利用等離子增強(qiáng)技術(shù)改善鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在可見(jiàn)光譜中的低光學(xué)吸收

近年來(lái)，等離子增強(qiáng)已經(jīng)用于旨在改善鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和熱穩(wěn)定性的廣泛研究中。該技術(shù)包括通過(guò)金屬納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)細(xì)胞的電磁場(chǎng)，從而改善器件在可見(jiàn)光譜中的低光學(xué)吸收。

上周，發(fā)表了有關(guān)該主題的兩項(xiàng)新研究，表明對(duì)金屬等離子體激元效應(yīng)的興趣近來(lái)并未減弱。

在德國(guó)達(dá)姆施塔特技術(shù)大學(xué)與新加坡科學(xué)技術(shù)研究局合作進(jìn)行的研究中，已對(duì)該技術(shù)的最新進(jìn)展進(jìn)行了分析。

研究小組解釋說(shuō)，表面等離子體激元對(duì)鈣鈦礦細(xì)胞來(lái)說(shuō)特別有趣，因?yàn)樗鼈兊男再|(zhì)可以通過(guò)控制金屬納米結(jié)構(gòu)的形狀、大小和介電環(huán)境進(jìn)行微調(diào)。因此，結(jié)合等離子體結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦細(xì)胞可能具有更薄的吸收層，不影響光學(xué)厚度，并且可以設(shè)計(jì)為半透氧器件。

科學(xué)家們描述了典型的電漿細(xì)胞鈣鈦礦作為設(shè)備由一個(gè)緊湊的20-50納米氧化鈦（二氧化鈦）阻擋層，100-400納米之間嵌入層電子運(yùn)輸材料，如介孔二氧化鈦和透明導(dǎo)電氧化物基質(zhì)，由一個(gè)洞之后運(yùn)輸材料夾在鈣鈦礦吸收器和接觸電極。

科學(xué)家們還描述了鈣鈦礦電池應(yīng)用中如何通過(guò)等離子激元進(jìn)行偶極子-偶極子耦合的熱電子注入，光捕獲和能量流向調(diào)制。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《高等科學(xué)》雜志上的論文《等離子鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最新進(jìn)展》中。

在另一項(xiàng)研究發(fā)表在本周《自然》雜志上，雙金屬植入電漿為二氧化鈦光電陽(yáng)極敏化的第三代太陽(yáng)能電池，印度的大師Nanak Dev大學(xué)的科學(xué)家們尋求改善二氧化鈦的聚光能力敏化劑用于這種類型的細(xì)胞，同時(shí)防止復(fù)合效應(yīng)。

根據(jù)研究人員的研究，通過(guò)離子注入技術(shù)將金和銀納米顆粒嵌入二氧化鈦中。依賴納米顆粒的細(xì)胞效率及其等離激元誘導(dǎo)的光電效應(yīng)顯示，其效率（相對(duì)而言）比未植入的細(xì)胞高89％。

據(jù)微鋰電小組分析，這種更高的效率取決于二氧化鈦的增強(qiáng)的光收集能力，后者可以產(chǎn)生大量的光激發(fā)電子，并且取決于嵌入二氧化鈦的光陽(yáng)極中的銀和金納米粒子所產(chǎn)生的等離子電效應(yīng)。

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