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通过引入Au@Ag@SiO?核壳纳米立方体实现高效染料敏化太阳能电池的宽带等离子体增强效应

DOI：10.1021/acsami.9b16245 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 引入等离子体添加剂是提高染料敏化太阳能电池（DSSC）效率的有效途径，因其可增强电池的光捕获能力。本文设计出具有宽带强等离子体吸收特性的金@银@二氧化硅纳米立方体（GSS NCs）作为纳米光子嵌入物，以实现等离子体增强的DSSC。通过改变GSS NCs的结构可轻松调控其多重共振吸收效应，使其与染料吸收光谱（尤其在弱吸收区域）形成互补匹配。通过精细调节光阳极中纳米光子嵌入物的位置，不仅能充分发挥等离子体近场增强效应，还可实现远场光散射的充分利用，从而提升光捕获效率及DSSC整体性能。所制备的太阳能电池平均效率达10.34%，最优效率为10.58%。电磁模拟结果与实验观测高度吻合，进一步证实了这些DSSC中等离子体效应的协同增强作用。
作者： Zhiyong Bao，Nianqing Fu，Yongqiang Qin，Jun Lv，Yan Wang，Jijun He，Yidong Hou，Chenyi Jiao，Dongchu Chen，Yucheng Wu，Ji-Yan Dai
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过引入等离子体添加剂（具体为金@银@二氧化硅纳米立方体，即GSS NCs）来增强光捕获效率，从而提升染料敏化太阳能电池（DSSCs）的性能，实现等离子体增强的DSSCs。

研究成果

将宽带等离子体金@银@二氧化硅纳米长方体（GSS NCs）掺入染料敏化太阳能电池（DSSCs）可显著增强光捕获能力，使平均效率达到10.34%，最佳效率达到10.58%。该研究表明，利用具有可控光学特性的等离子体纳米结构来提升太阳能电池性能具有潜力。

研究不足

该研究可能在GSS纳米晶合成过程的可扩展性方面面临局限，且由于GSS纳米晶的引入可能导致光阳极中电荷复合增加，从而可能轻微降低开路电压（Voc）。

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