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Plasmon enhanced up-conversion nanoparticles in perovskite solar cells for effective utilization of near infrared light

DOI:10.1039/c9nr08432k 期刊:Nanoscale 出版年份:2019 更新时间:2025-09-16 10:30:52
摘要: As an alternative to silicon-based solar cells, organic–inorganic hybrid perovskite solar cells (PSCs) have attracted much attention and achieved a comparable power conversion e?ciency (PCE) to silicon-based ones, although the perovskite materials can absorb only visible light. Hence, the challenge remains to enhance the PCE utilizing near infrared (NIR) light in the solar light spectrum. One of the easiest ways to utilize the NIR is to incorporate NIR active materials in PSCs such as up-conversion nanoparticles (UCNPs); however, such a stratergy is not simple to adopt in PSCs due to the inherent vurnerability of perovskite materials towards moisture. In this work, we present NIR-utilizing PSCs by locating UCNPs within the PSC structure by a simple dry transfer method. A maximum PCE of 15.56% was obtained in the case of PSC having the UCNPs located between the hole transport layer (HTL) and gold (Au) top electrode, which is an 8.4% enhancement compared to the cell without the UCNPs. This enhancement came from the combined e?ects of NIR light utilization and the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon originating from the Au top electrode, which was interfacing the UCNPs.
作者: Jiyoon Park,Kihyeun Kim,Eun-Jung Jo,Woochul Kim,Hyeonghun Kim,Ryeri Lee,Jun Young Lee,Ji Young Jo,Gun Young Jung,Min-Gon Kim
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To enhance the power conversion efficiency (PCE) of perovskite solar cells (PSCs) by utilizing near infrared (NIR) light through the incorporation of up-conversion nanoparticles (UCNPs) and exploiting the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon.

The incorporation of UCNPs into PSCs via a dry transfer method effectively utilizes NIR light for PCE enhancement. The optimal location of UCNPs is between the hole transport layer (HTL) and the gold (Au) top electrode, where the combined effects of NIR light utilization and surface plasmon resonance (SPR) from the Au electrode maximize the PCE. This approach provides a new pathway for enhancing the efficiency of PSCs with functional photonic materials.

The study is limited by the inherently low up-conversion efficiency (UCE) of the UCNPs and the vulnerability of perovskite materials towards moisture, which restricts the methods for incorporating UCNPs into PSCs.

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