本文關(guān)鍵詞：表面等離子體增強(qiáng)聚合物太陽(yáng)能電池的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池相比,聚合物太陽(yáng)能電池具有原料種類(lèi)豐富、易加工、易制備、重量輕等優(yōu)點(diǎn),尤其是可通過(guò)廉價(jià)的印刷工藝獲得低成本、柔性、大面積器件,因此成為近年來(lái)新型光伏器件最具發(fā)展?jié)摿Φ姆较蛑弧Ｈ欢壳?聚合物太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換效率還比較低,離商業(yè)化還有一段距離。活性層光吸收能力不強(qiáng)是局限太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換效率提高的原因之一,而利用表面等離子體共振可以有效增強(qiáng)活性層對(duì)光的吸收。目前,利用金屬納米粒子的表面等離子體共振來(lái)提高聚合物太陽(yáng)能電池效率已經(jīng)得到廣泛研究。金屬納米粒子的大小、形狀將直接影響其表面等離子共振效應(yīng),金屬納米粒子在聚合物電池中的摻雜位置也同樣非常重要。本論文將從以上兩個(gè)角度出發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)制備表面等離子體增強(qiáng)聚合物太陽(yáng)能電池。我們成功合成了新型納米粒子—金六八面體,并將其引入到常規(guī)P3HT:PC61BM聚合物太陽(yáng)能電池的陽(yáng)極緩沖層中。最終制備出的電池短路電流密度及能量轉(zhuǎn)換效率分別從對(duì)比器件的8.55 mA/cm2和2.81%提升到9.66 mA/cm2和3.34%,分別提高了12.98%及18.86%。本文又成功合成出二氧化硅包裹的金立方納米粒子,并首次將其直接置于高性能PTB7:PC71BM聚合物太陽(yáng)能電池活性層中,通過(guò)優(yōu)化摻雜濃度,制備出了最佳增強(qiáng)效果的高效聚合物太陽(yáng)能電池,其短路電流密度以及能量轉(zhuǎn)化效率從基礎(chǔ)對(duì)比器件的16.98mA/cm2和7.38%分別增加到21.22 mA/cm2和9.06%,分別提高了24.97%及22.76%。分析表明,二氧化硅包裹的金立方納米粒子強(qiáng)的局域表面等離子體共振直接作用于光活性層,極大促進(jìn)了活性層對(duì)光的吸收,從而有效提高了短路電流密度,進(jìn)而提高了器件能量轉(zhuǎn)換效率。
【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽(yáng)能電池 表面等離子體共振 金納米粒子 核殼結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)注釋表8-9
• 第一章 緒論9-24
• 1.1 引言9-10
• 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作機(jī)理10-14
• 1.2.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理10-12
• 1.2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池等效工作電路12-13
• 1.2.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池伏安特性曲線及性能指標(biāo)13-14
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本器件結(jié)構(gòu)14-17
• 1.3.1 單層肖特基結(jié)構(gòu)15
• 1.3.2 雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3.3 混合異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.4 分子D-A結(jié)結(jié)構(gòu)17
• 1.4 聚合物太陽(yáng)能電池的性能影響因素17-18
• 1.5 聚合物太陽(yáng)能電池研究現(xiàn)狀18-24
• 第二章 表面等離子體理論介紹及應(yīng)用24-37
• 2.1 表面等離子體基本理論24-27
• 2.1.1 表面等離子體共振(SPPs)24-26
• 2.1.2 局域表面等離子體共振（LSPRs）26-27
• 2.2 時(shí)域有限差分法模擬原理及應(yīng)用27-28
• 2.3 常用金屬納米粒子在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用28-36
• 2.3.1 早期蒸鍍法利用表面等離子體28-29
• 2.3.2 運(yùn)用幾種技術(shù)手段形成周期性陣列來(lái)利用表面等離子體29-31
• 2.3.3 直接合成不同形狀金屬納米粒子31-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于金六八面體納米粒子的聚合物太陽(yáng)能電池研究37-45
• 3.1 研究目的37
• 3.2 金六八面體納米粒子的光學(xué)性質(zhì)分析37-39
• 3.2.1 金六八面體納米粒子的制備37-38
• 3.2.2 性能分析38-39
• 3.3 金六八面體摻雜的P3HT:PC_(61)BM聚合物太陽(yáng)能電池39-43
• 3.3.1 聚合物太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)39-40
• 3.3.2 器件制備及納米粒子濃度優(yōu)化40-41
• 3.3.3 電池性能分析41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 二氧化硅包裹的金納米立方在聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用45-56
• 4.1 本章研究目的45
• 4.2 金立方納米粒子的制備及結(jié)果表征45-46
• 4.2.1 金立方納米粒子的制備45-46
• 4.2.2 金納米立方性能分析46
• 4.3 二氧化硅包裹的金納米立方46-48
• 4.3.1 二氧化硅包裹的金納米立方的制備46-47
• 4.3.2 Au NCs@SiO_2納米粒子性能分析47-48
• 4.4 摻雜Au NCs@SiO_2核殼結(jié)構(gòu)的PTB7:PC71BM聚合物太陽(yáng)電池48-55
• 4.4.1 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-49
• 4.4.2 器件表面等離子體增強(qiáng)效應(yīng)的仿真研究49-51
• 4.4.3 器件制備及摻雜納米粒子的濃度優(yōu)化51-52
• 4.4.4 器件性能分析52-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文62-63
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目63-64
• 致謝64

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本文編號(hào)：451556