基于等离子体增强效应的荧光太阳集光器设计.pdfVIP

基于等离子体增强效应的荧光太阳集光器设计

摘要

作为一种低成本高性能的新型光伏器件，荧光太阳集光器(luminescentsolar

concentrator,LSC)自被发明以来就受到广泛关注。但较低的光学性能严重制约着其进一步

的发展。对此，本论文围绕如何提高荧光太阳集光器的光学性能展开研究。硫-醇烯聚

合物作为透明波导基质，CdSe/ZnS量子点和CsPbBr量子点作为荧光材料，金(gold,Au)纳

3

米颗粒作为金属纳米颗粒，通过改变荧光材料和添加金属纳米颗粒来提高荧光太阳

集光器的光学性能。研究主要内容和创新之处如下所述：

1、制备量子点和金属纳米颗粒:首先是合成了CdSe/ZnS量子点和CsPbBr量子点，其

3

次合成了Au纳米颗粒，最后对CdSe/ZnS量子点、CsPbBr量子点和Au纳米颗粒的光学

3

性能进行表征。

2、CdSe/ZnS量子点掺杂硫-醇烯聚合物荧光太阳集光器制备与性能研究：采用合

成的CdSe/ZnS量子点作为荧光材料，利用硫-醇烯聚合物和玻璃模具法制备

CdSe/ZnS量子点荧光太阳集光器。对CdSe/ZnS量子点荧光太阳集光器的光学性能在

装配了太阳能电池后的进行了系统研究。研究发现耦合太阳能电池后，荧光太阳集光

器的最佳集光效率和功率转换效率分别为3.2%和0.62%。

3、Au纳米颗粒掺杂CsPbBr3量子点荧光太阳集光器制备与性能研究：首先

采用热注入法合成了CsPbBr3量子点，然后合成了Au纳米颗粒，最后利用硫-醇

烯聚合物和玻璃模具法制备了Au纳米颗粒和CsPbBr3量子点共掺荧光太阳集光

器。在保证CsPbBr3量子点不变的条件下，随着Au纳米颗粒浓度的增加，荧光太阳

集光器的光学性能表现为先增强后减弱，存在最佳的Au纳米颗粒浓度。即Au纳米颗粒

的浓度为2×10-4wt%时，荧光太阳集光器的外量子效率、集光效率和光电功率转换效率

分别达到最大值1.58%、2.90%和0.437%。明显高于未掺杂Au纳米颗粒的荧光太阳

集光器的外量子效率、集光效率和光电功率转换效率。然而，随着Au纳米颗粒浓度的进

一步增加，荧光太阳集光器的光学性能表现为减弱，这是因为CsPbBr3量子点中的电子

以非辐射能量转移的方式转移到Au纳米颗粒，导致了CsPbBr3量子点荧光发射的减少，

这被检测到的量子点荧光衰减寿命减小所证实。

关键词：荧光太阳集光器，硫-醇烯聚合物，CdSe/ZnS量子点，Au纳米颗粒，

CsPbBr3量子点

Designofluminescentsolarconcentratorbasedonplasma

enhancementeffect

Abstract

Asanewtypeoflow-costandhigh-performancephotovoltaicdevice,luminescentsolar

concentrator(LSC)hasreceivedmuchattentionsinceitsinvention.However,thelowoptical

performancehasseriouslyrestricteditsfurtherdevelopment.Thisthesisfocusesonhowto

improvetheopticalperformanceofLSC.Thiol-enepolymer