表面等離子體聚合物太陽能電池

【摘要】：近年來有機太陽能電池因成本低、制備工藝簡單、易于實現(xiàn)大面積和柔性等潛在優(yōu)勢備受關(guān)注。然而與傳統(tǒng)無機太陽能電池相比,有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率還是很低,主要源于有機活性層在整個近紅外波段光吸收效率低、載流子遷移率較低、光電轉(zhuǎn)換過程中能量損失大及給體受體材料能級不匹配等。因此,提高光吸收效率是提高有機太陽能電池效率的關(guān)鍵因素。采用窄帶隙材料是解決該問題的方法之一,另一行之有效的方法是利用等離子體共振。近幾年來,采用等離子體共振促進活性層吸收的方法廣泛應(yīng)用于有機太陽能電池中。用來促進活性層吸收的納米粒子有金和銀納米粒子,制備方法主要包括蒸鍍金屬層、激光加工、電子束刻蝕、電脈沖沉積等。本文主要利用晶種法制備出了納米球和骨頭狀的金納米粒子,采用自組裝的方法將納米粒子組裝至聚合物太陽能電池中,制備了等離子體聚合物太陽能電池?；诮鸺{米球的器件中,器件的能量轉(zhuǎn)換效率從3.18%提高到3.78%;基于骨頭狀納米粒子的器件中,電池的能量轉(zhuǎn)換效率提高到4.06%,短路電流和能量轉(zhuǎn)換效率較未摻雜納米粒子的電池提高18.6%和24.2%。深入剖析了金納米粒子的主要作用機理以及器件性能提升的根源。 【關(guān)鍵詞】：有機太陽能電池 表面等離子體 金納米粒子 自組裝
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 有機太陽能電池簡介9-12
• 1.2.1 太陽能電池的工作原理9-10
• 1.2.2 伏安特性曲線及主要性能參數(shù)10-12
• 1.3 有機太陽能電池結(jié)構(gòu)分類12-15
• 1.3.1 單層肖特基結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3.2 雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.3 混合異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)14
• 1.3.4 疊層結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4 常見的有機太陽電池材料15-18
• 1.4.1 小分子材料15-16
• 1.4.2 聚合物材料16-18
• 第二章 表面等離子體共振基本原理及應(yīng)用18-24
• 2.1 表面等離基元基本原理18-20
• 2.1.1 表面等離子體共振（SPPs）18-19
• 2.1.2 局域表面等離子體共振（LSPR）19-20
• 2.2 時域有限差分法模擬原理及應(yīng)用20-21
• 2.3 等離子體太陽能電池的研究現(xiàn)狀21-23
• 2.3.1 等離子體無機和染料敏化太陽能電池21-22
• 2.3.2 等離子體有機太陽能電池22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 金納米粒子合成及性質(zhì)24-35
• 3.1 研究目的24-25
• 3.2 常見的制備金屬米粒子的方法25-27
• 3.2.1 真空蒸鍍法25
• 3.2.2 硬模版法25-26
• 3.2.3 軟模版法26
• 3.2.4 晶種法26-27
• 3.3 金納米球的制備與表征27-30
• 3.3.1 金納米球合成過程與結(jié)果表征27-28
• 3.3.2 AgNO_3對金納米球性質(zhì)的影響28-29
• 3.3.3 HAuCl_4對金納米球性質(zhì)的影響29-30
• 3.4 金納米棒的制備與表征30-33
• 3.4.1 金納米棒制備過程及結(jié)果表征30-31
• 3.4.2 AgNO_3對金納米棒性質(zhì)的影響31-32
• 3.4.3 HAuCl_4對金納米棒性質(zhì)的影響32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第四章 基于金納米球的聚合物太陽能電池35-42
• 4.1 金納米粒子引入太陽能電池的常用方法35-36
• 4.2 自組裝金納米粒子方法及其有機太陽能電池應(yīng)用36-38
• 4.2.1 自組裝所用材料36-37
• 4.2.2 自組裝方案37-38
• 4.2.3 自組裝結(jié)果表征38
• 4.3 等離子聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計38-40
• 4.3.1 研究目的38-39
• 4.3.2 有機太陽能電池結(jié)構(gòu)39-40
• 4.4 性能分析40-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第五章 以骨頭狀為主的混合金納米粒子在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用42-53
• 5.1 研究目的42
• 5.2 納米粒子光學(xué)性質(zhì)分析42-44
• 5.2.1 混合納米粒子的光吸收42-43
• 5.2.2 周圍介質(zhì)對納米粒子的光吸收影響43-44
• 5.3 金納米粒子密度優(yōu)化44-45
• 5.4 性能分析45-52
• 5.4.1 J-V和IPCE曲線45-47
• 5.4.2 串聯(lián)電阻47-48
• 5.4.3 膜層結(jié)構(gòu)的變化48-49
• 5.4.4 活性層吸收光譜49-51
• 5.4.5 活性層光致發(fā)光光譜51-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 第六章 總結(jié)與展望53-54
• 參考文獻54-59
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文59-60
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目60-61
• 致謝61

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