表面等离子激元与F-P共振耦合平衡钙钛矿太阳能电池有源层内载流子产生速率

摘要：

为提高有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)光吸收效率、平衡有源层中载流子产生速率,将周期性纳米光栅结构引入到PSCs器件结构中.分析了光栅周期、光栅高度和有源层厚度对表面等离子激元(SPPs)与法布里-珀罗(F-P)共振耦合模式的影响.通过改变光栅周期,实现了SPPs与F-P共振耦合波长范围与钙钛矿材料的弱吸收光谱区域相重合,同时光栅高度的增加可以增大耦合模式的光谱宽度.SPPs与F-P共振耦合模式实现了金属电极与电子传输层(ETL)界面处的局域电场增强.结果表明:场增强效应扩展到有源区,有效提高了PSCs有源层远入射光侧在570～800 nm波长范围内的光吸收,进而提高了有源层远入射光区域的载流子产生速率.当光栅周期为250 nm、光栅高度为50 nm、源层厚度为300 nm时,PSCs在太阳光弱吸收光谱区域内的本征吸收提高了～12％,有源层远入射光侧载流子产生速率提高了～41％.

关键词：钙钛矿太阳能电池、表面等离子激元、正弦型光栅、共振耦合

所属期刊栏目：39

分类号：O436.2;O473(光学)

资助基金：福建省中青年教师教育科研项目JAT170324;华侨大学中青年教师科研提升资助计划ZQN-PY508;国家自然科学基金青年基金61404053;华侨大学研究项目13BS419

在线出版日期：2019-01-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1749-1756