论文摘要：等离子体共振增强的染料敏化太阳能电池

TiO2染料敏化电池(Dye-sensitized Solar Cells，简称DSSCs)是模仿绿色植物光合作用的原理，利用氧化钛和有机染料制备而成的一种新型太阳能电池。作为第三代太阳能电池的代表，染料敏化太阳能电池以低廉的成本，丰富低污染的材料来源，简单的制备工艺吸引了全世界研究者的注意。

如何提高DSSC的光电转换效率是当前DSSC研究的重点课题，本文旨在从理论模拟和实际试验的角度利用纳米尺度的金粒子的表面等离子体共振效应(SPR)增强太阳能电池体系的光捕获和光吸收能力，从而提高电池的光电转换效率。主要内容如下：

1、利用球形PS高分子作为模板，将100 nm级的“球形”形貌的纳米金膜通过真空蒸镀沉积修饰DSSC体系的对电极，利用球形纳米金膜对光线形成的“漫反射”作用和表面等离子体共振效应，提高光线在体系内的光程，减少光能因透射通过沉积了铂的导电玻璃对电极而造成的损失，相对于未对对电极体系进行修饰处理的体系，可以提高电池的光电转换效率。

2、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，光电转换效率最高。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。

3、受大尺度二氧化钛散射层相关研究的启发，设计合成了纳米金-二氧化钛复合的散射层，同时利用了纳米金的表面等离子体共振效应和散射作用来增强电池体系的光捕获能力，从而提高体系的光电转换效率。通过研究不同尺度的纳米金粒子对于光电转换能力的影响，得到了最优的散射层体系设计方法。

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