基于表面等離子激元共振的有機(jī)太陽能電池研究.pdf

1、貝爾實(shí)驗(yàn)室六十年前研制出了世界上首塊太陽能電池，標(biāo)志著人類進(jìn)入新能源時(shí)代。太陽能電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的光伏器件。近幾十年來，傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體電池發(fā)展迅速，光電轉(zhuǎn)換效率從最初貝爾實(shí)驗(yàn)室研究的6％提升到如今的~40%，占據(jù)了約百分之九十的太陽能電池市場(chǎng)。然而，無機(jī)太陽能電池昂貴的材料成本、光衰減、毒性大等問題阻礙了其商業(yè)化發(fā)展以及在日常生活中的普及應(yīng)用。
　　近年來，聚合物太陽能電池因材料來源廣泛、價(jià)格低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)

2、柔性大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。本論文立足于常規(guī)P3HT:PC61BM和高性能PTB7:PC71BM體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池，從利用表面等離子體改善給體吸收的角度對(duì)電池性能進(jìn)行了深入的研究。
　　受光照激發(fā)的表面等離子體可產(chǎn)生自由電子的集中性震蕩，從而在表面等離子體附近產(chǎn)生近場(chǎng)增強(qiáng)。當(dāng)表面等離子體的震蕩頻率與電池活性層吸收波長(zhǎng)匹配時(shí)，可以促進(jìn)太陽電池對(duì)于太陽光的吸收。本文采用晶種法合成了400-1000nm寬吸收帶的混合型金納米粒子

3、，該混合液中包含了棒狀、骨頭狀和方形的金納米粒子，具有525、575和775nm三個(gè)典型的吸收峰，與P3HT和PTB7吸收譜均具有較好的交疊。將合適比例的混合金納米粒子摻入空穴提取層中，當(dāng)摻雜濃度達(dá)到4.5 vol%時(shí)，器件達(dá)到最佳性能?；赑3HT:PC61BM體系的聚合物太陽能電池的短路電流密度和光電轉(zhuǎn)換效率分別增加了20.54%和21.2%，相應(yīng)地，基于PTB7:PC71BM體系的聚合物太陽能電池的短路電流密度和光電轉(zhuǎn)換效率分別提