新穎納米結構導電薄膜的光電特性及應用研究.pdf

1、納米結構導電薄膜具備獨特而有趣的光電學特性，并且在許多領域有很重要的應用，如透明電極、納米結構背電極等。透明電極是多種光電子器件的核心部件之一。金屬納米結構背電極在增強薄膜電池光吸收方面發(fā)揮著重要作用。本論文主要研究了制備大面積隨機銀納米線(AgNW)網絡透明電極及改善其性能的方法，還介紹了一種簡便的制備二維納米金碗陣列的方法，并將金碗陣列作為背電極增強非晶硅薄膜的光吸收。
　　首先簡介了各種類型的透明電極及非金屬和金屬陷光結構的

2、發(fā)展現(xiàn)狀，然后以滲透理論為基礎對隨機Ag NW網絡的光電學性能進行了理論分析，并介紹了自建的各種測試系統(tǒng)以及一些通用的實驗方法。
　　在透明電極方面，提出了一種PMMA輔助旋涂的方法以制備在大面積范圍內（4英寸熔石英玻璃襯底）光透射率高(～91％)、導電性好（Rsh＜20Ω/□）并且性能均勻、穩(wěn)定性好的隨機Ag NW網絡透明電極，系統(tǒng)探索了Ag NW PMMA懸濁液濃度、勻膠第二階段轉速等關鍵參量對最終得到的AgNW光電學性能的影

3、響。還成功將此方法推廣到柔性襯底上，制備出5×5cm2的PDMS柔性透明電極。緊接著，通過實驗證明，用與自然太陽光功率密度(0.1W/cm2)相當?shù)年柟庹丈溆蒙鲜鯬MMA輔助旋涂方法制備的Ag NW網絡，就能使其Rsh取得與200℃熱處理幾乎相同的改善效果，而前者對柔性襯底幾乎沒有影響。通過基于有限元方法的數(shù)值仿真方法和改變光照強度的系列實驗，闡明，光照導致的Ag NW網絡性能改善可能源于Ag NW-Ag NW交叉接觸點處由等離子體效應

4、產熱引起的PVP去除和線-線輕微焊接。還證明，經光照改善后的Ag NW網絡有優(yōu)良的抗彎折性能，并將之應用到薄膜加熱器和解凍器中。
　　就納米結構背電極而言，介紹了一種以自組裝形成的聚苯乙烯小球陣列為模板結合PMMA輔助轉移的方法制備二維六角密集排布的納米金碗陣列的方法，用自建的系統(tǒng)測量了納米金碗陣列及金納米球殼陣列（即倒置的金碗）的反射譜和透射譜，計算得到其吸收譜;結果表明，在＞620nm的長波階段，前者的吸收弱于后者，這主要是因

5、為前者在該波段反射太高。但沉積上60nm厚的非晶硅薄膜后，納米金碗陣列的吸收變得明顯好于金納米球殼陣列，在380-880nm內平均吸收達到0.82。為了理解兩者在濺射非晶硅薄膜前后截然相反的表現(xiàn)，用時域有限元差分方法對它們在不同波長處的電場分布進了仿真，還通過實驗系統(tǒng)地研究了非晶硅厚度對其整體光學性能的影響，結果表明，頂層a-Si膜層在兩種納米結構中的SPPs激發(fā)和電場分布的調節(jié)中扮演著極其重要的作用。還建立了精確的三維光電混合仿真模型

6、以系統(tǒng)地研究基于納米金碗陣列的太陽能電池的陷光特性及光生載流子的產生、輸運和復合過程。數(shù)值仿真結果顯示，該電池的陷光特性優(yōu)于基于反轉金碗（即金納米球殼）陣列和平面金膜的電池;盡管復合速率較高，它仍然具有遠高于后兩者的短路電流（14.62mA/cm2）;雖然局部電流反轉使得它的開路電壓略低于后兩者，納米金碗電池仍然有13.83％的光電轉換效率，比平面對照電池和金納米球殼電池分別高出25.73％和6.71％。
　　最后總結了本論文并對