石墨烯复合薄膜微纳减反结构及电极的研究
日期:2017-01-03 人气:292
微纳结构的石墨烯复合薄膜具备有效的光线减反结构,国内外对此早已展开大量的研究,如何将微纳结构的薄膜应用于光伏电池是一个具有挑战性的课题。研究光学薄膜通常以电磁场理论为基础,所以减反射薄膜的设计也必须建立在其理论之上。当薄膜涂层中金属纳米粒子的尺寸与光波波长相干长度等物理尺寸相当或者更小时,晶体周期性的边界条件被破坏,这样其光、电、磁、力学等特性就会发生显著变化,产生表面等离子体共振偏移等现象。表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)是一种存在于金属纳米结构中的独特物理现象。
当入射光以临界角入射到含有纳米颗粒的石墨烯薄膜表面时,可引起金属自由电子的共振,由于共振使电子吸收了光能量,从而使反射光在一定角度内大大减弱。1996年,Stuart与Hall等首先将纳米金属颗粒应用于太阳能电池,他们发现金属纳米岛状薄膜能够有效地增强薄膜太阳能电池的光吸收效率,并且不会增加其载流子复合损失。随后,Schaadt等将金颗粒沉积在重掺硅片太阳能电池表面,发现电池对500 nm左右光波的吸收增加了80%。因此本研究将分别在石墨烯薄膜表面覆盖TiO2纳米颗粒薄膜涂层形成TiO2/RGO复合薄膜涂层作为电池的减反层,在石墨烯薄膜中掺纳米银颗粒形成Ag NPs/RGO复合薄膜涂层作为减反层。
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