銀納米顆粒表面等離子體增強有機太陽能電池研究.pdf

1、到目前為止，單晶硅、多晶硅和非晶硅等無機太陽能電池占據(jù)了太陽能電池市場的主要地位。但它們有著工藝復(fù)雜、價格昂貴、材料要求苛刻等一些缺點，這使得人們尋找可以代替硅基無機半導(dǎo)體的廉價替代品。近年來，易于加工、成本低廉的有機太陽能電池的研究已經(jīng)成為一個熱點，并取得長足的進展，逐漸應(yīng)用在現(xiàn)實生活中。進一步開發(fā)穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)換效率高、壽命長、成本低的有機太陽能電池是今后研究的主要目標(biāo)之一。但是由于有機太陽能電池特殊的薄膜結(jié)構(gòu)以及有機半導(dǎo)體的特性，有

2、機太陽能電池的光吸收效率普遍較低，這嚴(yán)重的制約了有機太陽能電池性能的提高。
　　 目前研究已證實，納米金屬顆粒在光照下的表面等離子體共振效應(yīng)是提高有機太陽能電池光吸收效率的有效途徑。本文結(jié)合當(dāng)前研究進展以及實驗室條件，對納米金屬島狀薄膜的光電性能以及其對有機半導(dǎo)體薄膜光吸收效率的增強作用進行了研究，主要在以下兩個方面進行了探索：
　　 (1)利用磁控濺射在室溫條件下制備了銀島狀薄膜，通過分析薄膜的吸收光譜，初步確定了沉積

3、時間、沉積功率等。然后在確定的沉積時間、沉積功率的基礎(chǔ)上研究了襯底溫度對于銀島狀薄膜光電性能的影響。通過分析吸收光譜，發(fā)現(xiàn)在200℃下制備的薄膜在太陽光譜能量最集中的區(qū)域(500nm)附近出現(xiàn)了較高的共振吸收。通過AFM顯微鏡分析了襯底溫度對薄膜形貌的影響，發(fā)現(xiàn)在較低的溫度，200℃以下，隨著襯底溫度的升高，島狀薄膜的顆粒密度迅速增加，顆粒尺寸不斷減小。當(dāng)襯底溫度升高到300℃時，銀島狀薄膜主要由在X-Y平面內(nèi)具有較大尺寸的扁平顆粒組成

4、。我們推測在200℃下制備的銀島狀薄膜應(yīng)具備最強的轉(zhuǎn)換太陽光的能力。
　　 (2)為了驗證以上的推論，我們制備了酞菁銅肖特基太陽能電池，其中CuPC的厚度為100nm，銀電極的厚度為50nm。我們分別研究銀島狀薄膜的加入對酞菁銅薄膜的光吸收效率、光敏性以及Ⅳ特性的影響。發(fā)現(xiàn)由于銀島狀薄膜的加入，整個器件的光吸收效率有明顯的提高。進一步通過測量器件的光敏性證實：銀島狀薄膜的加入對酞菁銅薄膜的光敏性有明顯影響，其中在200℃下制備的