Cu-Au納米顆粒的制備表征及表面等離子增強(qiáng)有機(jī)光伏器件的研究.pdf

1、由于出色的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)，金屬納米顆粒在有機(jī)太陽(yáng)能電池中一直受到廣泛的關(guān)注。貴金屬納米顆粒以及納米結(jié)構(gòu)的局域表面等離子共振效應(yīng)可以提高活性層中的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，促進(jìn)了活性層的光子吸收，產(chǎn)生更多激子。此外，金屬納米顆粒以及納米結(jié)構(gòu)還可以散射入射光使其產(chǎn)生更長(zhǎng)的傳播路徑。因此，金屬納米顆粒的尺寸、形狀、摻雜濃度等因素對(duì)光伏器件的光吸收性能產(chǎn)生主要影響，因而具有非常重要的研究?jī)r(jià)值和意義。
　　金納米顆粒在較寬的可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍具有更好的穩(wěn)

2、定性和更廣泛的局域表面等離子激元共振（LSPR）特性。銅納米晶具有良好的導(dǎo)電性能，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的局域表面等離子共振吸收較寬，在光學(xué)上具有較大的應(yīng)用潛能，同時(shí)其價(jià)格相對(duì)于金銀來(lái)說(shuō)更便宜。但是銅納米顆粒容易被氧化，于是我們嘗試在銅顆粒表面還原出金殼層，從而獲得更寬的吸收范圍、更穩(wěn)定、價(jià)格更低的納米核殼結(jié)構(gòu)。利用X-射線衍射（X-ray Diffraction）、掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope）、透

3、射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope）、紫外-可見(jiàn)光譜（UV-visSpectrum）、能譜儀（Energy Dispersive Spectrometer）對(duì)材料進(jìn)行表征，結(jié)果表明大部分銅-金納米顆粒為核殼結(jié)構(gòu)，其特征吸收峰在640 nm左右，并且吸收峰變得更寬，顯示出良好的吸收特性。
　　為了提高活性層光吸收強(qiáng)度，降低器件串聯(lián)電阻，我們將制備出來(lái)的銅-金納米顆粒的N-甲基吡咯烷酮溶液與

4、PEDOT:PSS以不同比例混合，制備有機(jī)光伏器件，測(cè)試器件的光伏參數(shù)以及其它相關(guān)表征。通過(guò)原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope）、透射光譜（Transmittance Spectra）、紫外-可見(jiàn)吸收光譜（UV-vis Spectrum）等方法表征說(shuō)明摻雜銅-金納米顆粒器件的光吸收得到增強(qiáng)，空穴傳輸層的形貌有了一定程度的變化。器件在摻雜0.88 wt％銅-金納米顆粒最優(yōu)條件下的效率提升了13.4%（P3HT:P

5、C61BM器件，從3.20%提升到3.63%），Jsc提升了32%（從8.24 mA?cm-2提升到10.91 mA?cm-2）。同時(shí)將最優(yōu)條件應(yīng)用到PTB7-Th:PCBM體系，得到了同樣的提升效果。PTB7-Th:PC61BM器件的平均PCE從6.51%提高到7.13%，提高了9.5%，Jsc提升了18%（從13.13mA?cm-2提升到15.50 mA?cm-2）。PTB7-Th:PC71BM器件從7.53%提高到8.48%，提高