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纳米粒子尺寸对等离子体太阳能电池吸收增强的影响

DOI：10.1016/j.matpr.2018.06.522 期刊：Materials Today: Proceedings 出版年份：2018 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 近几十年来，等离子体学受到高度关注，并深度参与纳米光子学的主要领域——该领域能实现纳米尺度的光场调控。其最显著特性是在纳米尺度（尤其在太阳能电池中）实现电磁场的聚焦与增强。在等离子体领域，贵金属被用作纳米粒子，其表面等离激元频率振荡的电子气密度同时通过散射作用提升吸收率。因此，在太阳能电池中应用等离子体技术能通过增强吸收来提高效率——因为光谱损耗是太阳能电池总损耗的主要部分。本文通过表面等离激元效应，研究了纳米粒子尺寸对吸收和散射消光增强的影响，并基于有限时域差分法建立了改进模型，该模型显示出对各类模拟表面等离子体场分量的优化效果。
作者： Partha Sarkar，Aritra Manna，S. Panda，B. Majid，A. K. Mukhopadhyay
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研究概述 实验方案

研究目的

通过表面等离子体效应研究纳米粒子尺寸对等离激元太阳能电池中吸收和散射消光增强的影响。

研究成果

该研究得出结论：通过控制纳米尺度的光学场，等离子体技术可显著提升太阳能电池的吸收率。具体而言，当贵金属纳米球半径为30纳米时，金与银纳米颗粒的光学效率将分别达到16.89%和18.78%。这种增强效应源于吸收作用强于散射作用。但随着半径增大，散射将主导吸收过程，导致效率下降。

研究不足

该研究聚焦于纳米粒子尺寸对等离子体太阳能电池吸收增强的影响，但未探讨其他可能影响效率的潜在因素，如材料纯度或环境条件。

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