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掺金纳米颗粒的PEDOT:PSS等离子体共振对基于CuPc/C60有机太阳能电池性能影响的研究

DOI：10.1016/j.heliyon.2019.e02675 期刊：Heliyon 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 本研究探讨了不同球形尺寸的金纳米颗粒（AuNPs）与聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）混合作为空穴传输层（ITO/PEDOT:PSS (AuNPs)/CuPc/C60/Al）对有机光伏电池（OPV）效率的提升作用。采用热化学法合成了AuNPs，透射电子显微镜（TEM）图像显示金纳米颗粒主要呈球形，尺寸范围为12-23纳米。UV-VIS光谱测量表明，随着颗粒尺寸减小，表面等离子体共振向更高波长偏移。通过原子力显微镜和UV-VIS光谱仪技术研究了OPV电池的表面形貌和吸收光谱。计算了不含与含AuNPs的OPV电池效率，当PEDOT:PSS中嵌入12纳米AuNPs时，效率从0.78%提升至1.02%。CuPc光吸收增强源于PEDOT:PSS的良好透明导电性，以及PEDOT:PSS中嵌入AuNPs周围电场增强；CuPc与C60界面处内建电场增强则归因于AuNPs的表面等离子体共振。这两个因素共同促进了CuPc中激子生成、界面层解离及载流子转移，从而提高了阴阳极对电子和空穴的收集效率。
作者： D.A. Said，A.M. Ali，M.M. Khayyat，M. Boustimi，M. Loulou，R. Seoudi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究不同球形尺寸的金纳米颗粒（AuNPs）与PEDOT:PSS混合作为空穴传输层以提高有机光伏电池效率的作用。

研究成果

将金纳米颗粒（AuNPs）嵌入PEDOT:PSS中可显著提高有机光伏电池的效率，其中使用12纳米金纳米颗粒时达到最高效率。这一改进归因于表面等离子体共振效应带来的光吸收增强和电场增强。

研究不足

该研究聚焦于球形金纳米粒子及其尺寸效应对有机光伏效率的影响，未探究纳米粒子形状及其他材料的潜在作用。

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