有機太陽能電池（OSCs）具有柔性,量輕,綠色環(huán)保,可大面積制備等優(yōu)點,是最有潛力的下一代電池。但是也因為其能量轉化效率低和壽命短,限制了其商業(yè)化應用的腳步。影響OSCs效率的一個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。研究者們通過引入不同形貌和尺寸的微納米結構來提升OSCs性能的。本文制備了微納米復合周期光柵結構,并利用嚴格耦合波算法（RCWA）和時域有限差分法（FDTD）分析微納米復合周期光柵提升OSCs光吸收作用機理。論文的研究工作主要包括以下幾個方面:1:微納米復合周期光柵的制備。首先用傳統(tǒng)的光刻技術,制備一維條形矩形光柵結構（周期6μm）。其次用激光雙光束干涉曝光制備納米周期結構,通過調(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的納米光柵結構。最后利用兩種工藝相結合的方法制備出微納米復合周期光柵結構（MNCGs）的襯底。2:微納米復合周期光柵結構提升OSCs光吸收作用機理分析。我們在OSCs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光學作用機理。研究表明MNCGs... 

【文章來源】：華僑大學福建省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

能源應用實例（a）化石燃料，（b）風能，（c）潮汐能，（d）水能,（e）核能，（f）太陽能

2圖1.2（a）衛(wèi)星上的太陽能電池供電，（b）家用太陽能電池，（c）太陽能電池汽車，（d）供電不便的偏遠山區(qū)利用太陽能電池供電，（e）海上利用太陽能電池供電，（f）太陽能電池路燈。有機太陽能電池（Organicsolarcells,OSCs）因制備方法簡單、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，展現(xiàn)出極具潛力的發(fā)展前景和應用價值[15-19]，如圖1.3所示。目前OSCs器件的光電轉換效率最高效率達到17.3%[20]。盡管由于其效率、穩(wěn)定性和壽命與傳統(tǒng)無機太陽能電池相比還具有差距。研究者們通過合成新材料和對OSCs內(nèi)部物理機制研究，以及改善制備工藝，來提升電池的性能[21-26]。相信在不久的將來，可以將OSCs商業(yè)化并應用到日常生活。圖1.3有機薄膜太陽能電池

31.1有機太陽能電池的發(fā)展歷程1959年，D.Kearns等制備首個Schottky型OSCs，能量轉換效率（Powerconversionefficiency,PCEs）很低約0.1%，因而沒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）兩種不同有機材料組成的雙層異質結OSCs首次被C.W.Tang所報道發(fā)表在AppliedPhysicsLetters上，PCE達到1%[27]，如圖1.4所示。這一研究成果為研究者們提供并開辟了新的思路，因而OSCs重新進入研究者們的視野。圖1.4雙層異質結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，首次制備出體異質結OSCs。體異質結結構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體異質結OSCs[28]，A.J.Heeger教授

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面等離激元“熱點”的可控激發(fā)及近場增強光譜學[J]. 馮仕靚,王靖宇,陳舒,孟令雁,沈少鑫,楊志林.  物理學報. 2019(14)
[2]多形貌多周期微納米復合結構的制備及表征[J]. 王康,金玉,劉昱瑋,李志祥,駱昕,吳志軍,相春平.  激光與光電子學進展. 2019(12)
[3]探析太陽能電池材料發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 易欣欣.  電子制作. 2018(20)
[4]表面等離子體-微腔激元對頂入射有機薄膜太陽能電池光吸收效率的增強[J]. 金玉,王康,鄒道華,吳志軍,相春平.  發(fā)光學報. 2017(11)
[5]硅基單結太陽能電池的制備技術、缺陷及其性能的研究[J]. 季鑫,楊德仁,答建成.  材料導報. 2016(03)
[6]能源革命:從化石能源到新能源[J]. 鄒才能,趙群,張國生,熊波.  天然氣工業(yè). 2016(01)
[7]25%效率晶體硅基太陽能電池的最新進展[J]. 鄧慶維,黃永光,朱洪亮.  激光與光電子學進展. 2015(11)
[8]我國新能源戰(zhàn)略的重大技術挑戰(zhàn)及化解對策[J]. 羅來軍,朱善利,鄒宗憲.  數(shù)量經(jīng)濟技術經(jīng)濟研究. 2015(02)
[9]硅基薄膜太陽能電池發(fā)展研究及出路[J]. 胡笑添,章少華.  人工晶體學報. 2012(S1)

博士論文
[1]GSMBE外延硅薄膜太陽能電池物性研究[D]. 樂艮.中國科學院大學(中國科學院物理研究所) 2019
[2]硅基薄膜太陽能電池界面微納結構設計及光電性能分析[D]. 汪園園.合肥工業(yè)大學 2019
[3]硅-PEDOT:PSS雜化太陽能電池制備及光伏性能研究[D]. 孫一靈.電子科技大學 2017
[4]表面等離激元微腔共振特性研究[D]. 居冬泉.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[5]2030年我國新能源發(fā)展優(yōu)先序列研究[D]. 邢萬里.中國地質大學(北京) 2015
[6]表面等離子體增強有機光電器件效率研究[D]. 金玉.吉林大學 2013

碩士論文
[1]有機小分子太陽能電池供體材料的理論研究[D]. 王芝香.吉林大學 2019
[2]幾類有機小分子材料電子傳輸性能的理論研究[D]. 溫珂珂.河南大學 2019
[3]光學結構在提高硅基太陽能電池性能中的應用[D]. 王玨斌.南京郵電大學 2017
[4]硅基異質結太陽能電池的界面研究及光伏性質[D]. 孫騰.蘇州大學 2017
[5]我國太陽能的空間分布及地區(qū)開發(fā)利用綜合潛力評價[D]. 沈義.蘭州大學 2014
[6]我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)區(qū)域競爭力分析與評價[D]. 王紫薇.西南財經(jīng)大學 2012



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