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金纳米粒子的局域表面等离子体共振效应提高染料敏化太阳能电池的效率

DOI：10.1142/S0218863519500401 期刊：Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 由金纳米颗粒产生的强局域表面等离子体共振（LSPR）场可增强染料敏化太阳能电池（DSSCs）中染料的光子吸收，从而提高其功率转换效率（PCE）。本文报道了将油胺包覆金纳米颗粒（AuOA NPs）掺入DSSCs的N-719染料层中。通过改变金纳米颗粒相对于染料溶液中染料重量的重量百分比来制备电池。含有1.44 wt.%、1.92 wt.%和2.4 wt.% AuOA NPs的染料溶液在紫外-可见光范围内显示出吸收光谱的增强，这可能是局域SPR激发的结果。这些DSSCs的J-V特性显示出光电流及其PCE的增强，对于不含AuOA的染料溶液和添加2.4 wt.% AuOA的染料溶液制备的电池，其PCE分别从4.18%提高到5.14%。这种改进是由于金纳米颗粒通过LSPR现象产生的等离子体波增强了光吸收，从而产生了更多的载流子。
作者： Herlin Pujiarti，Rahmat Hidayat，Priastuti Wulandari
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究油胺包覆金纳米粒子（AuOA NPs）通过激发局域表面等离子体共振（LSPR）对染料敏化太阳能电池（DSSCs）功率转换效率（PCE）的影响。

研究成果

将AuOA纳米颗粒掺入染料敏化太阳能电池(DSSCs)中，通过局域表面等离子体共振(LSPR)效应增强了光吸收和光电转换效率(PCE)。当AuOA纳米颗粒含量为2.4 wt.%时达到最佳性能，这证明了等离子体效应在提升太阳能电池效率方面的潜力。需要进一步研究以解决在高纳米颗粒浓度下观察到的局限性。

研究不足

研究发现，较高浓度的AuOA纳米颗粒（超过2.4 wt.%）会导致PCE下降，这可能是由于TiO2中的扩散过程受到抑制。这种抑制的确切机制及潜在的优化策略尚未得到充分研究。

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