍的礦物能源儲量十分有限。太陽能是資源最豐富的可再生能源，具有獨特的優勢和巨大的開發潛力。充分利用太陽能有利于保持人與自然的和諧相處及能源與環境的協調發展。
有機光伏電池是利用有機材料作為光活性介質，非常輕薄，可彎曲、折疊，容易與各種電子產品復合，可獲得大面積柔性光電器件，并可加工成具有復雜形狀的樣品，具有及其廣泛的應用前景。近年來，有機光伏器件（OPV）的研究已經取得了很大的進展。采用C60衍生物（PCBM）作為電子受體材料，P3HT作為給體材料，已經獲得了5－6％的光電轉化效率。目前，機光伏材料的主要缺點是穩定性差、效率較低、成本很高，限制了其實際應用。
單層石墨由碳原子以sp2雜化結構連成的單原子層構成，是理想的二維導電材料。它幾乎具有碳納米管的所有優點。由于其特殊的結構和優異的的性能，具有極大的開發潛力。它在量子霍爾效應、磁性量子器件，具有多功能的導電及增強復合材料，能源材料等方面具有重要的應用前景。單層石墨是一種零帶隙材料，具有十分優良的電荷傳輸等性質，如具有目前最高的電子遷移率[4]，達10000cm-2/V.s（Si是1500 cm-2/V.s）。可望取代PCBM用作高穩定性有機光伏電池材料。單層石墨很可能成為21世紀最偉大的發現之一，它尤其在需要低能源消耗和高電子遷移率的領域具有無與倫比的優勢，關于單層石墨的宏量制備及應用研究，將從根本上改變我們的世界。基于單層石墨的有機光伏材料及器件的開發及應用，對人類應對未來所面臨的能源危機具有重要意義。
本項目的主要研究內容為：（1）通過控制多種化學方法以及反應條件宏量制備不同大小、不同功能化的可溶性單層石墨； (2) 針對單層石墨具有碳納米管類似的電子結構的特性，對其進行有機功能化，獲得可溶和兩親性（既溶于水，也溶于有機溶劑）的功能化單層石墨；（3）研究和找到可溶功能化單層石墨在不同還原條件下其結構和性能恢復的最佳條件；(4) 研究利用可溶性功能化單層石墨在光伏器件方面的應用并獲得良好性能的光伏器件。