基于金属纳米粒子局域表面等离子体增强型聚合物太阳能电池的研究

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1、分类号：TM914.4单位代码：10183研究生研学号：2014514034密级：公开基于金属纳米粒子局域吉林大学表面等硕士学位论文离子（专业学位）体增强基于金属纳米粒子局域表面等离子体增强型聚合物型聚太阳能电池的研究合物Polymersolarcellsbasedonmetalnanoparticles太阳localizedsurfaceplasmon能电池的作者姓名：姚梦楠研究类别：工程硕士领域（方向）：新型太阳能电池姚梦指导教师：沈亮副教授楠培养单位：电子科学与工程学院吉林2017年6月大学――――――

2、――――――――――――――――――――――――――基于金属纳米粒子局域表面等离子体增强型聚合物太阳能电池的研究――――――――――――――――――――――――――――――――Ploymersolarcellsbasedonmetalnanoparticleslocalizedsurfaceplasmon作者姓名：姚梦楠专业名称：集成电路工程指导教师：沈亮副教授学位类别：工程硕士答辩日期：2017年05月26日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全

3、部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投

4、稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：▇硕士□博士学科专业：集成电路工程论文题目：基于金属纳米粒子局域表面等离子体增强型聚合物太阳能电池的研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市高新

5、区前进大街2699号吉林大学电子科学与工程学院（130012）作者联系电话：15754309328摘要基于金属纳米粒子局域表面等离子体增强型聚合物太阳能电池的研究聚合物太阳能电池由于具有重量轻、成本低、柔性等独特的特点而与传统的无机薄膜太阳能电池形成了激烈的竞争。在过去几年中，科研人员对聚合物太阳能电池的研究已经深入到了各个方面，其中包括电子给体和受体材料的合成，界面修饰，纳米颗粒的掺杂，光捕获方法，串联结构等，这使得聚合物太阳能电池的能量转换效率已经超过了10％。然而，与无机太阳能电池相比，聚合物太阳能电池

6、相对较低的能量转换效率则限制了其进一步的发展与应用。从聚合物太阳能电池的基本工作原理来看，其外部量子效率由内部量子效率和吸收效率的乘积来确定的。尽管许多聚合物材料具有较高的吸收系数（>105cm-1），但与具有相对较大的带隙的硅材料相比，聚合物材料仍然难以吸收足够的光以用于太阳能电池中。因此，为了达到既增强器件的光吸收又不增加聚合物太阳能电池活性层厚度的目的，产生了一种光捕获方法（或光管理）。目前，各种光捕获方法都已经得到了广泛的应用，其中包括微腔结构，光子晶体和等离子体纳米结构。在这些方法中，值得特别关注的

7、是基于光学性质的等离子体激元纳米结构，由于其独特的可调光学共振特征而吸引了很多关注。实验中，将通过等离子体共振效应来达到提高聚合物太阳能电池的光电流、增强光吸收的目的。在本论文中，我们将通过一种热蒸镀法将Au纳米粒子掺杂到反型聚合物太阳能电池的WO3阳极缓冲层中。由于Au和WO3之间的表面能的差异，导致蒸镀过程中Au会经历成核，形成孤立岛状结构，金属岛状结构聚集成连续的薄膜这样一个过程。原子力显微镜形貌图表明Au形成薄膜的临界厚度为8nm，这与电流电压特性和光电子转换效率的最优性能测量结果是完全一致的。与未掺

8、杂Au纳米粒子的器件相比，掺杂Au纳米粒子（8nm）器件的能量转换效率从4.67±0.13％显著提高到了6.63±0.17％。此外，透射光谱和稳态光致发光图谱很好的证明了器件光吸收的增强。因此，器件在光学和电学方面性能的改善都意味着利用热蒸镀方法可以进一步提高器件性能，为以后的研究提供了更多的方法和途径。在实验中，通常会将金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应有效的应用于聚合物太阳能电池中以提高功率转换