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％.
钙钛矿太阳能电池 表面等离子激元 正弦型光栅 共振耦合