有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）具有柔性,量輕,綠色環(huán)保,可大面積制備等優(yōu)點(diǎn),是最有潛力的下一代電池。但是也因?yàn)槠淠芰哭D(zhuǎn)化效率低和壽命短,限制了其商業(yè)化應(yīng)用的腳步。影響OSCs效率的一個(gè)重要因素是有源層厚度與激子的傳輸距離之間相互制約,因此如何在不增加有源層厚度情況下提升光吸收成為研究重點(diǎn)。研究者們通過(guò)引入不同形貌和尺寸的微納米結(jié)構(gòu)來(lái)提升OSCs性能的。本文制備了微納米復(fù)合周期光柵結(jié)構(gòu),并利用嚴(yán)格耦合波算法（RCWA）和時(shí)域有限差分法（FDTD）分析微納米復(fù)合周期光柵提升OSCs光吸收作用機(jī)理。論文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:1:微納米復(fù)合周期光柵的制備。首先用傳統(tǒng)的光刻技術(shù),制備一維條形矩形光柵結(jié)構(gòu)（周期6μm）。其次用激光雙光束干涉曝光制備納米周期結(jié)構(gòu),通過(guò)調(diào)節(jié)入射光角度控制光柵周期大小,可以制備周期大于250nm的納米光柵結(jié)構(gòu)。最后利用兩種工藝相結(jié)合的方法制備出微納米復(fù)合周期光柵結(jié)構(gòu)（MNCGs）的襯底。2:微納米復(fù)合周期光柵結(jié)構(gòu)提升OSCs光吸收作用機(jī)理分析。我們?cè)贠SCs金屬背電極Ag和有源層界面處引入MNCGs,并利用RCWA算法分析MNCGs光學(xué)作用機(jī)理。研究表明MNCGs... 

【文章來(lái)源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

能源應(yīng)用實(shí)例（a）化石燃料，（b）風(fēng)能，（c）潮汐能，（d）水能,（e）核能，（f）太陽(yáng)能

2圖1.2（a）衛(wèi)星上的太陽(yáng)能電池供電，（b）家用太陽(yáng)能電池，（c）太陽(yáng)能電池汽車(chē)，（d）供電不便的偏遠(yuǎn)山區(qū)利用太陽(yáng)能電池供電，（e）海上利用太陽(yáng)能電池供電，（f）太陽(yáng)能電池路燈。有機(jī)太陽(yáng)能電池（Organicsolarcells,OSCs）因制備方法簡(jiǎn)單、柔性、成本低、帶隙可調(diào)節(jié)，可溶液法加工、能夠roll-to-roll生產(chǎn)等特點(diǎn)，展現(xiàn)出極具潛力的發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值[15-19]，如圖1.3所示。目前OSCs器件的光電轉(zhuǎn)換效率最高效率達(dá)到17.3%[20]。盡管由于其效率、穩(wěn)定性和壽命與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池相比還具有差距。研究者們通過(guò)合成新材料和對(duì)OSCs內(nèi)部物理機(jī)制研究，以及改善制備工藝，來(lái)提升電池的性能[21-26]。相信在不久的將來(lái)，可以將OSCs商業(yè)化并應(yīng)用到日常生活。圖1.3有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池

31.1有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程1959年，D.Kearns等制備首個(gè)Schottky型OSCs，能量轉(zhuǎn)換效率（Powerconversionefficiency,PCEs）很低約0.1%，因而沒(méi)有受到研究者們的重視。1986年，由電子給體（Donor,D）和電子受體（Accept,A）兩種不同有機(jī)材料組成的雙層異質(zhì)結(jié)OSCs首次被C.W.Tang所報(bào)道發(fā)表在AppliedPhysicsLetters上，PCE達(dá)到1%[27]，如圖1.4所示。這一研究成果為研究者們提供并開(kāi)辟了新的思路，因而OSCs重新進(jìn)入研究者們的視野。圖1.4雙層異質(zhì)結(jié)OSCsJ-V曲線[27]，C.W.Tang博士。1995年，A.J.Heeger等人使用MEH-PPV為D，C60為A二者充分混合，首次制備出體異質(zhì)結(jié)OSCs。體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)能有效減小激子的傳輸距離，顯著提高激子的解離效率，有效的提高PCE[28]，如圖1.5所示。如圖1.5MEH-PPV:C60體異質(zhì)結(jié)OSCs[28]，A.J.Heeger教授

【參考文獻(xiàn)】：
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