Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics

Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất cấu trúc, quang - điện của vật liệu tổ hợp hệ hạt nano AuTiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN TIẾN THÀNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CẤU TRÚC, QUANG - ĐIỆN CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP HỆ HẠT NANO Au/TiO2 NHẰM NÂNG CAO HIỆU SUẤT PIN MẶT TRỜI PLASMONICS LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN TIẾN THÀNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CẤU TRÚC, QUANG - ĐIỆN CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP HỆ HẠT NANO Au/TiO2 NHẰM NÂNG CAO HIỆU SUẤT PIN MẶT TRỜI PLASMONICS Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 9.44.01.23 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TSKH ĐÀO KHẮC AN PGS TS ỨNG THỊ DIỆU THUÝ Hà Nội – 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn GS TSKH Đào Khắc An PGS TS Ứng Thị Diệu Thúy Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực trích dẫn lại từ báo xuất cộng chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Nguyễn Tiến Thành ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới Thầy, Cô hướng dẫn GS.TSKH Đào Khắc An PGS TS Ứng Thị Diệu Thúy, người Thầy truyền cho lửa đam mê khoa học đưa định hướng khoa học hiệu giúp thực luận án Tôi may mắn nhận giúp đỡ nhiều suốt trình thực luận án từ thầy, anh chị em phòng Vật liệu linh kiện lượng (PGS TS Phạm Duy Long, TS Nguyễn Sỹ Hiếu, TS Nguyễn Chung Đông, TS Lê Hà Chi, ThS Nguyễn Thị Tú Oanh, TS Hồng Vũ Chung) Phịng Hiển vi điện tử (TS Trần Thị Kim Chi, ThS Lê Thị Hồng Phong, ThS Bùi Thị Thu Hiền, ThS Nguyễn Thanh Mai, TS Nguyễn Thị Thuý) Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến họ Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy, Cô Ban lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ Viện Khoa học vật liệu tạo điều kiện giúp đỡ thực luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cô Học viện Khoa học Công nghệ Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam dạy dỗ chia sẻ nhiều kiến thức quý báu cho Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến anh chị em đồng nghiệp Viện Khoa học vật liệu (như ThS Phạm Văn Đại, ThS Tạ Ngọc Bách, TS Lê Văn Hoàng,… ) bạn bè đồng nghiệp quan khác (như TS Nguyễn Tiến Đại, TS Nguyễn Xuân Chung…) giúp đỡ trao đổi với chuyên môn Ngồi tơi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội (PGS TS Lê Văn Vũ, TS Nguyễn Duy Thiện) chia sẻ cho nhiều mặt học thuật Cuối xin dành tình cảm đặc biệt biết ơn sâu sắc tới người thân gia đình tôi: Bố, mẹ, anh chị em, vợ quan tâm, chia sẻ, động viên tin tưởng tơi suốt q trình thực luận án Hà Nội, ngày / / 2022 Tác giả Nguyễn Tiến Thành iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ xi MỞ ĐẦU….…………………………………………………………….……….1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU Au/TiO2 VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PIN MẶT TRỜI PLASMONICS .5 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển pin mặt trời, phân loại họ pin mặt trời 1.2 Một số tính chất ứng dụng vật liệu plasmonics 1.2.1 Khoa học plasmonics 1.2.2 Một số chế truyền lượng cộng hưởng plasmonics 1.2.2.1 Sự tương tác hạt nano kim loại với ánh sáng 1.2.2.2 Sự tăng cường trường gần (near-field enhancement) 10 1.2.2.3 Cơ chế tán xạ trường xa (far-field scattering) .11 1.2.2.4 Q trình phun điện tử nóng 13 1.2.3 Một số ứng dụng vật liệu plasmonics 17 Pin mặt trời plasmonics 19 1.3 1.3.1 Tóm lược tình hình nghiên cứu pin mặt trời plasmonics 19 1.3.2 Cấu trúc nano kim loại bề mặt sau trước lớp hoạt động 20 1.3.3 Cấu trúc nano kim loại tích hợp vào bên lớp hoạt động Pin .25 1.4 Phương pháp chế tạo màng Au/TiO2 ứng dụng pin mặt trời plasmonics 33 1.4.1 Vật liệu Au/TiO2 33 1.4.2 Phương pháp chế tạo màng Au/TiO2 35 1.4.2.1 Phương pháp lắng đọng chân không 35 1.4.2.2 Phương pháp khử trực tiếp chùm tia UV plasma .35 1.4.2.3 Phương pháp quay phủ 36 1.4.3 Tình hình nghiên cứu pin mặt trời plasmonics sở vật liệu Au/TiO2 .37 1.4.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 37 1.4.3.2 Tình hình nghiên cứu giới .38 Kết luận chương 41 iv CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VẬT LIỆU 42 Cấu hình PMT plasmonics loại vật liệu liên quan 42 2.1 2.1.1 Cấu hình PMT plasmonics 42 2.1.1.1 Thiết kế cấu hình PMT plasmonics 42 2.1.1.2 Giản đồ lượng tiếp xúc Au-TiO2 43 2.1.2 Các loại vật liệu liên quan 45 2.1.2.1 Vật liệu mua từ hãng thương mại dùng thí nghiệm .45 2.1.2.2 Vật liệu cần nghiên cứu chế tạo: 45 2.2 Quy trình chế tạo màng TiO2 46 2.3 Quy trình chế tạo màng Au/TiO2 47 2.3.1 Quy trình chế tạo dung dịch Au/TiO2 với tỷ lệ kích thước hạt Au khác 47 2.3.2 Quy trình cơng nghệ chế tạo màng Au/TiO2 .51 2.3.3 Chế tạo điện cực quang TiO2 Au/TiO2 52 2.4 Một số kĩ thuật sử dụng nghiên cứu tính chất vật liệu chế tạo 53 2.4.1 Kĩ thuật hiển vi điện tử 53 2.4.2 Nhiễu xạ tia X 55 2.4.3 Hấp thụ huỳnh quang .56 2.4.3.1 Phổ hấp thụ UV-Vis 56 2.4.3.2 Phổ huỳnh quang (PL) 57 2.4.4 Phép đo quang điện hoá (PEC) 57 Kết luận chương 58 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CẤU TRÚC, QUANG ĐIỆN CỦA VẬT LIỆU MÀNG TiO2 Au/TiO2 60 Kết nghiên cứu chế tạo màng TiO2 60 3.1 3.1.1 Đặc điểm dung dịch TiO2 60 3.1.2 Đặc điểm hình thái, cấu trúc màng TiO2 chế tạo .61 3.1.3 Sự ảnh hưởng môi trường ủ nhiệt lên nồng độ nút khuyết ô xy màng TiO2 63 3.1.3.1 Sự tương tác TiO2 với môi trường ủ 63 3.1.3.2 Sự thay đổi nồng độ nút khuyết ô xy theo điều kiện ủ màng TiO2 63 3.1.4 Ảnh hưởng môi trường ủ lên hiệu suất chuyển đổi quang - điện màng TiO2 68 v 3.2 Kết nghiên cứu chế tạo dung dịch Au/TiO2 với kích thước hạt Au tỷ lệ Au khác khảo sát số đặc tính chúng 70 3.2.1 Điều kiện công nghệ chế tạo dung dịch Au/TiO2 70 3.2.2 Ảnh hưởng PVP lên đặc điểm hình dạng phân bố hạt nano Au/TiO2 dung dịch 71 3.2.2.1 Trường hợp không sử dụng PVP trình chế tạo: 71 3.2.2.2 Trường hợp PVP sử dụng trình chế tạo .72 3.2.3 Khảo sát đặc điểm cấu trúc hệ hạt Au/TiO2 dung dịch 76 3.2.4 Ảnh hưởng PVP đến hấp thụ dung dịch Au/TiO2 .77 3.3 Khảo sát đặc điểm hình thái, cấu trúc tính chất quang màng Au/TiO2 78 3.3.1 Đặc điểm hình thái màng Au/TiO2 78 3.3.2 Nghiên cứu tính chất quang màng Au/TiO2 84 3.3.2.1 Ảnh hưởng việc sử dụng chất hoạt động bề mặt PVP nhiệt độ ủ lên đặc điểm hấp thụ màng Au/TiO2 .84 3.3.3.2 Ảnh hưởng môi trường ủ nhiệt đến đặc điểm hấp thụ huỳnh quang màng Au/TiO2 88 Nghiên cứu đặc tính quang điện hoá màng Au/TiO2 .90 3.4 3.4.1 Cấu hình khảo sát 90 3.4.2 Ảnh hưởng môi trường ủ đến đặc tính quang – điện – hóa màng 91 3.4.3 Sự tăng cường hiệu suất chuyển đổi quang điện hạt nano Au 95 Kết luận chương 96 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM PIN MẶT TRỜI PLASMONICS VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CẤU HÌNH TÍCH HỢP /a-Si/Au NPs/Au/TiO2 98 4.1 Kết chế tạo thử nghiệm pin mặt trời plasmonics Au/TiO2 98 4.1.1 Khảo sát đặc tính quang - điện điện cực suốt FTO ITO ủ nhiệt môi trường khác .98 4.1.2 Nghiên cứu phát triển quy trình cơng nghệ chế tạo thử nghiệm .99 4.1.2.1 Cấu hình PMT plasmonic dùng chế tạo thử nghiệm 99 4.1.2.2 Quy trình chế tạo thử nghiệm .99 4.1.3 Kết đo số thông số quang điện mẫu PMT chế tạo thử nghiệm 102 vi 4.2 Nghiên cứu số đặc tính cấu hình tích hợp /a-Si/Au NPs/(Au/TiO2)/ cho PMT plasmonics cải tiến 103 4.2.1 Ý tưởng việc chế tạo lớp đệm FTO/Au FTO/Si/Au 103 4.2.2 Quy trình chế tạo cấu hình lớp đệm FTO/Au FTO/Si/Au 104 4.2.3 Đặc điểm cấu trúc, hình thái bề mặt hình thành cụm hạt nano Au bề mặt FTO FTO/Si 105 4.2.4 Khảo sát độ hấp thụ cấu hình FTO/Au FTO/Si/Au 109 4.2.5 Tích hợp cấu hình plasmonics (FTO/Au FTO/Si/Au) với (Au/TiO2) khảo sát đặc tính quang chúng 110 Kết luận chương 113 KẾT LUẬN CHUNG 114 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Kí hiệu 𝜒𝑆 Định nghĩa Ái lực electron bán dẫn a Kích thước hạt nano kim loại a.u Ag Đơn vị tuỳ ý (arbitrary unit) Kim loại bạc Au Kim loại vàng Cabs Tiết diện hấp thụ CdTe Cext Csca Cadmium telluride Tiết diện dập tắt hoàn toàn Tiết diện tán xạ E EC EF Điện trường Năng lượng vùng dẫn (mức) Năng lượng Fermi (mức) EV Năng lượng vùng hoá trị (mức) i I J k n p Bán dẫn Cường độ dịng điện Mật độ dịng Số sóng Bán dẫn loại n Bán dẫn loại p t TiO2 V Thời gian Vật liệu Titan xít Thể tích ZnO α ε ε0 λ φ ϕ ω Vật liệu Kẽm ô xít Độ phân cực tĩnh điện Hằng số điện mơi Hằng số điện mơi chân khơng Bước sóng ánh sáng Chiều cao rào Cơng Tần số góc 𝜂 Hiệu suất viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CB Conduction Band Vùng dẫn CE Counter Electrode Điện cực đối DFT Density Functional Theory Lí thuyết hàm mật độ DSSC Dye-Sensitized Solar Cells Pin mặt trời nhạy màu EDX Energy Dispersive X-ray Phổ tán sắc lượng tia X FDTD Finite Difference Time Sai phân hữu hạn miền Domain thời gian FTO Fluorine doped Tin Oxide Thiếc xít pha tạp flo HEGE Hot electron generation Hiệu suất tạo điện tử nóng efficiency HEIE Hot electron injection Hiệu suất phun điện tử nóng efficiency HR-TEM High-Resolution Transmission Hiển vi điện tử truyền qua độ Electron Microscopy phân giải cao HS Hiệu suất Incident Photon to Current Hiệu suất chuyển đổi photon Efficiency tới thành dòng IR Infrared Dải hồng ngoại ITO Indium Tin Oxide Indi xít pha tạp thiếc LSPR Localized Surface Plasmon Cộng hưởng plasmon bề mặt Resonance định xứ NHE Normal Hydrogen Electrode Điện cực hydro thông thường NPs Nano-Particles Hệ hạt nano P3HT Poly(3-hexylthiophene-2,5- IPCE diyl) PCBM [6,6]-Phenyl C61 butyric acid [6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester methyl ester 120 [12] X Zhang, Y L Chen, R.-S Liu, and D P Tsai, “Plasmonic photocatalysis,” Rep Prog Phys., vol 76, no 4, p 046401, Apr (2013), doi: 10.1088/00344885/76/4/046401 [13] M L Juan, M Righini, and R Quidant, “Plasmon nano-optical tweezers,” Nat Photonics, vol 5, no 6, pp 349–356, Jun (2011), doi: 10.1038/nphoton.2011.56 [14] Catchpole, K R., & Polman, A., "Plasmonic solar cells" Optics Express, 16(26), 21793, (2008) doi:10.1364/oe.16.021793 [15] V E Ferry, J N Munday, and H A Atwater, “Design Considerations for Plasmonic Photovoltaics,” Adv Mater., vol 22, no 43, pp 4794–4808, Nov (2010), doi: 10.1002/adma.201000488 [16] P N Saeta, V E Ferry, D Pacifici, J N Munday, and H A Atwater, “How much can guided modes enhance absorption in thin solar cells?,” Opt Express, vol 17, no 23, p 20975, Nov (2009), doi: 10.1364/OE.17.020975 [17] S Mubeen, G Hernandez-Sosa, D Moses, J Lee, and M Moskovits, “Plasmonic Photosensitization of a Wide Band Gap Semiconductor: Converting Plasmons to Charge Carriers,” Nano Lett., vol 11, no 12, pp 5548–5552, Dec (2011), doi: 10.1021/nl203457v [18] C Clavero, “Plasmon-induced hot-electron generation at nanoparticle/metal-oxide interfaces for photovoltaic and photocatalytic devices,” Nat Photonics, vol 8, no 2, pp 95–103, Feb (2014), doi: 10.1038/nphoton.2013.238 [19] A Furube, L Du, K Hara, R Katoh, and M Tachiya, “Ultrafast Plasmon-Induced Electron Transfer from Gold Nanodots into TiO Nanoparticles,” J Am Chem Soc., vol 129, no 48, pp 14852–14853, Dec (2007), doi: 10.1021/ja076134v [20] J B Asbury, E Hao, Y Wang, H N Ghosh, and T Lian, “Ultrafast Electron Transfer Dynamics from Molecular Adsorbates to Semiconductor Nanocrystalline Thin Films,” J Phys Chem B, vol 105, no 20, pp 4545–4557, May (2001), doi: 10.1021/jp003485m [21] A Li, P Zhang, X Chang, W Cai, T Wang, and J Gong, “Gold Nanorod@TiO Yolk-Shell Nanostructures for Visible-Light-Driven Photocatalytic Oxidation of Benzyl Alcohol,” Small, vol 11, no 16, pp 1892–1899, Apr (2015), doi: 10.1002/smll.201403058 [22] X.-C Ma, Y Dai, L Yu, and B.-B Huang, “Energy transfer in plasmonic photocatalytic composites,” Light Sci Appl., vol 5, no 2, pp e16017–e16017, Feb (2016), doi: 10.1038/lsa.2016.17 121 [23] A Watanabe and H Kozuka, “Photoanodic Properties of Sol−Gel-Derived Fe O Thin Films Containing Dispersed Gold and Silver Particles,” J Phys Chem B, vol 107, no 46, pp 12713–12720, Nov (2003), doi: 10.1021/jp0303568 [24] R Long and O V Prezhdo, “Instantaneous Generation of Charge-Separated State on TiO Surface Sensitized with Plasmonic Nanoparticles,” J Am Chem Soc., vol 136, no 11, pp 4343–4354, Mar (2014), doi: 10.1021/ja5001592 [25] S Mubeen, J Lee, N Singh, S Krämer, G D Stucky, and M Moskovits, “An autonomous photosynthetic device in which all charge carriers derive from surface plasmons,” Nat Nanotechnol., vol 8, no 4, pp 247–251, Apr (2013), doi: 10.1038/nnano.2013.18 [26] A Giugni et al., “Hot-electron nanoscopy using adiabatic compression of surface plasmons,” Nat Nanotechnol., vol 8, no 11, pp 845–852, Nov (2013), doi: 10.1038/nnano.2013.207 [27] J Li, S K Cushing, P Zheng, F Meng, D Chu, and N Wu, “Plasmon-induced photonic and energy-transfer enhancement of solar water splitting by a hematite nanorod array,” Nat Commun., vol 4, no 1, p 2651, Dec (2013), doi: 10.1038/ncomms3651 [28] M W Knight, H Sobhani, P Nordlander, and N J Halas, “Photodetection with Active Optical Antennas,” Science, vol 332, no 6030, pp 702–704, May (2011), doi: 10.1126/science.1203056 [29] S Lee, Y Sun, Y Cao, and S H Kang, “Plasmonic nanostructure-based bioimaging and detection techniques at the single-cell level,” TrAC Trends Anal Chem., vol 117, pp 58–68, Aug (2019), doi: 10.1016/j.trac.2019.05.006 [30] A E Kryukov, Y.-K Kim, and J B Ketterson, “Surface plasmon scanning near-field optical microscopy,” J Appl Phys., vol 82, no 11, pp 5411–5415, Dec (1997), doi: 10.1063/1.365568 [31] F Hong and R Blaikie, “Plasmonic Lithography: Recent Progress,” Adv Opt Mater., vol 7, no 14, p 1801653, Jul (2019), doi: 10.1002/adom.201801653 [32] J.-F Li, C.-Y Li, and R F Aroca, “Plasmon-enhanced fluorescence spectroscopy,” Chem Soc Rev., vol 46, no 13, pp 3962–3979, (2017), doi: 10.1039/C7CS00169J [33] S Nie, “Probing Single Molecules and Single Nanoparticles by Surface-Enhanced Raman Scattering,” Science, vol 275, no 5303, pp 1102–1106, Feb (1997), doi: 10.1126/science.275.5303.1102 [34] M Moskovits, “Surface-enhanced spectroscopy,” Rev Mod Phys., vol 57, no 3, pp 783–826, Jul (1985), doi: 10.1103/RevModPhys.57.783 122 [35] T Schöngarth, “PlasmonicsA Route to Nanoscale Optical Devices,” Adv Mater, no 19, pp 1501-1505, (2001), DOI: 10.1002/1521-4095(200110)13:193.0.co;2-z [36] X D Hoa, A G Kirk, and M Tabrizian, “Towards integrated and sensitive surface plasmon resonance biosensors: A review of recent progress,” Biosens Bioelectron., vol 23, no 2, pp 151–160, Sep (2007), doi: 10.1016/j.bios.2007.07.001 [37] G Zhao, H Kozuka, and T Yoko, “Sol—gel preparation and photoelectrochemical properties of TiO2 films containing Au and Ag metal particles,” Thin Solid Films, vol 277, no 1–2, pp 147–154, May (1996), doi: 10.1016/0040-6090(95)08006-6 [38] H R Stuart and D G Hall, “Island size effects in nanoparticle-enhanced photodetectors,” Appl Phys Lett., vol 73, no 26, pp 3815–3817, Dec (1998), doi: 10.1063/1.122903 [39] P Mandal and S Sharma, “Progress in plasmonic solar cell efficiency improvement: A status review,” Renew Sustain Energy Rev., vol 65, pp 537–552, Nov (2016), doi: 10.1016/j.rser.2016.07.031 [40] S Pillai, K R Catchpole, T Trupke, and M A Green, “Surface plasmon enhanced silicon solar cells,” J Appl Phys., vol 101, no 9, p 093105, May (2007), doi: 10.1063/1.2734885 [41] B Brady, V Steenhof, B Nickel, A M Blackburn, M Vehse, and A G Brolo, “Plasmonic Light-Trapping Concept for Nanoabsorber Photovoltaics,” ACS Appl Energy Mater., vol 2, no 3, pp 2255–2262, Mar (2019), doi: 10.1021/acsaem.9b00039 [42] A Peter Amalathas and M Alkaisi, “Nanostructures for Light Trapping in Thin Film Solar Cells,” Micromachines, vol 10, no 9, p 619, Sep (2019), doi: 10.3390/mi10090619 [43] Z Yu, A Raman, and S Fan, “Fundamental limit of nanophotonic light trapping in solar cells,” Proc Natl Acad Sci., vol 107, no 41, pp 17491–17496, Oct (2010), doi: 10.1073/pnas.1008296107 [44] C Haase and H Stiebig, “Optical properties of thin-film silicon solar cells with grating couplers,” Prog Photovolt: Res Appl 14:629–641, (2006) DOI: 10.1002/pip.694 [45] P Sheng, A N Bloch, and R S Stepleman, “Wavelength‐selective absorption enhancement in thin‐film solar cells,” Appl Phys Lett., vol 43, no 6, pp 579–581, Sep (1983), doi: 10.1063/1.94432 123 [46] K X Wang, Z Yu, V Liu, Y Cui, and S Fan, “Absorption Enhancement in Ultrathin Crystalline Silicon Solar Cells with Antireflection and Light-Trapping Nanocone Gratings,” Nano Lett., vol 12, no 3, pp 1616–1619, Mar (2012), doi: 10.1021/nl204550q [47] “Effect of self-orderly textured back reflectors on light trapping in thin-film microcrystalline silicon solar cells,” J Appl Phys., vol 105, no 9, p 094511, May (2009), doi: 10.1063/1.3108689 [48] H Sai, H Fujiwara, M Kondo, and Y Kanamori, “Enhancement of light trapping in thin-film hydrogenated microcrystalline Si solar cells using back reflectors with selfordered dimple pattern,” Appl Phys Lett., vol 93, no 14, p 143501, Oct (2008), doi: 10.1063/1.2993351 [49] S Morawiec, M J Mendes, F Priolo, and I Crupi, “Plasmonic nanostructures for light trapping in thin-film solar cells,” Mater Sci Semicond Process., vol 92, pp 10–18, Mar (2019), doi: 10.1016/j.mssp.2018.04.035 [50] M G Deceglie, V E Ferry, A P Alivisatos, and H A Atwater, “Design of Nanostructured Solar Cells Using Coupled Optical and Electrical Modeling,” Nano Lett., vol 12, no 6, pp 2894–2900, Jun (2012), doi: 10.1021/nl300483y [51] Y Wang, Q Liu, W C Zhang, Y Zhang, and J S Mei, “Analysis of light trapping effect of thin film solar cell based on surface plasmon wave induced by metal nanograting,” Integr Ferroelectr., vol 170, no 1, pp 137–145, Mar (2016), doi: 10.1080/10584587.2016.1170529 [52] F J Beck, S Mokkapati, A Polman, and K R Catchpole, “Asymmetry in photocurrent enhancement by plasmonic nanoparticle arrays located on the front or on the rear of solar cells,” Appl Phys Lett., vol 96, no 3, p 033113, Jan (2010), doi: 10.1063/1.3292020 [53] L Lu, Z Luo, T Xu, and L Yu, “Cooperative Plasmonic Effect of Ag and Au Nanoparticles on Enhancing Performance of Polymer Solar Cells,” Nano Lett., vol 13, no 1, pp 59–64, Jan (2013), doi: 10.1021/nl3034398 [54] D M Schaadt, B Feng, and E T Yu, “Enhanced semiconductor optical absorption via surface plasmon excitation in metal nanoparticles,” Appl Phys Lett., vol 86, no 6, p 063106, Feb (2005), doi: 10.1063/1.1855423 [55] X Chen, B Jia, Y Zhang, and M Gu, “Exceeding the limit of plasmonic light trapping in textured screen-printed solar cells using Al nanoparticles and wrinkle-like graphene sheets,” Light Sci Appl., vol 2, no 8, pp e92–e92, Aug (2013), doi: 10.1038/lsa.2013.48 124 [56] X Chen et al., “Graphenized Carbon Nanofiber: A Novel Light-Trapping and Conductive Material to Achieve an Efficiency Breakthrough in Silicon Solar Cells,” Adv Mater., vol 27, no 5, pp 849–855, Feb (2015), doi: 10.1002/adma.201404123 [57] D Derkacs, S H Lim, P Matheu, W Mar, and E T Yu, “Improved performance of amorphous silicon solar cells via scattering from surface plasmon polaritons in nearby metallic nanoparticles,” Appl Phys Lett., vol 89, no 9, p 093103, Aug (2006), doi: 10.1063/1.2336629 [58] T L Temple, G D K Mahanama, H S Reehal, and D M Bagnall, “Influence of localized surface plasmon excitation in silver nanoparticles on the performance of silicon solar cells,” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 93, no 11, pp 1978–1985, Nov (2009), doi: 10.1016/j.solmat.2009.07.014 [59] J N Munday and H A Atwater, “Large Integrated Absorption Enhancement in Plasmonic Solar Cells by Combining Metallic Gratings and Antireflection Coatings,” Nano Lett., vol 11, no 6, pp 2195–2201, Jun (2011), doi: 10.1021/nl101875t [60] J Chantana, Y Yang, Y Sobajima, C Sada, A Matsuda, and H Okamoto, “Localized surface plasmon enhanced microcrystalline–silicon solar cells,” Journal of Non-Crystalline Solids, Vol 358, no 17, pp 2319-2323, (2012), doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.038 [61] Y Zhang, Z Ouyang, N Stokes, B Jia, Z Shi, and M Gu, “Low cost and high performance Al nanoparticles for broadband light trapping in Si wafer solar cells,” Appl Phys Lett., vol 100, no 15, p 151101, Apr (2012), doi: 10.1063/1.3703121 [62] B Cai, B Jia, Z Shi, and M Gu, “Near-field light concentration of ultra-small metallic nanoparticles for absorption enhancement in a-Si solar cells,” Appl Phys Lett., vol 102, no 9, p 093107, Mar (2013), doi: 10.1063/1.4794420 [63] V E Ferry, M A Verschuuren, M C van Lare, R E I Schropp, H A Atwater, and A Polman, “Optimized Spatial Correlations for Broadband Light Trapping Nanopatterns in High Efficiency Ultrathin Film a-Si:H Solar Cells,” Nano Lett., vol 11, no 10, pp 4239–4245, Oct (2011), doi: 10.1021/nl202226r [64] S.-S Kim, S.-I Na, J Jo, D.-Y Kim, and Y.-C Nah, “Plasmon enhanced performance of organic solar cells using electrodeposited Ag nanoparticles,” Appl Phys Lett., vol 93, no 7, p 073307, Aug (2008), doi: 10.1063/1.2967471 [65] Y Zhang and M Gu, “Plasmonic light trapping for wavelength-scale silicon solar absorbers,” Front Optoelectron., vol 9, no 2, pp 277–282, Jun (2016), doi: 10.1007/s12200-016-0614-3 125 [66] K Nakayama, K Tanabe, and H A Atwater, “Plasmonic nanoparticle enhanced light absorption in GaAs solar cells,” Appl Phys Lett., vol 93, no 12, p 121904, Sep (2008), doi: 10.1063/1.2988288 [67] Y A Akimov and W S Koh, “Resonant and nonresonant plasmonic nanoparticle enhancement for thin-film silicon solar cells,” Nanotechnology, vol 21, no 23, p 235201, Jun (2010), doi: 10.1088/0957-4484/21/23/235201 [68] N F Fahim, B Jia, Z Shi, and M Gu, “Simultaneous broadband light trapping and fill factor enhancement in crystalline silicon solar cells induced by Ag nanoparticles and nanoshells,” Opt Express, vol 20, no S5, p A694, Sep (2012), doi: 10.1364/OE.20.00A694 [69] X Chen et al., “Strong broadband scattering of anisotropic plasmonic nanoparticles synthesized by controllable growth: effects of lumpy morphology,” Opt Mater Express, vol 3, no 1, p 27, Jan (2013), doi: 10.1364/OME.3.000027 [70] J.-L Wu et al., “Surface Plasmonic Effects of Metallic Nanoparticles on the Performance of Polymer Bulk Heterojunction Solar Cells,” ACS Nano, vol 5, no 2, pp 959–967, Feb (2011), doi: 10.1021/nn102295p [71] F J Beck, A Polman, and K R Catchpole, “Tunable light trapping for solar cells using localized surface plasmons,” J Appl Phys., vol 105, no 11, p 114310, Jun (2009), doi: 10.1063/1.3140609 [72] W Ren et al., “Broadband absorption enhancement achieved by optical layer mediated plasmonic solar cell,” Opt Express, vol 19, no 27, p 26536, Dec (2011), doi: 10.1364/OE.19.026536 [73] T Li, L Dai, and C Jiang, “Design of efficient plasmonic thin-film solar cells based on mode splitting,” J Opt Soc Am B, vol 28, no 8, p 1793, Aug (2011), doi: 10.1364/JOSAB.28.001793 [74] V E Ferry et al., “Light trapping in ultrathin plasmonic solar cells,” Opt Express, vol 18, no S2, p A237, Jun (2010), doi: 10.1364/OE.18.00A237 [75] I M Pryce, D D Koleske, A J Fischer, and H A Atwater, “Plasmonic nanoparticle enhanced photocurrent in GaN/InGaN/GaN quantum well solar cells,” Appl Phys Lett., vol 96, no 15, p 153501, Apr (2010), doi: 10.1063/1.3377900 [76] L Feng, M Niu, Z Wen, and X Hao, “Recent Advances of Plasmonic Organic Solar Cells: Photophysical Investigations,” Polymers, vol 10, no 2, p 123, Jan (2018), doi: 10.3390/polym10020123 [77] H Pathak, N K Pathak, A Ji, S Roopak, G K Pandey, and R P Sharma, “Broadband Scattering With Strong Electric Field Coupling Between Metal 126 Nanostructures Using DDA Simulation: Role of Different Organic Environments,” IEEE J Photovolt., vol 6, no 4, pp 940–951, Jul (2016), doi: 10.1109/JPHOTOV.2016.2559780 [78] S R Gollu, R Sharma, G Srinivas, S Kundu, and D Gupta, “Incorporation of silver and gold nanostructures for performance improvement in P3HT: PCBM inverted solar cell with rGO/ZnO nanocomposite as an electron transport layer,” Org Electron., vol 29, pp 79–87, Feb (2016), doi: 10.1016/j.orgel.2015.11.015 [79] W C H Choy and Xingang Ren, “Plasmon-Electrical Effects on Organic Solar Cells by Incorporation of Metal Nanostructures,” IEEE J Sel Top Quantum Electron., vol 22, no 1, pp 1–9, Jan (2016), doi: 10.1109/JSTQE.2015.2442679 [80] W E I Sha, H L Zhu, L Chen, W C Chew, and W C H Choy, “A General Design Rule to Manipulate Photocarrier Transport Path in Solar Cells and Its Realization by the Plasmonic-Electrical Effect,” Sci Rep., vol 5, no 1, p 8525, Jul (2015), doi: 10.1038/srep08525 [81] A Rana et al., “Charge carrier dynamics and surface plasmon interaction in gold nanorod-blended organic solar cell,” J Appl Phys., vol 120, no 6, p 063102, Aug (2016), doi: 10.1063/1.4960341 [82] B Peng et al., “Fluorophore-Doped Core–Multishell Spherical Plasmonic Nanocavities: Resonant Energy Transfer toward a Loss Compensation,” ACS Nano, vol 6, no 7, pp 6250–6259, Jul (2012), doi: 10.1021/nn301716q [83] S P Lim, A Pandikumar, N M Huang, and H N Lim, “Enhanced photovoltaic performance of silver@titania plasmonic photoanode in dye-sensitized solar cells,” RSC Adv, vol 4, no 72, pp 38111–38118, (2014), doi: 10.1039/C4RA05689B [84] D H Song, H.-S Kim, J S Suh, B.-H Jun, and W.-Y Rho, “Multi-Shaped Ag Nanoparticles in the Plasmonic Layer of Dye-Sensitized Solar Cells for Increased Power Conversion Efficiency,” Nanomaterials, vol 7, no 6, p 136, Jun (2017), doi: 10.3390/nano7060136 [85] T Hu et al., “In situ implanting carbon nanotube-gold nanoparticles into ZnO as efficient nanohybrid cathode buffer layer for polymer solar cells,” Org Electron., vol 38, pp 350–356, Nov (2016), doi: 10.1016/j.orgel.2016.09.015 [86] S P Lim et al., “Gold–silver@TiO nanocomposite-modified plasmonic photoanodes for higher efficiency dye-sensitized solar cells,” Phys Chem Chem Phys., vol 19, no 2, pp 1395–1407, (2017), doi: 10.1039/C6CP05950C [87] S P Lim, A Pandikumar, H N Lim, R Ramaraj, and N M Huang, “Boosting Photovoltaic Performance of Dye-Sensitized Solar Cells Using Silver Nanoparticle- 127 Decorated N,S-Co-Doped-TiO2 Photoanode,” Sci Rep., vol 5, no 1, p 11922, Dec (2015), doi: 10.1038/srep11922 [88] K B Bhojanaa, M Ramesh, and A Pandikumar, “Complementary properties of silver nanoparticles on the photovoltaic performance of titania nanospheres based photoanode in dye-sensitized solar cells,” Mater Res Bull., vol 122, p 110672, Feb (2020), doi: 10.1016/j.materresbull.2019.110672 [89] N Nasr and M H Sayyad, “Enhanced performance in dye-sensitized solar cell via laser generated noble metal nanoparticles treatment of photoelectrode,” Journal of Optoelectronics and Advanced Materials Vol 20, Iss 11-12, pp 618-623 (2018) [90] X Ren et al., “High Efficiency Organic Solar Cells Achieved by the Simultaneous Plasmon-Optical and Plasmon-Electrical Effects from Plasmonic Asymmetric Modes of Gold Nanostars,” Small, vol 12, no 37, pp 5200–5207, Oct (2016), doi: 10.1002/smll.201601949 [91] Zhang, R., Zhou, Y., Peng, L., Li, X., Chen, S., Feng, X., … Huang, W "Influence of SiO2 shell thickness on power conversion efficiency in plasmonic polymer solar cells with Au nanorod@SiO2 core-shell structures" Scientific Reports, 6(1) (2016), doi:10.1038/srep25036 [92] K Yao, H Jiao, Y.-X Xu, Q He, F Li, and X Wang, “Nano-bio hybrids of plasmonic metals/photosynthetic proteins for broad-band light absorption enhancement in organic solar cells,” J Mater Chem A, vol 4, no 35, pp 13400– 13406, (2016), doi: 10.1039/C6TA04356A [93] M Yao et al., “Performance Improvement of Polymer Solar Cells by Surface-EnergyInduced Dual Plasmon Resonance,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 8, no 9, pp 6183–6189, Mar (2016), doi: 10.1021/acsami.6b00297 [94] N C Jeong, C Prasittichai, and J T Hupp, “Photocurrent Enhancement by Surface Plasmon Resonance of Silver Nanoparticles in Highly Porous Dye-Sensitized Solar Cells,” Langmuir, vol 27, no 23, pp 14609–14614, Dec (2011), doi: 10.1021/la203557f [95] S Li et al., “Performance enhancement of organic photovoltaic devices enabled by Au nanoarrows inducing surface plasmonic resonance effect,” Phys Chem Chem Phys., vol 18, no 35, pp 24285–24289, (2016), doi: 10.1039/C6CP04302J [96] S Sreeja and B Pesala, “Plasmonic enhancement of betanin-lawsone co-sensitized solar cells via tailored bimodal size distribution of silver nanoparticles,” Sci Rep., vol 10, no 1, p 8240, Dec (2020), doi: 10.1038/s41598-020-65236-1 128 [97] D H Song, H.-Y Kim, H.-S Kim, J S Suh, B.-H Jun, and W.-Y Rho, “Preparation of plasmonic monolayer with Ag and Au nanoparticles for dye-sensitized solar cells,” Chem Phys Lett., vol 687, pp 152–157, Nov (2017), doi: 10.1016/j.cplett.2017.08.051 [98] A A Mohsen, M Zahran, S E D Habib, and N K Allam, “Refractory plasmonics enabling 20% efficient lead-free perovskite solar cells,” Sci Rep., vol 10, no 1, p 6732, Dec (2020), doi: 10.1038/s41598-020-63745-7 [99] H.-Y Jung, I.-S Yeo, T.-U Kim, H.-C Ki, and H.-B Gu, “Surface plasmon resonance effect of silver nanoparticles on a TiO electrode for dye-sensitized solar cells,” Appl Surf Sci., vol 432, pp 266–271, Feb (2018), doi: 10.1016/j.apsusc.2017.04.237 [100] Z D Mahmoudabadi, E Eslami, and M Narimisa, “Synthesis of Ag/TiO2 nanocomposite via plasma liquid interactions: Improved performance as photoanode in dye-sensitized solar cell,” J Colloid Interface Sci., vol 529, pp 538–546, Nov (2018), doi: 10.1016/j.jcis.2018.06.048 [101] P Nbelayim, G Kawamura, W Kian Tan, H Muto, and A Matsuda, “Systematic characterization of the effect of Ag@TiO2 nanoparticles on the performance of plasmonic dye-sensitized solar cells,” Sci Rep., vol 7, no 1, p 15690, Dec (2017), doi: 10.1038/s41598-017-15541-z [102] N Kaur et al., “Ag ion implanted TiO2 photoanodes for fabrication of highly efficient and economical plasmonic dye sensitized solar cells,” Chem Phys Lett., vol 740, p 137070, Feb (2020), doi: 10.1016/j.cplett.2019.137070 [103] X Zhang, J Liu, S Li, X Tan, M Yu, and J Du, “Bioinspired synthesis of Ag@TiO2 plasmonic nanocomposites to enhance the light harvesting of dye-sensitized solar cells,” RSC Adv., vol 3, no 40, p 18587, (2013), doi: 10.1039/c3ra42429d [104] H Chang, C.-H Chen, M.-J Kao, and H.-H Hsiao, “Effect of Core-Shell Ag@TiO2 Volume Ratio on Characteristics of TiO -Based DSSCs,” J Nanomater., vol (2014), pp 1–8, 2014, doi: 10.1155/2014/264108 [105] H Zhao et al., “Efficiency Enhancement of Quantum Dot Sensitized TiO2 /ZnO Nanorod Arrays Solar Cells by Plasmonic Ag Nanoparticles,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 8, no 40, pp 26675–26682, Oct (2016), doi: 10.1021/acsami.6b06386 [106] T Solaiyammal and P Murugakoothan, “Green synthesis of Au and the impact of Au on the efficiency of TiO2 based dye sensitized solar cell,” Mater Sci Energy Technol., vol 2, no 2, pp 171–180, Aug (2019), doi: 10.1016/j.mset.2019.01.001 129 [107] S Li et al., “Influence of Ag Nanoparticles with Different Sizes and Concentrations Embedded in a TiO2 Compact Layer on the Conversion Efficiency of Perovskite Solar Cells,” Nanoscale Res Lett., vol 13, no 1, p 210, Dec (2018), doi: 10.1186/s11671018-2626-y [108] N Chander, “Size and concentration effects of gold nanoparticles on optical and electrical properties of plasmonic dye sensitized solar cells,” Sol Energy, p 13, (2014), DOI: 10.1016/j.solener.2014.08.011 [109] V S Manikandan, “Surface plasmonic effect of Ag enfold ZnO pyramid nanostructured photoanode for enhanced dye sensitized solar cell application,” Ceram Int., p 10, (2018), DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.08.183 [110] M Ghaffari, M B Cosar, H I Yavuz, M Ozenbas, and A K Okyay, “Effect of Au nano-particles on TiO2 nanorod electrode in dye-sensitized solar cells,” Electrochimica Acta, vol 76, pp 446–452, Aug (2012), doi: 10.1016/j.electacta.2012.05.058 [111] T Bora, H H Kyaw, S Sarkar, S K Pal, and J Dutta, “Highly efficient ZnO/Au Schottky barrier dye-sensitized solar cells: Role of gold nanoparticles on the chargetransfer process,” Beilstein J Nanotechnol., vol 2, pp 681–690, Oct (2011), doi: 10.3762/bjnano.2.73 [112] F Xie, W C H Choy, C C D Wang, W E I Sha, and D D S Fung, “Improving the efficiency of polymer solar cells by incorporating gold nanoparticles into all polymer layers,” Appl Phys Lett., vol 99, no 15, p 153304, Oct (2011), doi: 10.1063/1.3650707 [113] S S Mali, C S Shim, H Kim, P S Patil, and C K Hong, “In situ processed gold nanoparticle-embedded TiO nanofibers enabling plasmonic perovskite solar cells to exceed 14% conversion efficiency,” Nanoscale, vol 8, no 5, pp 2664–2677, (2016), doi: 10.1039/C5NR07395B [114] Y.-F Huang et al., “Mitigation of metal-mediated losses by coating Au nanoparticles with dielectric layer in plasmonic solar cells,” RSC Adv., vol 3, no 36, p 16080, (2013), doi: 10.1039/c3ra43044h [115] D.-H Ko et al., “Light-trapping nano-structures in organic photovoltaic cells,” J Mater Chem., vol 21, no 41, p 16293, (2011), doi: 10.1039/c1jm12300a [116] W M H Sachtler, G J H Dorgelo, and A A Holscher, “The work function of gold,” Surface Science, vol 5, no (1966), DOI: 10.1016/0039-6028(66)90083-5 130 [117] K Vanherck, T Verbiest, and I Vankelecom, “Comparison of Two Synthesis Routes to Obtain Gold Nanoparticles in Polyimide,” J Phys Chem C, vol 116, no 1, pp 115–125, Jan (2012), doi: 10.1021/jp207244y [118] A Borodin and M Reichling, “Characterizing TiO2(110) surface states by their work function,” Phys Chem Chem Phys., vol 13, no 34, p 15442, (2011), doi: 10.1039/c0cp02835e [119] I Ali, M Suhail, Z A Alothman, and A Alwarthan, “Recent advances in syntheses, properties and applications of TiO nanostructures,” RSC Adv., vol 8, no 53, pp 30125–30147, (2018), doi: 10.1039/C8RA06517A [120] Q Zhang, “Effects of calcination on the photocatalytic properties of nanosized TiO2 powders prepared by TiCl4 hydrolysis,” Appl Catal B Environ., vol 26, no 3, pp 207–215, May (2000), doi: 10.1016/S0926-3373(00)00122-3 [121] V E Henrich, “The surfaces of metal oxides,” Rep Prog Phys., vol 48, no 11, pp 1481–1541, Nov (1985), doi: 10.1088/0034-4885/48/11/001 [122] L Thiên-Nga and A T Paxton, “Electronic structure of d transition metals adsorbed on the stoichiometric (110) rutile surface,” Phys Rev B, vol 58, no 19, pp 13233– 13241, Nov (1998), doi: 10.1103/PhysRevB.58.13233 [123] G K Mor, O K Varghese, M Paulose, K Shankar, and C A Grimes, “A review on highly ordered, vertically oriented TiO2 nanotube arrays: Fabrication, material properties, and solar energy applications,” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 90, no 14, pp 2011–2075, Sep (2006), doi: 10.1016/j.solmat.2006.04.007 [124] O R S da Rocha, R F Dantas, M M M B Duarte, M M L Duarte, and V L da Silva, “Oil sludge treatment by photocatalysis applying black and white light,” Chem Eng J., vol 157, no 1, pp 80–85, Feb (2010), doi: 10.1016/j.cej.2009.10.050 [125] D Nagamatsu, T Nemoto, H Kurata, J Jiu, M Adachi, and S Isoda, “Interface Structure of Gold Particles on TiO2 Anatase,” Mater Trans., vol 52, no 3, pp 280– 284, (2011), doi: 10.2320/matertrans.MB201004 [126] Y Tian and T Tatsuma, “Mechanisms and Applications of Plasmon-Induced Charge Separation at TiO2 Films Loaded with Gold Nanoparticles,” J Am Chem Soc., vol 127, no 20, pp 7632–7637, May (2005), doi: 10.1021/ja042192u [127] P Reineck, G P Lee, D Brick, M Karg, P Mulvaney, and U Bach, “A Solid-State Plasmonic Solar Cell via Metal Nanoparticle Self-Assembly,” Adv Mater., vol 24, no 35, pp 4750–4755, Sep (2012), doi: 10.1002/adma.201200994 131 [128] Y Tian and T Tatsuma, “Plasmon-induced photoelectrochemistry at metal nanoparticles supported on nanoporous TiO2,” Chem Commun., no 16, p 1810, (2004), doi: 10.1039/b405061d [129] Y Takahashi and T Tatsuma, “Solid state photovoltaic cells based on localized surface plasmon-induced charge separation,” Appl Phys Lett., vol 99, no 18, p 182110, Oct (2011), doi: 10.1063/1.3659476 [130] A Gülteki̇ N, “Effect of Au Nanoparticles Doping on The Properties of TiO2 Thin Films,” Mater Sci., vol 20, no 1, pp 10–14, Apr (2014), doi: 10.5755/j01.ms.20.1.3709 [131] K Yu, N Sakai, and T Tatsuma, “Plasmon Resonance-Based Solid-State Photovoltaic Devices,” Electrochemistry, vol 76, no 2, pp 161–164, (2008), doi: 10.5796/electrochemistry.76.161 [132] Y Takahashi and T Tatsuma, “Electrodeposition of thermally stable gold and silver nanoparticle ensembles through a thin alumina nanomask,” Nanoscale, vol 2, no 8, p 1494, (2010), doi: 10.1039/c0nr00230e [133] W Li, R Liang, A Hu, Z Huang, and Y N Zhou, “Generation of oxygen vacancies in visible light activated one-dimensional iodine TiO photocatalysts,” RSC Adv, vol 4, no 70, pp 36959–36966, (2014), doi: 10.1039/C4RA04768K [134] C J Kevane, “Oxygen Vacancies and Electrical Conduction in Metal Oxides,” Phys Rev., vol 133, no 5A, pp A1431–A1436, Mar (1964), doi: 10.1103/PhysRev.133.A1431 [135] Z Liu, Z Jian, J Fang, X Xu, X Zhu, and S Wu, “Low-Temperature Reverse Microemulsion Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Performance of Nanocrystalline Titanium Dioxide,” Int J Photoenergy, vol 2012, pp 1–8, (2012), doi: 10.1155/2012/702503 [136] M Jukić, I Sviben, Z Zorić, and S Milardović, “Effect of Polyvinylpyrrolidone on the Formation AgBr Grains in Gelatine Media,” Croat Chem Acta, vol 85, no 3, pp 269–276, (2012), doi: 10.5562/cca1919 [137] H Sun et al., “Investigating the Multiple Roles of Polyvinylpyrrolidone for a General Methodology of Oxide Encapsulation,” J Am Chem Soc., vol 135, no 24, pp 9099– 9110, Jun (2013), doi: 10.1021/ja4035335 [138] F Haaf, A Sanner, and F Straub, “Polymers of N-Vinylpyrrolidone: Synthesis, Characterization and Uses,” Polym J., vol 17, no 1, pp 143–152, Jan (1985), doi: 10.1295/polymj.17.143 132 [139] M G Spirin, S B Brichkin, and V F Razumov, “Synthesis and Stabilization of Gold Nanoparticles in Reverse Micelles of Aerosol OT and Triton X-100,” Colloid J., vol 67, no 4, pp 485–490, Jul (2005), doi: 10.1007/s10595-005-0122-4 [140] Ph Buffat and J.-P Borel, “Size effect on the melting temperature of gold particles,” Phys Rev A, vol 13, no 6, pp 2287–2298, Jun (1976), doi: 10.1103/PhysRevA.13.2287 [141] K Dick, T Dhanasekaran, Z Zhang, and D Meisel, “Size-Dependent Melting of Silica-Encapsulated Gold Nanoparticles,” J Am Chem Soc., vol 124, no 10, pp 2312–2317, Mar (2002), doi: 10.1021/ja017281a [142] D L Bish and S J Chipera, “Problems and Solutions in Quantitative Analysis of Complex Mixtures by X-Ray Powder Diffraction,” Advances in X-ray Analysis, 31, 295-308, (1987), doi:10.1154/S0376030800022102 [143] J Araña, C Garriga i Cabo, J M Doña-Rodriǵ uez, O González-Díaz, J A HerreraMelián, and J Pérez-Peña, “FTIR study of formic acid interaction with TiO2 and TiO2 doped with Pd and Cu in photocatalytic processes,” Appl Surf Sci., vol 239, no 1, pp 60–71, Dec (2004), doi: 10.1016/j.apsusc.2004.04.039 [144] G Busca and V Lorenzelli, “Infrared spectroscopic identification of species arising from reactive adsorption of carbon oxides on metal oxide surfaces,” Mater Chem., vol 7, no 1, pp 89–126, Jan (1982), doi: 10.1016/0390-6035(82)90059-1 [145] S Chen, T Cao, Y Gao, D Li, F Xiong, and W Huang, “Probing Surface Structures of CeO2, TiO2 and Cu2O Nanocrystals with CO and CO2 Chemisorption,” J Phys Chem C, 120, 38, pp 21472–21485, (2016), doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b06158 [146] W Su, J Zhang, Z Feng, T Chen, P Ying, and C Li, “Surface Phases of TiO2 Nanoparticles Studied by UV Raman Spectroscopy and FT-IR Spectroscopy,” J Phys Chem C, 112, 20, 7710–771, (2008), doi.org/10.1021/jp7118422 [147] R J Gonzalez, R Zallen, and H Berger, “Infrared reflectivity and lattice fundamentals in anatase TiO2,” Phys Rev B, 55, 7014, (1997), doi.org/10.1103/PhysRevB.55.7014 [148] M Giarola et al., “Vibrational dynamics of anatase TiO2 : Polarized Raman spectroscopy and ab initio calculations,” Phys Rev B, vol 81, no 17, p 174305, May (2010), doi: 10.1103/PhysRevB.81.174305 [149] G R Dillip, A N Banerjee, V C Anitha, B Deva Prasad Raju, S W Joo, and B K Min, “Oxygen Vacancy-Induced Structural, Optical, and Enhanced Supercapacitive Performance of Zinc Oxide Anchored Graphitic Carbon Nanofiber Hybrid 133 Electrodes,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 8, no 7, pp 5025–5039, Feb (2016), doi: 10.1021/acsami.5b12322 [150] L Z Liu, X L Wu, T H Li, and J C Shen, “Correlation of the 755–778 cm−1 Raman mode with oxygen vacancies in tin oxide nanostructures,” Appl Surf Sci., vol 347, pp 265–268, Aug (2015), doi: 10.1016/j.apsusc.2015.04.085 [151] T.-H Li, H.-T Li, and J.-H Pan, “Interplay between External Strain and Oxygen Vacancies on Raman Spectra of SnO 2,” Chin Phys Lett., vol 31, no 7, p 076201, Jul (2014), doi: 10.1088/0256-307X/31/7/076201 [152] Shi, T S., Zhao, Y G., Cai, P X., Gu, H F., & Xie, L M "IR Absorption Peaks and Oxygen Vacancies in YBa2Cu3Ox", Physica Status Solidi (b), 148(2), 715–721(1988), doi:10.1002/pssb.2221480231 [153] N C Das, “Tunable infrared plasmonic absorption by metallic nanoparticles,” J Appl Phys., vol 110, no 4, p 046101, Aug (2011), doi: 10.1063/1.3624596 [154] Y.-C Wang and S Gunasekaran, “Spectroscopic and microscopic investigation of gold nanoparticle nucleation and growth mechanisms using gelatin as a stabilizer,” J Nanoparticle Res., vol 14, no 10, p 1200, Oct (2012), doi: 10.1007/s11051-0121200-2 [155] M Murawska, A Skrzypczak, and M Kozak, “Structure and Morphology of Gold Nanoparticles in Solution Studied by TEM, SAXS and UV-Vis,” Acta Phys Pol A, vol 121, no 4, pp 888–892, Apr (2012), doi: 10.12693/APhysPolA.121.888 [156] K L Kelly, E Coronado, L L Zhao, and G C Schatz, “The Optical Properties of Metal Nanoparticles:  The Influence of Size, Shape, and Dielectric Environment,” J Phys Chem B, 107, 3, 668–677, (2003), doi.org/10.1021/jp026731y [157] A Rawat, H K Mahavar, A Tanwar, and P J Singh, “Study of electrical properties of polyvinylpyrrolidone/polyacrylamide blend thin films,” Bull Mater Sci., vol 37, no 2, pp 273–279, Apr (2014), doi: 10.1007/s12034-014-0639-4 [158] N Arsalani, H Fattahi, and M Nazarpoor, “Synthesis and characterization of PVPfunctionalized superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles as an MRI contrast agent,” Express Polym Lett., vol 4, no 6, pp 329–338, (2010), doi: 10.3144/expresspolymlett.2010.42 [159] W Haiss, N T K Thanh, J Aveyard, and D G Fernig, “Determination of Size and Concentration of Gold Nanoparticles from UV−Vis Spectra,” Anal Chem., vol 79, no 11, pp 4215–4221, Jun (2007), doi: 10.1021/ac0702084 134 [160] F Cui, Z Hua, C Wei, J Li, Z Gao, and J Shi, “Highly dispersed Au nanoparticles incorporated mesoporous TiO2 thin films with ultrahigh Au content,” J Mater Chem., vol 19, no 41, p 7632, (2009), doi: 10.1039/b912016e [161] Y Yu, W Wen, X.-Y Qian, J.-B Liu, and J.-M Wu, “UV and visible light photocatalytic activity of Au/TiO2 nanoforests with Anatase/Rutile phase junctions and controlled Au locations,” Sci Rep., vol 7, no 1, p 41253, Mar (2017), doi: 10.1038/srep41253 [162] H Huang et al., “Effect of annealing atmosphere on the performance of TiO2 nanorod arrays in photoelectrochemical water splitting,” Catal Today, vol 330, pp 189–194, Jun (2019), doi: 10.1016/j.cattod.2018.04.011 [163] L Mascaretti et al., “Hydrogen-treated hierarchical titanium oxide nanostructures for photoelectrochemical water splitting,” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 169, pp 19– 27, Sep (2017), doi: 10.1016/j.solmat.2017.04.045 [164] X Yang, C Du, R Liu, J Xie, and D Wang, “Balancing photovoltage generation and charge-transfer enhancement for catalyst-decorated photoelectrochemical water splitting: A case study of the hematite/MnOx combination,” J Catal., vol 304, pp 86–91, Aug (2013), doi: 10.1016/j.jcat.2013.04.014 [165] A J Bard, A B Bocarsly, F R F Fan, E G Walton, and M S Wrighton, “The concept of Fermi level pinning at semiconductor/liquid junctions Consequences for energy conversion efficiency and selection of useful solution redox couples in solar devices,” J Am Chem Soc., vol 102, no 11, pp 3671–3677, May (1980), doi: 10.1021/ja00531a001 [166] Y Liu et al., “Approaching the Schottky–Mott limit in van der Waals metal– semiconductor junctions,” Nature, vol 557, no 7707, pp 696–700, May (2018), doi: 10.1038/s41586-018-0129-8 [167] K Sotthewes et al., “Universal Fermi-Level Pinning in Transition-Metal Dichalcogenides,” J Phys Chem C, vol 123, no 9, pp 5411–5420, Mar (2019), doi: 10.1021/acs.jpcc.8b10971 [168] Y Jiao, A Hellman, Y Fang, S Gao, and M Käll, “Schottky barrier formation and band bending revealed by first- principles calculations,” Sci Rep., vol 5, no 1, p 11374, Sep (2015), doi: 10.1038/srep11374 [169] A Gapska, M Łapiński, P Syty, W Sadowski, J E Sienkiewicz, and B Kościelska, “Au–Si plasmonic platforms: synthesis, structure and FDTD simulations,” Beilstein J Nanotechnol., vol 9, pp 2599–2608, Sep (2018), doi: 10.3762/bjnano.9.241 ... luận án ? ?Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chất cấu trúc, quang - điện vật liệu tổ hợp hệ hạt nano Au/TiO2 nhằm nâng cao hiệu suất pin mặt trời plasmonics? ?? Mục đích luận án: Nghiên cứu phát... nghệ nhằm chế tạo thành công số màng mỏng TiO2 Au/TiO2 với hạt nano Au phân bố đồng bề mặt hạt nano TiO2 Khảo sát số tính chất quang - điện màng chế tạo nhằm ứng dụng để nâng cao hiệu suất pin. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN TIẾN THÀNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CẤU TRÚC, QUANG - ĐIỆN