项目名称: 纳米等离激元与太阳电池中的非平衡物理过程耦合研究

项目编号: No.61474103

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王德亮

作者单位: 中国科学技术大学

项目金额: 79万元

中文摘要: 纳米表面等离激元(NSPP)及其物理效应,近10年来取得了巨大研究进展。利用其电场增强效应,可以探测单分子,分辨率达到纳米/亚纳米水平。把金属纳米等离激元结构结合到具有连续物理过程的光电器件中,目前遇到了严峻挑战。本项目结合申请人光电器件研究基础,提出如下研究内容和方案: 1)研究等离激元与物质的超强耦合效应。制备悬空单晶粒层光电薄膜,研究不同等离激元激发模式与载流子产生和输运耦合,研究实现宽光谱吸收的等离激元结构;2)采用纳米等离激元集成的CdTe多层薄膜电池结构,调控光吸收层的费米能级,研究光生载流子输运过程。通过测量宏观的电池参量,即开路电压,研究载流子在不同NSPP光局域/传播模式下的输运;3)在原子/分子水平上,研究CdTe太阳电池的不稳定性。利用纳米等离激元研究单原子层Cu在P-N 结处的扩散。利用敏感表面晶格振动模式,探测不同电场分布下对杂质Cu原子扩散的影响。

中文关键词: 薄膜太阳能电池;薄膜生长;光电性能;凝聚态物理

英文摘要: Nano-surface plasmonic effect in metallic nanomaterials and its related physical consequences have been drawn much attention and profound progress has been achieved in the last 10 years.It is a great challenge to incorperate the nano plasmonic effect into photo-electric devices, which have many successive processes when working as a device. Based on our previous work on high performance photo-electric devices, we proposed the following research for this application.1) To study the super-strong coupling of the nano plasmons with the photo-electric materials. Design standing-alone mono-grained layer and spatially separate the plasmon polaritons from the the optical phonons in the materials. To study the generation,transport and coupling of carriers with different NSPP plasmon modes; To design and achieve broad-band spectrum absorption for device application. 2) To fabricate CdTe multi-layer solar cell structures, which incorporate different metal nano structures. This would modulate the carrier generation and therefore modulate the Fermi level in the absorbing material. The purpose is to study the carrier transport with the presence of different localized polariton modes through the macroscopic parameter of the cell open-circuit voltage. 3) To study the CdTe solar cell instability, which is caused by the Cu diffusion to the P-N junction, in a mono-layer or sub-monolayer level. Using the sensitve surface mode to study the influence of the localized plasmons on the Cu diffusion under different band structures.

英文关键词: Thin film solar cell;Film growth;Opto-electric property;Condensed matter physics

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