基于表面等離子增強(qiáng)的量子點(diǎn)太陽能電池的研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型和對(duì)能源的需求的加大，發(fā)展清潔的、可再生的能源迫在眉睫。眾所周知，人類生產(chǎn)所帶來的污染使得地球環(huán)境每況愈下。量子點(diǎn)太陽電池和等離子太陽電池近年來成為了太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，有望解決能源危機(jī)問題。一是量子點(diǎn)太陽能電池能夠打破傳統(tǒng)p-n結(jié)太陽電池的理論極限，達(dá)到66％左右。二是等離子能夠增強(qiáng)電池中的光吸收，極大的減小太陽能電池的原材料，進(jìn)而降低成本，使得其能夠和傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)。如果實(shí)現(xiàn)高效低價(jià)的太陽電池，不僅可以減少

2、對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，而且能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)家的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。本學(xué)位論文研究了表面等離子體對(duì)砷化鎵量子點(diǎn)太陽能電池效率的影響，通過極其簡(jiǎn)便的方法耦合納米星到量子點(diǎn)太陽能電池的表面，從而實(shí)現(xiàn)了極大的效率提升。這是因?yàn)轳詈显诒砻娴亩嘟羌{米星能夠提供寬頻域的散射截面和吸收截面。納米星提供的近場(chǎng)增強(qiáng)模式使得外量子效率在短波區(qū)域增強(qiáng)了400%，并且納米星的散射效應(yīng)使得其在長(zhǎng)波區(qū)域增加了(10-50%)。為了研究等離子對(duì)量子點(diǎn)的影響，太陽能電池的表面

3、被化學(xué)腐蝕，使得表面距離本征區(qū)的砷化銦量子點(diǎn)更近。再把相同濃度的納米星耦合在其表面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)表面等離子源距離量子點(diǎn)更加近的時(shí)候，太陽能電池的吸收效率比起沒被刻蝕前有大幅度的提高。最后，本文采用時(shí)域有限差分方法來解釋表面等離子量子點(diǎn)太陽電池增強(qiáng)效應(yīng)的物理機(jī)制，為進(jìn)一步的研究提供理論支持。分析顯示，可以通過制備不同角的納米星來增強(qiáng)特定波長(zhǎng)的吸收。并且，納米粒子的形狀和大小對(duì)于光吸收至關(guān)重要。越大的納米顆粒越能增加散射效率，減少寄生吸收