Reducing toxicity and enhancing broadband solar energy harvesting of ultra-thin perovskite solar cell via SiO2 nanophotonic structure

钙钛矿(结构) 光电流 材料科学 纳米光子学 光电子学 吸收(声学) 钙钛矿太阳能电池 时域有限差分法 太阳能电池 光学 物理 化学 复合材料 结晶学
作者
Huaxu Liang,Fuqiang Wang,Ziming Cheng,Xuhang Shi,Han Han
出处
期刊:Optik [Elsevier BV]
卷期号:223: 165624-165624 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.ijleo.2020.165624
摘要

Perovskite solar cell had the advantages of low cost, high efficiency and flexibility, which had significant development potential. Reducing the thickness of the perovskite absorber layer was a practicable method to reduce the content of toxic lead elements, however, an insufficient light absorption and low photocurrent were usually observed due to the shorten optical path length. In this study, SiO2 nanophotonic structure was introduced and designed by electromagnetic theory to allow the perovskite absorber layer to become thinner, while did not decrease its light absorption and photocurrent. The geometrical parameters of SiO2 nanophotonic structure was optimized by finite-difference time-domain (FDTD) method combined with particle swarm optimization algorithm to obtain the largest light absorption enhancement. When SiO2 nanophotonic structure was used, the perovskite solar cell with a 200 nm thickness perovskite absorber layer can generate the same photocurrent as the planar perovskite solar cell with a 300 nm thickness perovskite absorber layer, which can reduce toxic lead elements of perovskite material as high as 33%. The feasibility of applying SiO2 nanophotonic structure to different perovskite solar cells was further investigated.
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