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石墨烯復合薄膜微納減反結構及電極的研究
日期：2017-01-03 人氣：321
微納結構的石墨烯復合薄膜具備有效的光線減反結構，國內(nèi)外對此早已展開大量的研究，如何將微納結構的薄膜應用于光伏電池是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。研究光學薄膜通常以電磁場理論為基礎，所以減反射薄膜的設計也必須建立在其理論之上。當薄膜涂層中金屬納米粒子的尺寸與光波波長相干長度等物理尺寸相當或者更小時，晶體周期性的邊界條件被破壞，這樣其光、電、磁、力學等特性就會發(fā)生顯著變化，產(chǎn)生表面等離子體共振偏移等現(xiàn)象。表面等離子體共振(surface plasmon resonance，SPR)是一種存在于金屬納米結構中的獨特物理現(xiàn)象。
當入射光以臨界角入射到含有納米顆粒的石墨烯薄膜表面時，可引起金屬自由電子的共振，由于共振使電子吸收了光能量，從而使反射光在一定角度內(nèi)大大減弱。1996年，Stuart與Hall等首先將納米金屬顆粒應用于太陽能電池，他們發(fā)現(xiàn)金屬納米島狀薄膜能夠有效地增強薄膜太陽能電池的光吸收效率，并且不會增加其載流子復合損失。隨后，Schaadt等將金顆粒沉積在重摻硅片太陽能電池表面，發(fā)現(xiàn)電池對500 nm左右光波的吸收增加了80％。因此本研究將分別在石墨烯薄膜表面覆蓋TiO2納米顆粒薄膜涂層形成TiO2／RGO復合薄膜涂層作為電池的減反層，在石墨烯薄膜中摻納米銀顆粒形成Ag NPs／RGO復合薄膜涂層作為減反層。