聚合物太陽能電池因其質輕、柔性、成本低廉以及適用于卷對卷方式生產等優(yōu)點引起國內外學術和產業(yè)界的極大關注。然而,與硅基太陽能電池相比,聚合物太陽能電池較低光吸收能力導致的較低光電轉換效率制約了其進一步發(fā)展。聚合物太陽能電池的活性層一般由共軛聚合物給體和富勒烯衍生物受體構成,其相對較低載流子遷移率與短激子擴散距離極大地限制了活性層的厚度（<²00 nm）,不利于器件的光吸收。表面等離子體光學提出在納米尺度上操縱和束縛光子,為在不改變活性層厚度的情況下提高電池的光吸收水平提供了一條新的有效途徑。在金屬納米粒子增強聚合物太陽能電池的相關研究工作中,一般采用將金屬納米粒子混入電池緩沖層或活性層溶液中再進行旋涂制膜的添加方式。該方法需要經過粒子合成、提純、再分散、旋涂等多個步驟,過程繁瑣且極易引起金屬納米粒子的團聚,這不但減弱了其表面等離子共振效應,還可能破壞電池活性層的微觀形貌,有損電池性能。因此,解決金屬納米粒子在電池中的團聚是充分利用其表面等離子體共振效應提升電池光吸收和光電轉換效率的一個關鍵問題。此外,等離子金屬納米結構在電池中的添加位置也對其增強活性層的光吸收... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球能源消費主要構成

第一章 金等離子體納米結構的制備及其在聚合物太陽能電池的運用與再生能源的研究開發(fā)。據(jù)BP發(fā)布的《2035世界能源展望》，如圖 1.2所示，目前可再生能源在全球一次能源結構中占比只有4%左右，但增長勢頭非常強勁，增長量占全球能源新增量的1/4。在化石能源不斷被限制的同時，全球整體能源需求還在以年均1.5%-1.9%的速度上升，這說明可再生能源發(fā)展?jié)摿薮骩1]。

圖 1.3 不同類型太陽能電池NREL認證效率增長趨勢圖[4]。Figure 1.3 Growth trend chart of NREL authentication efficiency for different types of solar cells[4].第一梯隊為各類疊層太陽能電池和無機化合物太陽能電池。疊層太陽能電池主要針對不同半導體材料對太陽光吸收波段的整合疊加，從而達到對太陽光的利用的最大程度。無機化合物太陽能電池主要以GaAs和CdS為代表的太陽能電池[5,6]，得益于材料本身直接帶隙的優(yōu)點，低能耗，高效率且穩(wěn)定性極好，普遍用于太空航天器。該梯隊報道的最高光電轉換效率范圍在27.8%-46%，但是疊層太陽能電池制作過程與材料合成過于繁瑣，局限于實驗室研究，商業(yè)化之路漫漫其修遠兮。材料成膜要求極高，重復性差，且稀有元素成本高等因素使得無機化合物太陽能電池很難得到廣泛運用[7]，僅有少量運用在航天器等高端領域。第二梯隊為硅基太陽能電池與CIGS薄膜太陽能電池。硅基太陽能電池又分為單晶硅與多晶硅電池，單晶硅得益于較高的載流子遷移率，轉化效率能達到26.6%，


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