基于表面等離子增強的量子點太陽能電池的研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的轉(zhuǎn)型和對能源的需求的加大，發(fā)展清潔的、可再生的能源迫在眉睫。眾所周知，人類生產(chǎn)所帶來的污染使得地球環(huán)境每況愈下。量子點太陽電池和等離子太陽電池近年來成為了太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點，有望解決能源危機問題。一是量子點太陽能電池能夠打破傳統(tǒng)p-n結(jié)太陽電池的理論極限，達到66％左右。二是等離子能夠增強電池中的光吸收，極大的減小太陽能電池的原材料，進而降低成本，使得其能夠和傳統(tǒng)能源競爭。如果實現(xiàn)高效低價的太陽電池，不僅可以減少

2、對傳統(tǒng)化石能源的依賴，而且能夠?qū)崿F(xiàn)國家的可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略。本學(xué)位論文研究了表面等離子體對砷化鎵量子點太陽能電池效率的影響，通過極其簡便的方法耦合納米星到量子點太陽能電池的表面，從而實現(xiàn)了極大的效率提升。這是因為耦合在表面的多角納米星能夠提供寬頻域的散射截面和吸收截面。納米星提供的近場增強模式使得外量子效率在短波區(qū)域增強了400%，并且納米星的散射效應(yīng)使得其在長波區(qū)域增加了(10-50%)。為了研究等離子對量子點的影響，太陽能電池的表面

3、被化學(xué)腐蝕，使得表面距離本征區(qū)的砷化銦量子點更近。再把相同濃度的納米星耦合在其表面。實驗結(jié)果顯示當(dāng)表面等離子源距離量子點更加近的時候，太陽能電池的吸收效率比起沒被刻蝕前有大幅度的提高。最后，本文采用時域有限差分方法來解釋表面等離子量子點太陽電池增強效應(yīng)的物理機制，為進一步的研究提供理論支持。分析顯示，可以通過制備不同角的納米星來增強特定波長的吸收。并且，納米粒子的形狀和大小對于光吸收至關(guān)重要。越大的納米顆粒越能增加散射效率，減少寄生吸收