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《南昌大学材料学院毕业设计开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、本科生毕业论文开题报告题目：太阳电池表面光谱响应增强研究学院：材料科学与工程专业：材料物理班级：材料物理102班学号：5703110048姓名：涂志明指导教师：孙喜莲填表日期：2014年2月25日一、选题的依据及意义从太阳电池的应用角度来说，太阳电池的光谱响应特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的，这样可以更充分地利用光能和提高太阳电池的光电转化效率。最佳状态当然是全太阳光谱响应都是100%，但这是不可能实现的。那么就要让太阳光能量集中的光谱波段（STC标准是400-1100nm）得到尽量大的光谱响应百
2、分比。研究证明，利用各种金属纳米微粒在薄膜太阳电池表面产生的等离子光散射与俘获效应，可以有效地增加太阳电池对入射光子能量的吸收，由此达到提升太阳电池效率的目的。对太阳电池表面光谱响应增强研究能够有效提高太阳电池光吸收效率。这对太阳能能源应用，普及，科研具有重要的意义。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）晶硅太阳电池研究中为了提高太阳电池对太阳光各波段的吸收,太阳能工作者一直致力于提高太阳电池的光谱响应。其中提高短波响应的方法主要有扩散浅结、在电池片光照面制减反射膜。扩散浅结可以减少“死层”的影响,增加
3、光生载流子的收集率,提高短波响应。提高长波响应的方法主要制作背场电池,高低结减少了表面复合损失,在铝深扩散尾部的吸杂作用有助于增加体少子寿命,高温处理形成的金属间相有利于光的囚禁,从而增强了光谱近红外区的响应比。国外对太阳电池的光谱响应非常重视,国内主要在光谱响应测试方法的改进上进行了一些研究!,而在提高太阳电池的光谱响应上还有大量工作要做【1】。而对于有机太阳电池，目前人们主要通过合成窄带隙的有机共轭分子来提高太阳光的吸收效率【2】同无机半导体的宽光谱吸收不同,有机共轭半导体材料的光谱吸收通常为谱带式吸收
4、,因而具有吸收波峰及波谷位置.因此,传统的单一共混异质结结构的太阳电池器件的外量子效率(EQE)会在材料吸收的波谷处较低,不能充分利用这个波段的光子能量.例如,Yu【3】报道了(4,8-二烷氧基苯并二噻吩)-(4-氟代噻并[3,4-b]噻吩)共聚合物(PTB4),其薄膜光谱吸收带在600-750nm,而在400-550nm处的吸光较弱,利用其与PC61BM制得的光伏器件在400-550nm处的外量子效率仅为40%左右在一定程度上限制了器件的整体效率.利用在可见光区有更强吸收能力的C70富勒烯衍生物PC71B
5、M替代吸收较弱的PC61BM可以在一定程度上弥补对光谱响应能力的不足,提高器件整体的光电转换效率【4】【5】。之后又有研究证明利用光谱具有互补性的两种有机半导体材料来制备叠层电池是解决单结有机太阳电池光谱响应局限的一种有效手段【6】【7】。Janssen【8】利用苯并噻二唑-咔唑交替共聚物(PCPDTBT)与吡咯并吡咯二酮聚合物(PDPP5T)制备了效率达7.5%的双结电池.Yang【9】则利用苯并二噻吩-吡咯并吡咯二酮共聚物(PBDTT-DPP)与聚(3-己基噻吩)(P3HT)制备了效率为8.6%的高效叠
6、层电池。另一种增强光谱响应的方法则是利用三组份材料共混制备光学活性层弥补单一材料光谱吸收不足,扩展器件对光谱的响应能力(图1(c))【10】。例如You等【11】利用苯并二噻吩-苯并噻二唑交替共聚物共混实现了7%的光电转换效率,其器件的短路电流(JSC)相对于单节电池提高了40%.Thompson【12】等利用不同给体材料的组合,可以有效地调节器件的开路光电压及光电转换效率.Brabe【13】和Chen【14】等则详细地研究了PCPDTBT及P3HT组合形成三组分共混异质结的器件性能。结果表明,由于PCPD
7、TBT及P3HT在光谱上具有一定的互补性,调节PCPDTBT及P3HT之间的浓度比例,可以有效调节器件对太阳光谱的响应能力,进而在一定程度上提高器件的光电转换效率。.图（1）有机太阳电池的器件结构示意图最近，有人报导了一种新型的采用小颗粒(直径小于100nm)金属纳米粒子增强光吸收的方法，它来源于光照引起金属纳米粒子局域表面等离子体共振(LSPR)该方法已经在有机太阳电池和染料敏化太阳池的研究中得到了应用，并相应的增加了太阳电池的光谱响应。然而，在硅薄膜太阳电池的研究中，虽然发现了纳米粒子具有很强的LSPR
8、增强光吸收以及表面增强拉曼散射，但并未发现量子效率的相应增加。有人在晶体硅和非品硅太阳电池表面制备了大颗粒金属纳米粒子，并通过纳米粒子LSPR增强光散射使太阳电池光吸收和光谱响应得到增加。研究发现，当纳米粒子和纳米结构直接与太阳电池n层接触时，纳米粒子和纳米结构还存在着表面等离子体共振光吸收损耗，该损耗可以通过覆盖一层比硅薄膜折射率低的介质层在纳米粒子上使共振光吸收损耗蓝移而得到有效抑制。这为我们提高硅薄膜太阳电
