納米金摻雜二氧化鈦復(fù)合材料制備及表面等離子體效應(yīng)

李 杭，南 輝，趙曉沖

(1.青海大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，西寧 810016；2.中國工程物理研究院材料研究所，綿陽 621908)

0 引 言

鈣鈦礦太陽能電池是一種在染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cell，簡稱DSC)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型太陽能電池[1]。憑借其高載流子遷移率[2-3]、低制備成本[4]、高固態(tài)穩(wěn)定性[5]、超長電子-空穴擴(kuò)散長度[6-7]、寬吸光光譜和高吸光系數(shù)[8]等優(yōu)勢，鈣鈦礦基金屬有機(jī)鹵化物材料能有效提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率，因此成為近年來太陽能電池業(yè)界關(guān)注的焦點。然而其光子吸收和電荷傳輸效率仍有待進(jìn)一步提高。

納米金的局域表面等離子體效應(yīng)是當(dāng)前納米材料領(lǐng)域研究的熱點之一。當(dāng)納米金顆粒受到可見光和近紅外光波照射時，其表面導(dǎo)帶的自由電子會以一定的頻率局限在納米金顆粒周圍振蕩。當(dāng)表面等離子體共振效應(yīng)產(chǎn)生的自由電子震蕩頻率與納米金顆粒周圍材料的吸收峰重合時，該自由電子就可以被重新吸收而提高光電流密度和光波利用效率[9]。

本文基于納米金顆粒的表面等離子體效應(yīng)，設(shè)計了一種納米金顆粒摻雜二氧化鈦電荷傳輸層的器件結(jié)構(gòu)。以溶膠-凝膠法制備了二氧化鈦薄膜，分別通過原位合成法和還原法將納米金摻雜進(jìn)入二氧化鈦介孔層，并優(yōu)化納米金摻雜二氧化鈦薄膜工藝參數(shù)，以發(fā)揮納米金顆粒的表面等離子體共振效應(yīng)，提高復(fù)合材料的吸光系數(shù)和光電性能。

1 實 驗

1.1 納米金摻雜TiO2薄膜電極的制備

在清洗干凈的FTO玻璃上利用溶膠-凝膠法制備TiO2致密層(d-TiO2)。……