納米結(jié)構(gòu)金屬的表面等離效應(yīng)在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，有機(jī)太陽(yáng)能電池發(fā)展迅速，它們具有廉價(jià)、柔軟、輕便等諸多優(yōu)點(diǎn)，是硅太陽(yáng)能電池的有力挑戰(zhàn)者，有望在未來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)中扮演重要角色。目前，基于聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率更是已經(jīng)超過(guò)10%。然而，有機(jī)太陽(yáng)能電池的進(jìn)一步應(yīng)用仍然受到一些技術(shù)因素的制約。有機(jī)半導(dǎo)體中激子的擴(kuò)散距離比有機(jī)光伏電池光敏層的厚度要短得多，而且有機(jī)半導(dǎo)體載流子的遷移率比硅半導(dǎo)體要小很多；這一固有缺陷要求我們?cè)谥谱饔袡C(jī)光伏電池時(shí)，需要選擇較薄的光敏層厚度以獲取更高的

2、能量轉(zhuǎn)換效率，但隨著光敏層的厚度變薄，它的光吸收也會(huì)隨之減少。
　　從這個(gè)制約因素出發(fā)，本論文運(yùn)用真空鍍膜技術(shù)和旋涂制膜技術(shù)制備基于poly(3-hexylthiophene):(6,6)-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(P3HT:PCBM)的聚合物太陽(yáng)能電池，研究了金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離子共振效應(yīng)在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。具體內(nèi)容如下：
　　1.利用銀納米結(jié)構(gòu)的表面等離子增強(qiáng)效應(yīng)，優(yōu)

3、化設(shè)計(jì)具有金屬納米顆粒的有機(jī)光伏電池結(jié)構(gòu)，采用旋涂制膜技術(shù)和真空蒸鍍技術(shù)制備了含有銀納米顆粒的空穴傳輸層(PEDOT:PSS)聚合物體異質(zhì)結(jié)光伏電池以確保較薄的活性層有充足的光吸收；
　　2.利用了溶液法把附著著金納米顆粒的氧化石墨烯復(fù)合物加入到PEDOT:PSS陽(yáng)極緩沖層中。這種利用氧化石墨烯作為模板來(lái)負(fù)載金納米顆粒的新方法，可以在引入等離子體效應(yīng)的同時(shí)避免金納米顆粒的團(tuán)聚。實(shí)驗(yàn)表明，加入了附著有金納米顆粒的氧化石墨烯后，器件光

4、敏層的光吸收和激子產(chǎn)生率都得到了提升，使得器件的光電流和轉(zhuǎn)化效率都增大了。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果的分析，器件性能提升是因?yàn)樵赑EDOT:PSS與光敏層界面處金納米顆粒局部等離子共振效應(yīng)引起的近場(chǎng)激發(fā)增強(qiáng)。通過(guò)系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究分析金納米顆粒在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的近場(chǎng)增強(qiáng)作用和電子效應(yīng)。
　　3.利用化學(xué)方法合成SiO2微球，利用PEDOT:PSS和SiO2納米微球混合物來(lái)制備有機(jī)太陽(yáng)能電池空穴注入傳輸層，我們希望在不犧牲器件電學(xué)