納米結構金屬的表面等離效應在有機太陽能電池中的應用.pdf

1、近年來，有機太陽能電池發(fā)展迅速，它們具有廉價、柔軟、輕便等諸多優(yōu)點，是硅太陽能電池的有力挑戰(zhàn)者，有望在未來光伏產業(yè)中扮演重要角色。目前，基于聚合物的有機太陽能電池的轉化效率更是已經超過10%。然而，有機太陽能電池的進一步應用仍然受到一些技術因素的制約。有機半導體中激子的擴散距離比有機光伏電池光敏層的厚度要短得多，而且有機半導體載流子的遷移率比硅半導體要小很多；這一固有缺陷要求我們在制作有機光伏電池時，需要選擇較薄的光敏層厚度以獲取更高的

2、能量轉換效率，但隨著光敏層的厚度變薄，它的光吸收也會隨之減少。
　　從這個制約因素出發(fā)，本論文運用真空鍍膜技術和旋涂制膜技術制備基于poly(3-hexylthiophene):(6,6)-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(P3HT:PCBM)的聚合物太陽能電池，研究了金屬納米結構表面等離子共振效應在有機太陽能電池中的應用。具體內容如下：
　　1.利用銀納米結構的表面等離子增強效應，優(yōu)

3、化設計具有金屬納米顆粒的有機光伏電池結構，采用旋涂制膜技術和真空蒸鍍技術制備了含有銀納米顆粒的空穴傳輸層(PEDOT:PSS)聚合物體異質結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合物加入到PEDOT:PSS陽極緩沖層中。這種利用氧化石墨烯作為模板來負載金納米顆粒的新方法，可以在引入等離子體效應的同時避免金納米顆粒的團聚。實驗表明，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生率都得到了提升，使得器件的光電流和轉化效率都增大了。通過對實驗數據和模擬結果的分析，器件性能提升是因為在PEDOT:PSS與光敏層界面處金納米顆粒局部等離子共振效應引起的近場激發(fā)增強。通過系統的理論和實驗研究分析金納米顆粒在有機太陽能電池中的近場增強作用和電子效應。
　　3.利用化學方法合成SiO2微球，利用PEDOT:PSS和SiO2納米微球混合物來制備有機太陽能電池空穴注入傳輸層，我們希望在不犧牲器件電學