纳米金属表面等离子体共振优化染料敏化太阳能电池性能的研究

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1、分类号密级ＵＤＣ编号１０４％硕击学位论文、ｒ纳米金属表面等离子体共振优化染料敏化太阳能电池性能的研究研究生姓名：雷稳学号：２０１４２０２０２００７１指导教师姓名、职称：李美亚教授专业名称：材料物理与化学研巧方向：染料敏化太阳能电池二〇－走年五月ＴｈｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ－－ｍｅｔａＤｙｅｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄＳｏｌａｒＣｅｌｌｓｂｙＮａｎｏｌＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＢｙＷｅｎＬｅｉＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏｆ．Ｍｅｉａ。

2、ｙＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｓｉｃｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ，２０１７郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，否则有飄窃、抄袭，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。学位论文作者（签名）：兩也７＾年占月曰＾７纳米金属表面等离子共振优化染料敏化太阳能电池性能的研巧摘要，人们越来越重视对新能源为了解决工业迅速发展所带来的能源危机问题，尤其是清洁无污染的可再生能源的研究，。其中染料敏化太阳能电池因具有制造

3、成本低、制造工艺简单Ｗ及光电转跨效率高等优点而受到广泛地研究。本论文主要探究光阳极薄膜中引入贵金属纳米材料和上转换巧光材料后对染料敏化太阳。能电池性能的影响及其产生机理研究内容有Ｗ下两个方面：采用溶胶－凝胶法制备了纳米晶核壳结构的Ａｕ＠Ｓｉ〇２，并将此纳米颗粒按不同的质量比（Ａｕ＠Ｓｉ〇２：Ｔｉ〇２）接入到染料敏化太阳能电池光阳极薄膜中。研究结果表明，Ａｕ＠Ｓｉ〇２的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收増强，并显著提高了电池的短路电流密度Ｊｓｃ和光电转换效率ｎ。在０．３％质量比处电池性能最佳，－２１５Ａ．对应的短路电流密度为．５ｍｃｍ６．４９％比纯的Ｔ

4、ｉ〇，光电转换效率达到，２光１７阳极电池的效率提高了．５％。研巧发现，电池性能的提高可归因于壳内Ａｕ纳米颗粒的局域表面等离子体共振増强光阳极上染料的光吸收Ｗ及Ｓｉ〇２外壳层对暗电流的有效抑制。采用种子诱导生长法和水热法分别制备了不同晶粒尺寸的Ｈ角形银纳米片＂＂＂＂（Ｔ－）Ｔ简称ＡｇＷ及双核壳结构上转换材料ＮａＹＦ４＠Ｓｉ〇２＠ｉ〇２（简称ＮＳＴ）。（０５－Ａ（）１将质量比ｎｉＡ：ｎｒｎ從）为．％的Ｔ、质量比ｎｉＮＳＴ：ｍＴ５％ｇｇｉ〇２为的ＮＳＴ分别引入到染料敏化太阳能电池光阳极薄膜中。研究结果显示，光阳极薄膜中单－ＮＳＴ时独引入ＴＡｇ

5、或，电池的光电转换效率比基于传统光阳极电池分别提島了％和－池的短路电流密度１４．３１０％。当光阳极薄膜中同时引入ＴＡｇ和ＮＳＴ时，电－２一．步提高，分别为１６．２７ｍＡｃｍ和６．９９％比基于传统的光和光电转换效率进，阳极电池提髙了１７．７％和２２％。电池性能的湿著改善归因于Ｗ下几个方面；Ｗ－Ｔ－Ａ局域表面等离子体共振效应増加了染料对入射光的吸收强度２）ＴＡｇ的；（ｇ对一定的散射性能入射光具有，能增加入射光在薄膜中的光程，进而増加染料对光的捕获Ａ率；口化转换材料能吸收近红外波段的光并将其转换为染料可吸收的可４）亚微米级上转换晶体可Ｗ作为米巧散射中也见光；（

6、，有效提高染料对光的捕获巧饱二ＹＦ正＂Ｙｂ，率：覆的氧化挂的壳层有效解决了Ｎａ４ｒ嗦面缺陷所导致的对光，生载流子束缚问题。关键词：表面等离子体共振上转换功能材料米金属染料敏化太阳能；；纳；电池；核黃结构Ｉ纳米金属表面等离子共振优化染料敏化太旧能电池性能的研究ＡｂｓｈａｄＦｏ＇ｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｉｎｄｕｓｔｒｙｓｒａｉｄｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｐｐ，ｅ＊ｒｓｅａｒｃｈｅｒｓａｙｍｏｒｅａｎｄｉｎｏｉｅａｔｅｎｔｉｏｎ１：ｏ化ｅｎｅｗｅｎｅｒｇｙｅｓｅｃｉ

7、ａｌｌｃｌｅａｎｐ，ｐｙ＂＂－ｏｔＤ－ｔＤＳＳＣｌｌｕｉｏｎｆｒｅｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｒｅｓｅａｒｃｈ．ｅｓｅｎｓｉｉｚｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｓｈａｖｅｐｙ（）ｔ，ａｒａｃｔｅｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｔｈｅｍｅｒｉｔｓｏｆｌｏｗｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｓｓｉｍｌｅｐ，ｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｌｈｉｈｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｉｃｉ