有機(jī)光伏電池中金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元效應(yīng)研究.pdf

1、近年來，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，有望在未來光伏產(chǎn)業(yè)中扮演重要角色。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。首先，有機(jī)半導(dǎo)體中激子擴(kuò)散長(zhǎng)度比有機(jī)光伏電池活性層厚度短得多，且有機(jī)半導(dǎo)體載流子遷移率比硅半導(dǎo)體也小不少；這一固有缺陷要求有機(jī)光伏電池具有較薄的活性層以獲取更高的能量轉(zhuǎn)換效率,但隨著活性層變薄，其光吸收也隨之減少。其次，有機(jī)太陽(yáng)能電池的透明電極材料通

2、常是氧化銦錫，這種材料成本較高，且不適合于制造柔性光伏器件。
　　從這兩個(gè)制約因素出發(fā)，本文研究了金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離激元效應(yīng)在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。一方面，利用金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元增強(qiáng)效應(yīng)，通過時(shí)域有限差分電磁模型優(yōu)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)，采用電子束蒸發(fā)和溶液混溶的方法制備復(fù)合金屬納米顆粒的聚合物體異質(zhì)結(jié)光伏電池以確保較薄的活性層有充足的光吸收；通過系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究分析金屬納米顆粒在有機(jī)太陽(yáng)能電池中

3、的近場(chǎng)增強(qiáng)作用和電子效應(yīng)。另一方面，通過對(duì)聚苯乙烯納米球掩模技術(shù)的拓展，制備同樣具有表面等離激元效應(yīng)的金屬納米結(jié)構(gòu)薄膜，重點(diǎn)研究了金屬納米多孔結(jié)構(gòu)的光傳輸特性；通過簡(jiǎn)易的工藝手段操控金屬納米多孔薄膜的幾何參數(shù)，調(diào)節(jié)薄膜的光學(xué)特性，成功制備了金屬納米網(wǎng)薄膜透明電極，并將其集成到聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中，獲得的光伏器件能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到3.12％，接近以氧化銦錫為透明電極的參照器件水平。
　　本論文的創(chuàng)新性在于深入研究金屬納米結(jié)構(gòu)在有