金納米顆粒在聚合物太陽能電池及量子點發(fā)光二極管中的應(yīng)用.pdf

1、聚合物太陽能電池(PSC)由于具有制備工藝簡單、成本低廉、柔韌性好等優(yōu)點，受到科學家們的廣泛關(guān)注。由于量子點具有尺寸可調(diào)諧的發(fā)光、發(fā)光線寬窄、光致發(fā)光效率高和熱穩(wěn)定性等特點，因此以量子點作為發(fā)光層的量子點發(fā)光二極管(QLED)是極具潛力的下一代顯示和固態(tài)照明光源。但是在真正實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用之前，聚合物太陽能電池和量子點發(fā)光二極管器件中還存在著諸多問題有待解決，其中效率和穩(wěn)定性問題尤為關(guān)鍵。
　　本論文的工作主要圍繞有源層PTB

2、7：PC71BM和P3HT:PCBM的聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率問題，以及CdSe/CdS/ZnS量子點發(fā)光二極管的發(fā)光效率問題開展研究。通過在光電器件中不同傳輸層摻入金屬納米顆粒，并且利用金屬納米顆粒的表面等離子效應(yīng)（LSPR）有效提高PSCs和QLEDs的效率。本論文的主要創(chuàng)新工作可以歸納為以下三部分：
　?。?）Au NPs/ZnO納米結(jié)構(gòu)在PTB7:PC71BM聚合物反置結(jié)構(gòu)太陽能電池中的應(yīng)用：
　　在基于PTB

3、7：PC71BM反置聚合物太陽能電池，將Au NP插入ITO電極和ZnO電子傳輸層之間，器件的最大光電轉(zhuǎn)換效率取得改善，達到8.23％。這比標準器件的PCE高了10％以上，這種增強主要是源自短路電流（JSC）的增加。短路電流的增加可以歸因于金納米顆粒的表面等離子共振效應(yīng)誘導(dǎo)局部電磁場增強導(dǎo)致聚合物太陽能電池光吸收增強。在該器件中使用ZnO作為電子傳輸層，它具有較高的電子遷移率，這有利于電子提取，并且作為陰極緩沖層可避免有源層直接與電極或

4、金屬納米顆粒接觸，從而抑制界面的激子淬滅。
　?。?）雙Au納米顆粒結(jié)構(gòu)在P3HT:PCBM聚合物反置結(jié)構(gòu)太陽能電池中的應(yīng)用：
　　將真空蒸鍍的Au NDs引入到金屬電極附近的MoO3層中形成MoO3/AuNDs/MoO3夾層結(jié)構(gòu)，并用此增加P3HT: PCBM聚合物反置太陽能電池的光吸收。與標準器件相比，光電流有了明顯增強，器件的轉(zhuǎn)換效率顯著增強。研究表明器件性能的提高主要是由于Au NPs的背散射效應(yīng)使活性層中的光程增長

5、，從而有利于載流子的傳輸和電荷的分離，進而改善了太陽能電池的器件性能。除了真空蒸鍍5nm Au NDs在MoO3中，還將Au NPs插入ITO電極和ZnO電子傳輸層之間形成雙Au納米結(jié)構(gòu)。與標準器件相比，摻入5 nm Au NDs和20 nmAu NDs的雙LSPR器件的PCE由2.9％增加到3.65％，提高了17%。Au NPs插入到ZnO層下引起了等離子共振效應(yīng)誘導(dǎo)局部電磁場增強，同樣也提高聚合物太陽能電池中光收集。
　?。?

6、）Au NPs/PEDOT:PSS納米結(jié)構(gòu)在CdSe/CdS/ZnS量子點發(fā)光二極管中的應(yīng)用：
　　首先組裝并優(yōu)化了基于CdSe/CdS/ZnS量子點的紅色發(fā)光二極管，標準器件采用的結(jié)構(gòu)如下：ITO/PEDOT:PSS/TFB/QDs/ZnO/Ag。通過將Au NPs插入ITO電極和PEDOT:PSS空穴傳輸層之間，形成Au NPs/ PEDOT:PSS結(jié)構(gòu)并應(yīng)用到上述QLED器件中，并研究Au NPs對QLED器件的發(fā)光效率的影