Nanobowl -arrays giver perovskite solceller med iriserende farver

Med modning af perovskit solceller (PSC'er) teknologi, det er yderst ønskeligt at udvikle farverige solceller, der opfylder kravene til æstetiske formål i applikationer, herunder bygning af integreret fotovoltaik og bærbar elektronik. Den brede optiske absorption og den store absorptionskoefficient for perovskitter fører normalt til højeffektive celler med mørkebrune farver. Indtil nu, to repræsentative tilgange er blevet brugt til at opnå farverige PSC'er:bandgap engineering og strukturelle farver. Den tidligere fremgangsmåde fører normalt til betydeligt reducerede værdier for effektomdannelse (PCE) (typisk mindre end 13%) på grund af formindsket optisk absorption forbundet med den forstørrede båndgap. Sidstnævnte tilgang drager fordel af konstruerede optiske egenskaber, der stammer fra mønstrede strukturer, gør det muligt at generere strukturelle farver, der er lyse og blændende. På trods af den store indsats, der er afsat til de farverige PSC'er med respektabel effektivitet, det er fortsat en udfordring at realisere højeffektivitet, farverige PSC'er gennem bevidst strukturelt design.

2-D-mønstrede nanobowl-arrays med en bemærkelsesværdig fotonisk struktur er tidligere blevet anvendt med et elektrontransportlag (ETL) til at fremstille effektive PSC'er, men de opnåede PSC'er viste kun mørke eller mørkebrune farver, som kunne være relateret til fuld udfyldning af nanobowls af perovskite -overlaget. For nylig, Limin Qis forskningsgruppe ved Peking University har udviklet en ny strategi til at forberede farverige PSC'er ved delikat aflejring af et ensartet perovskit tyndt lag i sammensatte NB'er, der fungerer som en struktureret ETL uden at bringe deres fotoniske egenskaber i fare. Det lykkedes dem at bruge TiO ₂ NB -arrays som en fotonisk ETL til integration med et ensartet tyndt overlag af CH ₃ NH ₃ PbI _3, opnåelse af farverige perovskite solceller med høj effektivitet. En ny krystallinsk forstadiefilm baseret på blyacetat blev fremstillet ved en Lewis -syrebaseaddukt -tilgang, hvilket muliggjorde ensartet aflejring af forstadiet tyndfilm på TiO's indervægge ₂ NB og efterfølgende dannelse af et ensartet overlag af perovskitkrystaller af høj kvalitet.

Perovskit -solcellerne fremstillet ved hjælp af nanobowl -arrays arvede de fotoniske egenskaber ved de periodiske strukturer, viser vinkelafhængige levende farver under lysbelysning (figur 1). Disse farverige PSC'er udviste en bemærkelsesværdig fotovoltaisk ydelse med en maksimal effektivitet på op til 16,94% og en gennemsnitlig effektivitet på 15,47%, som er højere end for alle de farverige PSC'er, der er rapporteret hidtil. Det forventes, at ydeevnen for de farverige PSC'er baseret på nanobowl -arrays kan forbedres yderligere ved forsigtigt at manipulere den mønstrede nanoarray -struktur og optimere deponeringsprocesserne for perovskitfilmene. Dette arbejde kan åbne en ny vej mod farverige perovskit-solceller med høj effektivitet med lovende applikationer, herunder bygning af integreret solcelleanlæg.