1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及傳統(tǒng)能源的日益枯竭，使得人們?cè)桨l(fā)關(guān)注新能源的開(kāi)發(fā)及利用;太陽(yáng)能作為一種清潔能源被認(rèn)為是傳統(tǒng)能源的最佳替代者。相對(duì)于傳統(tǒng)硅基太陽(yáng)能電池，染料敏化太陽(yáng)能電池以其工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)引起研究者的廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)染料敏化電池的商業(yè)化應(yīng)用仍然受到一些設(shè)計(jì)及技術(shù)因素的制約。首先，傳統(tǒng)染料敏化太陽(yáng)能電池有液態(tài)有機(jī)電解液，其流動(dòng)性會(huì)嚴(yán)重影響電池的使用壽命，而且復(fù)雜的電解質(zhì)系統(tǒng)會(huì)增加封裝的成本，影響電池的穩(wěn)定性以及

2、安全性。其次，常用的透明電極如氧化銦錫、氧化氟錫的成本較高而且不適合用于柔性光伏器件。再次，傳統(tǒng)染料敏化太陽(yáng)能電池中的分子厚度過(guò)大時(shí)，被激發(fā)后容易引起輻射復(fù)合、缺陷復(fù)合等其他損耗降低了染料敏化電池的能量轉(zhuǎn)換效率。另一方面，較薄的活性層會(huì)使得光吸收減少，而造成光電轉(zhuǎn)換效率很難提升。
　　針對(duì)這些傳統(tǒng)染料敏化電池應(yīng)用中制約性因素，本論文主要圍繞如何提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換性能為主題，利用金屬納米顆粒的表面等離子體共振增強(qiáng)機(jī)理，借助石墨

3、烯超高的載流子遷移率以及極高的透光性等優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)及制備新型的固態(tài)太陽(yáng)能電池;同時(shí)在有限時(shí)域差分軟件(FDTD)中構(gòu)建器件的物理模型，從理論角度深入研究電荷及能量在表面等離子體納米顆粒、導(dǎo)和與石墨烯界面處的傳輸機(jī)理，分析所研究體系中太陽(yáng)能電池光電性能的影響因素。主要的研究?jī)?nèi)容分為以下三個(gè)方面:
　　1、利用石墨烯單原子層所具有的一些優(yōu)勢(shì)如透光性、載流子遷移率等優(yōu)勢(shì)，用石墨烯來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)染料敏化電池復(fù)雜的電解質(zhì)及對(duì)電極，依次通過(guò)背電極、

4、寬禁帶半導(dǎo)體、染料敏化分子層、石墨烯層以及金屬納米顆粒層的疊層排列，構(gòu)建一種全新的結(jié)構(gòu)緊湊集約型固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池。選用傳統(tǒng)染料敏化電池常用的釕配位Z907染料分子，以單晶二氧化鈦?zhàn)鳛榘雽?dǎo)體，在其背面蒸鍍低功函的銦與銀合金作為背電極，并通過(guò)蒸鍍8nm金、銀合金膜退火形成的納米顆粒作為表面等離激元來(lái)提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換性能。
　　通過(guò)不同成分表面等離子激元顆粒的光電轉(zhuǎn)換性能以及物理表征進(jìn)行具體分析，探索其所引起的太陽(yáng)能電池的

5、性能變化的原因，同時(shí)在FDTD軟件中依照所設(shè)計(jì)的固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)建立物理模型，結(jié)合電池器件設(shè)計(jì)原理分析金屬納米顆粒所產(chǎn)生的表面等離子體共振增強(qiáng)能量，如何匯聚到石墨烯與半導(dǎo)體層界面處，進(jìn)而激發(fā)吸附在二氧化鈦表面的染料分子，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率;從理論上豐富和完善所設(shè)計(jì)的表面等離子增強(qiáng)固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池的作用機(jī)理。
　　2、通過(guò)交替蒸鍍不同厚度的合金膜，退火形成不同粒徑大小的納米顆粒，參考之前設(shè)計(jì)的固態(tài)染料敏化太

6、陽(yáng)能電池工藝制備器件，測(cè)試表面等離子體納米顆粒粒徑對(duì)光電轉(zhuǎn)換性能的影響。對(duì)比不同的合金膜厚度所制備電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率，并深入分析影響電池性能的納米顆粒相關(guān)因素;同時(shí)參考不同厚度合金膜SEM表征所測(cè)試出的顆粒粒徑及間距，在FDTD軟件中建立合金不同粒徑大小的物理模型，從理論角度定量分析納米顆粒的大小及彼此之間的間距對(duì)石墨烯和二氧化鈦界面的能量分布的影響原因，進(jìn)而探討顆粒粒徑對(duì)電池器件光電轉(zhuǎn)換性能的影響。
　　3、選用典型的熒光類(lèi)

7、分子吖啶橙作為光激發(fā)染料，將其通過(guò)蒸鍍組裝到石墨烯上，并組裝與之吸光度曲線(xiàn)相匹配的銀納米顆粒，構(gòu)建原子級(jí)別接觸的Ado+NPs/Gr/TiO2三元界面，制備出一種表面等離子增強(qiáng)的選擇性隧穿太陽(yáng)能電池。通過(guò)對(duì)比有無(wú)添加銀納米顆粒在電池器件的光電轉(zhuǎn)換性能測(cè)試結(jié)果，表明銀納米顆粒所引發(fā)的表面等離子體共振增強(qiáng)能夠激發(fā)吸附在其周?chē)倪灌こ确肿樱M(jìn)而有效提高其在對(duì)應(yīng)波段的光電轉(zhuǎn)換效率。因?yàn)檫@個(gè)體系的吖啶橙分子是組裝在器件的最外層，本文研究了不同厚度