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

【摘要】：與傳統(tǒng)的無機半導體太陽能電池相比,聚合物太陽能電池具有原料種類豐富、易加工、易制備、重量輕等優(yōu)點,尤其是可通過廉價的印刷工藝獲得低成本、柔性、大面積器件,因此成為近年來新型光伏器件最具發(fā)展?jié)摿Φ姆较蛑弧Ｈ欢壳?聚合物太陽能電池能量轉換效率還比較低,離商業(yè)化還有一段距離�；钚詫庸馕漳芰Σ粡娛蔷窒尢柲茈姵啬芰哭D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活性層對光的吸收。目前,利用金屬納米粒子的表面等離子體共振來提高聚合物太陽能電池效率已經得到廣泛研究。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,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角度出發(fā)來設計制備表面等離子體增強聚合物太陽能電池。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聚合物太陽能電池的陽極緩沖層中。最終制備出的電池短路電流密度及能量轉換效率分別從對比器件的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聚合物太陽能電池活性層中,通過優(yōu)化摻雜濃度,制備出了最佳增強效果的高效聚合物太陽能電池,其短路電流密度以及能量轉化效率從基礎對比器件的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的局域表面等離子體共振直接作用于光活性層,極大促進了活性層對光的吸收,從而有效提高了短路電流密度,進而提高了器件能量轉換效率。
【關鍵詞】：聚合物太陽能電池 表面等離子體共振 金納米粒子 核殼結構
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專業(yè)術語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-24
• 1.1 引言9-10
• 1.2 有機太陽能電池的工作機理10-14
• 1.2.1 有機太陽能電池的工作原理10-12
• 1.2.2 有機太陽能電池等效工作電路12-13
• 1.2.3 有機太陽能電池伏安特性曲線及性能指標13-14
• 1.3 有機太陽能電池的基本器件結構14-17
• 1.3.1 單層肖特基結構15
• 1.3.2 雙層異質結結構15-16
• 1.3.3 混合異質結結構16-17
• 1.3.4 分子D-A結結構17
• 1.4 聚合物太陽能電池的性能影響因素17-18
• 1.5 聚合物太陽能電池研究現(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 時域有限差分法模擬原理及應用27-28
• 2.3 常用金屬納米粒子在有機太陽能電池中的應用28-36
• 2.3.1 早期蒸鍍法利用表面等離子體28-29
• 2.3.2 運用幾種技術手段形成周期性陣列來利用表面等離子體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36-37
• 第三章 基于金六八面體納米粒子的聚合物太陽能電池研究37-45
• 3.1 研究目的37
• 3.2 金六八面體納米粒子的光學性質分析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聚合物太陽能電池39-43
• 3.3.1 聚合物太陽能電池結構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43-45
• 第四章 二氧化硅包裹的金納米立方在聚合物太陽能電池中的應用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核殼結構的PTB7:PC71BM聚合物太陽電池48-55
• 4.4.1 器件結構設計48-49
• 4.4.2 器件表面等離子體增強效應的仿真研究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55-56
• 第五章 總結與展望56-57
• 參考文獻57-62
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文62-63
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目63-64
• 致謝64

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本文編號：451556