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Enabling Perovskite Solar Cell Omnidirectional Light Utilizing Via Trapping Technology
Advanced Theory and Simulations ( IF 2.9 ) Pub Date : 2023-03-12 , DOI: 10.1002/adts.202300135 Weijian Wang 1, 2 , Gang Yu 3 , Sanam Attique 2
Advanced Theory and Simulations ( IF 2.9 ) Pub Date : 2023-03-12 , DOI: 10.1002/adts.202300135 Weijian Wang 1, 2 , Gang Yu 3 , Sanam Attique 2
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Promising optoelectronic properties of perovskites make it a research hotspot for the scientific community. Previously many groups are working on optical optimization, interface modification, material screening, and energy level matching of perovskite solar cells (PSCs). Herein, PSCs compatible with nano-structure and photonic crystal (NSPC) are designed theoretically by using the numerical simulation technology that gives better light trapping capability to the PSC devices. The physical model is composed of perovskite spheres based on TiO2 and PDMS with the nanostructure. The size parameters of the photovoltaic devices are optimized and the wide-angle absorption characteristics of PSCs with NSPC structure are investigated. Simulation results verify the superior optical performance of the new PSCs with a maximum photocurrent of 25.77 mA cm−2, which is 2.17 mA cm−2 higher than that of the conventional flat structured PSCs (23.60 mA cm−2). The results of the wide-angle study demonstrate that the novel PSCs have omnidirectional absorption of photons. To elucidate the light-trapping mechanism of the novel PSCs, the electric and magnetic field distributions of different structural PSCs are analyzed. The physical model the authors establish provides a solid theoretical basis for the research and development of PSCs with ultra-low surface reflection loss and ultra-high performance.
中文翻译：
利用 Via Trapping 技术实现钙钛矿太阳能电池的全向光
钙钛矿有前途的光电特性使其成为科学界的研究热点。此前，许多团队都致力于钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的光学优化、界面修饰、材料筛选和能级匹配。在此，通过使用数值模拟技术从理论上设计与纳米结构和光子晶体（NSPC）兼容的PSC，为PSC器件提供更好的光捕获能力。物理模型由基于 TiO 2的钙钛矿球体组成和具有纳米结构的 PDMS。优化了光伏器件的尺寸参数，并研究了具有NSPC结构的PSC的广角吸收特性。仿真结果验证了新型 PSC 的卓越光学性能，最大光电流为 25.77 mA cm -2，比传统平面结构 PSC（23.60 mA cm -2 ）高 2.17 mA cm -2). 广角研究的结果表明，新型 PSC 具有全向光子吸收。为了阐明新型 PSC 的光捕获机制，分析了不同结构 PSC 的电场和磁场分布。作者建立的物理模型为超低表面反射损耗和超高性能PSC的研发提供了坚实的理论基础。
更新日期：2023-03-12
中文翻译：
利用 Via Trapping 技术实现钙钛矿太阳能电池的全向光
钙钛矿有前途的光电特性使其成为科学界的研究热点。此前，许多团队都致力于钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的光学优化、界面修饰、材料筛选和能级匹配。在此，通过使用数值模拟技术从理论上设计与纳米结构和光子晶体（NSPC）兼容的PSC，为PSC器件提供更好的光捕获能力。物理模型由基于 TiO 2的钙钛矿球体组成和具有纳米结构的 PDMS。优化了光伏器件的尺寸参数，并研究了具有NSPC结构的PSC的广角吸收特性。仿真结果验证了新型 PSC 的卓越光学性能，最大光电流为 25.77 mA cm -2，比传统平面结构 PSC（23.60 mA cm -2 ）高 2.17 mA cm -2). 广角研究的结果表明，新型 PSC 具有全向光子吸收。为了阐明新型 PSC 的光捕获机制，分析了不同结构 PSC 的电场和磁场分布。作者建立的物理模型为超低表面反射损耗和超高性能PSC的研发提供了坚实的理论基础。
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