本文選題：等離激元太陽能電池　切入點：Au-TiO_2納米粒子混合體　出處：《長春理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：太陽能作為一種綠色環(huán)保、儲量豐富、分布廣泛的新能源,太陽能的轉換存儲設備的研發(fā)逐步成為研究的熱點。目前,傳統太陽能電池仍存在生產成本高、太陽光譜利用范圍窄等缺點�；诘入x激元的新一代太陽能電池具有吸收波長范圍寬、吸收截面大等特點,克服了傳統太陽能電池太陽能利用率低的缺點。但是,等離激元太陽能電池仍處于研究的初期階段,其光電轉化效率較低,而延長材料的電子壽命對提高其光電轉化效率有重要意義。本文針對可應用于等離激元太陽能電池的Au-TiO_2納米粒子混合體中的電子轉移過程展開研究。首先,通過對比相同激發(fā)光條件下TiO_2納米粒子和Au-TiO_2納米粒子混合體的電子產額,確認Au-TiO_2納米粒子混合體中發(fā)生了從Au納米粒子到TiO_2納米粒子的電子轉移過程。并通過Au中電子激發(fā)、電子由Au向TiO_2轉移及TiO_2中的輻射等過程的定性描述,闡明電子轉移的物理機制。其次,由Au納米粒子和TiO_2納米粒子的多光子電子輻射過程與波長的相關性,得到Au、TiO_2粒子中多光子電子輻射的階數,并確定了Au納米粒子的功函數大約在4.65eV~4.71eV范圍之內,TiO_2納米粒子發(fā)生多光子電子輻射過程所需的最小能量在4.59eV~4.65eV范圍之內。這為接下來的利用飛秒激光泵浦-探測技術測量Au-TiO_2納米粒子混合體的電子壽命打下了基礎。最后,實驗上將光輻射電子顯微技術(PEEM)與飛秒時間分辨多光子電子輻射泵浦-探測技術相結合,根據Au納米粒子、TiO_2納米粒子以及Au-TiO_2納米粒子混合體中電子的激發(fā)、轉移及輻射過程,測量了Au納米粒子、TiO_2納米粒子以及Au-TiO_2納米粒子混合體的電子壽命。發(fā)現Au納米粒子中間態(tài)電子以及TiO_2納米粒子和Au-TiO_2納米粒子混合體的導帶電子都存在快速以及緩慢衰變的兩個過程。獲得Au-TiO_2納米粒子混合體中Au納米粒子和TiO_2納米粒子電子壽命的基礎數據,對于深入理解Au-TiO_2納米粒子混合體中的電子轉移過程,進而提升其光電轉化效率至關重要。
[Abstract]:Solar energy as a kind of green environmental protection, rich in reserves, widely distributed new energy, the research and development of solar energy conversion storage devices has gradually become a hot spot. At present, traditional solar cells still have high production costs. The new generation solar cells based on isometric elements have the advantages of wide absorption wavelength range and large absorption cross section, which overcome the disadvantages of low solar energy utilization rate of traditional solar cells. The isobaric solar cells are still in the initial stage of study, and their photoelectric conversion efficiency is low. Prolonging the electron lifetime of the material is of great significance to improve its photoelectric conversion efficiency. In this paper, the electron transfer process in the Au-TiO_2 nanoparticle mixture which can be applied to the isopulticidal solar cells is studied. By comparing the electron yields of TiO_2 nanoparticles and Au-TiO_2 nanoparticles under the same excitation light conditions, the electron transfer process from au nanoparticles to TiO_2 nanoparticles was confirmed. The physical mechanism of electron transfer from au to TiO_2 and radiation in TiO_2 is described qualitatively. Secondly, the correlation between multiphoton electron radiation process and wavelength of au nanoparticles and TiO_2 nanoparticles is discussed. The order of multiphoton electron radiation in Auttio _ 2 particle is obtained. The work function of au nanoparticles is determined to be within the range of 4.65 EV ~ 4.71 EV and the minimum energy required for multiphoton electron radiation of TiO2 nanoparticles is within the range of 4.59 EV ~ 4.65 EV. This is the following technique using femtosecond laser pumping and detection. The measurement of electron lifetime of Au-TiO_2 nanoparticles has laid the foundation. Finally, The experiment combines photoemission electron microscopy (PEEM) with femtosecond time-resolved multiphoton electron pumping and detection technology. According to the excitation, transfer and radiation process of electrons in au nanoparticles TiO2 nanoparticles and Au-TiO_2 nanoparticles, The electron lifetime of au nanoparticles TiO _ 2 nanoparticles and Au-TiO_2 nanoparticles were measured. It was found that the electrons in the intermediate states of au nanoparticles and in the mixtures of TiO_2 nanoparticles and Au-TiO_2 nanoparticles were fast and slow. Two processes of slow decay. The basic data of electron lifetime of au nanoparticles and TiO_2 nanoparticles in Au-TiO_2 nanoparticles are obtained. It is very important to understand the electron transfer process in the Au-TiO_2 nanoparticles and improve the photoelectric conversion efficiency.
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TM914.4

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本文編號：1595515