Cu-Au納米顆粒的制備表征及表面等離子增強有機光伏器件的研究.pdf

1、由于出色的光學性質(zhì)和電學性質(zhì)，金屬納米顆粒在有機太陽能電池中一直受到廣泛的關注。貴金屬納米顆粒以及納米結構的局域表面等離子共振效應可以提高活性層中的電磁場強度，促進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構還可以散射入射光使其產(chǎn)生更長的傳播路徑。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價值和意義。
　　金納米顆粒在較寬的可見光波長范圍具有更好的穩(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電性能，在可見光范圍內(nèi)的局域表面等離子共振吸收較寬，在光學上具有較大的應用潛能，同時其價格相對于金銀來說更便宜。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、價格更低的納米核殼結構。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-可見光譜（UV-visSpectrum）、能譜儀（Energy Dispersive Spectrometer）對材料進行表征，結果表明大部分銅-金納米顆粒為核殼結構，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度，降低器件串聯(lián)電阻，我們將制備出來的銅-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，制備有機光伏器件，測試器件的光伏參數(shù)以及其它相關表征。通過原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope）、透射光譜（Transmittance Spectra）、紫外-可見吸收光譜（UV-vis Spectrum）等方法表征說明摻雜銅-金納米顆粒器件的光吸收得到增強，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）。同時將最優(yōu)條件應用到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