孙鸿滨, 孙艺丰

(1. 吉林吉信通信咨询设计有限公司, 长春 130012； 2. 长春师范大学 国际交流学院, 长春 130032)

0 引 言

能源已成为当今世界各国经济发展遇到的首要问题, 而太阳能则是未来最有希望的能源之一。近年来, 有机太阳能电池迅速发展, 由于具有廉价、 柔性、 制作容易等优点, 有希望成为未来光伏产业中的重要角色[1,2]。表面等离子体是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿金属表面传播的电子疏密波[3]。金属表面等离子体是目前纳米光子学中最引人注目的应用研究方向； 借助于金属界面或金属纳米结构, 它可将电磁场高度局限在纳米尺度的范围内, 使光近场区域场强得到大幅提高[4,5]。表面等离激元共振的物理光学现象, 已经被应用到聚合物太阳能电池中, 并且使其效率得到一定提高[6,7]。

笔者利用热蒸发的方式, 将Ag纳米颗粒置于阳极缓冲层中, 利用表面等离子体共振, 有效地提高了聚合物太阳能电池器件的光吸收和电荷收集, 进而提高整体器件效率。

1 实 验

1.1 器件的制备

图1 带有Ag NPs反型器件结构图

实验采用厚度150 nm、 20 Ω/□的导电ITO(Indium Tin Oxide)薄层的玻璃作为衬底, 以聚合物材料PSBTBT(poly[(4,4′-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2′,3′-d]silole)-2,6-diyl-alt-(2,1,3-benzothiadiazole)-4,7-diyl])[8]和PC71BM([6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl este)两种体异质结混合物作为活性层, 经过旋涂、 蒸镀等得到聚合物太阳能电池器件。将附有特定图案ITO的玻璃衬底依次用丙酮、 无水乙醇和去离子水分别超声30 min, 用氮气流将其吹干； 用匀胶机旋涂一层二氧化钛溶胶薄膜[9,10], 旋涂速度为3 000 r/min, 放在马弗炉里在450 ℃烧结2 h； 冷却后, 将质量比为1 ∶1的PSBTBT: PC71BM二氯苯溶液以1 000 r/min的转速旋涂在二氧化钛薄膜上；……