【摘 要】
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具有表面等离子体共振效应的金属和氧化物复合纳米结构被应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)中以提高电池的光电转换效率,金属纳米粒子和氧化物薄膜的复合结构对于等离子体共振
【机 构】
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北京航空航天大学化学与环境学院 仿生智能科学与技术教育部重点实验室 北京100191
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具有表面等离子体共振效应的金属和氧化物复合纳米结构被应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)中以提高电池的光电转换效率,金属纳米粒子和氧化物薄膜的复合结构对于等离子体共振器件在电池上的效果有巨大的影响.我们研究了不同氧化钛薄膜和纳米金复合体系(纳米金分别修饰在氧化钛薄膜的表面和下表面)的光电转换效果,其中当纳米金修饰在氧化钛薄膜表面时薄膜的紫外可见吸收增加最大.然而,经过染料敏化之后,该体系的光电转换效率比未修饰的薄膜有所降低,而纳米金修饰在氧化钛薄膜下表面时,光电转换效率比未修饰时提高了37％,同时入射单色光子-电子转化效率(IPCE)也有相应提高.为了进一步研究纳米金在复合薄膜中的作用,我们引入了TiO2-Au-TiO2的三明治体系,该体系的光电转换效率比未修饰的参比氧化钛薄膜仍有所提高.上述研究结果表明等离子体共振器件的结构设计对于染料敏化太阳能电池的改善具有重要意义.同时,我们对于纳米金的等离子体共振效应做了离散偶极子近似(Dipole Discrete Approximation)模拟计算,其结果支持了实验数据.该研究对于未来太阳能电池中表面等离子体共振器件的设计具有一定指导意义.
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