中科院合成具有超薄氧化物殼層的銀納米三角

中科院合成具有超薄氧化物殼層的銀納米三角

中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所的研究人員利用溶膠—凝膠法，以銀納米三角為模型，合成了具有超薄氧化物（SiO2或TiO2）殼層的銀納米三角。氧化物殼層的厚度在2nm～15nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可以有效避免電子和空穴的復(fù)合，且不會(huì)影響銀納米三角的表面等離子共振增強(qiáng)效應(yīng)。

當(dāng)銀納米三角加入到光伏器件中時(shí)，通常會(huì)帶來幾個(gè)方面的影響，如增強(qiáng)光散射、減小器件內(nèi)阻、表面等離子共振增強(qiáng)效應(yīng)，以及增加電子和空穴的復(fù)合機(jī)率等。其中，前3項(xiàng)會(huì)對器件的光電轉(zhuǎn)換效率帶來增強(qiáng)結(jié)果，但電子和空穴的復(fù)合會(huì)降低器件的光電轉(zhuǎn)換效率，因此需要抑制這一因素。另一方面，金屬納米粒子的表面等離子共振增強(qiáng)效應(yīng)通常以指數(shù)形式衰減，其作用范圍很小（小于20nm），因此，殼層的厚度對金屬納米粒子的表面等離子共振增強(qiáng)效應(yīng)的利用有著很大的影響。

研究人員利用溶膠—凝膠法合成了超薄（～2nm）的氧化物殼層，既增強(qiáng)了銀納米三角的穩(wěn)定性，又抑制了電子或空穴在金屬表面的聚集。測試表明，銀納米三角核殼結(jié)構(gòu)的引入，不僅增強(qiáng)了活性層的光吸收，還促進(jìn)了光生電荷的分離，增強(qiáng)了光誘導(dǎo)吸收。這表明，銀納米三角的表面等離子共振增強(qiáng)效應(yīng)在促進(jìn)光吸收上發(fā)揮了很大的作用。相應(yīng)光伏器件的研究和測試表明，其光電轉(zhuǎn)換效率可提高30%。因此，這種超薄殼層的金屬納米粒子可充分利用金屬納米粒子的表面等離子共振增強(qiáng)效應(yīng)，為其它結(jié)構(gòu)的太陽能轉(zhuǎn)化器件的設(shè)計(jì)提供了新的思路和借鑒。

(科 苑)