Plasmon‐Driven Light Absorption and Hole Extraction in Efficient Tin‐Based Perovskite Solar Cells

材料科学 钙钛矿(结构) 等离子体子 光电子学 能量转换效率 等离子太阳电池 卤化物 吸收(声学) 表面等离子共振 表面等离子体子 纳米结构 载流子 局域表面等离子体子 纳米颗粒 光伏 金属 光伏系统 可见光谱 纳米技术 波长 萃取(化学) 工作(物理)
作者
Siyuan Lin,Tianpeng Li,Tianyang Liu,Xiaozhen Huang,Zuoming Jin,Wenqi Zhang,Shichao Wang,Shuaikang Chang,Wangqiang Cao,Yichuan Rui,Weipeng Wang,Jia Liang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e74769-e74769
标识
DOI:10.1002/adma.74769
摘要

Tin halide perovskites are among the most promising candidate materials for high-performance, lead-free perovskite solar cells. However, insufficient light utilization, particularly at longer wavelength ranges, and inefficient interfacial hole extraction continue to limit the performance of tin (Sn)-based perovskite solar cells (TPSCs). Herein, we introduce a plasmonic Ag nanostructured interlayer at the Sn-based perovskite/PEDOT:PSS interface to synergistically regulate optical absorption and carrier transport through localized surface plasmon resonance (LSPR) and near-electric field enhancement. The plasmonic interlayer reduces interfacial carrier accumulation, accelerates hole extraction, and suppresses non-radiative recombination, while simultaneously improving long-wavelength light harvesting through enhanced optical field confinement. As a result, the efficiency of TPSCs increases from 13.03% to 16.48%, accompanied by a pronounced enhancement in incident photon-to-current conversion efficiency in the long-wavelength region. In addition, the TPSCs incorporating Ag nanoparticles exhibit improved operational stability, retaining over 86% of their initial efficiency after 800 h. This work demonstrates an effective strategy for integrating plasmonic metallic nanostructures into TPSCs to overcome key optical and electronic limitations and advance high-efficiency lead-free photovoltaics.
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