Ambient Verfahren zur Herstellung eines ionisch Gated Carbon Nanotube Gemeinsame Kathode in Tandem Organische Solarzellen

Alexander B. Cook; Jonathan D. Yuen; Joseph W. Micheli; Albert G. Nasibulin; Anvar Zakhidov

doi:10.3791/52380

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Methodenartikel

Ambient Verfahren zur Herstellung eines ionisch Gated Carbon Nanotube Gemeinsame Kathode in Tandem Organische Solarzellen

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DOI:

10.3791/52380

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5. November 2014

Alexander B. Cook¹^,² , Jonathan D. Yuen² , Joseph W. Micheli¹ , Albert G. Nasibulin³ , Anvar Zakhidov¹^,²

¹Physics Department, The University of Texas at Dallas, ²The NanoTech Institute, The University of Texas at Dallas, ³Department of Applied Physics, Aalto University School of Science

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von organischen Photovoltaik-Tandembauelementen in einer parallelen Konfiguration unter Umgebungsbedingungen vorgestellt. Diese Geräte verfügen über eine luftverarbeitete, halbtransparente Kohlenstoffnanoröhren-Kathode.

Zusammenfassung

Es wird eine Methode zur Herstellung von organischen Photovoltaik (OPV)-Tandems vorgestellt, die keine Vakuumverarbeitung erfordert. Diese Bauelemente bestehen aus zwei lösungsprozessierten Polymerzellen, die durch eine transparente Kohlenstoffnanoröhren (CNT)-Zwischenschicht parallel miteinander verbunden sind. Diese Struktur beinhaltet Verbesserungen bei den Herstellungstechniken für Tandem-OPV-Geräte. Zunächst wird der Bedarf an umgebungsprozessierbaren Kathoden betrachtet. Die CNT-Anode in der Tandem-Baustein wird über Ionen-Gating zu einer gemeinsamen Kathode abgestimmt. Beim Ionenanguss wird eine elektrische Doppelschichtladung verwendet, um die Arbeitsfunktion der CNT-Elektrode zu verringern. Zweitens wird die Schwierigkeit des sequentiellen Stapelns von Tandemschichten durch Lösungsverarbeitung angesprochen. Die Herstellung der Geräte erfolgt mittels Lösungs- und Trockenlaminierung unter Umgebungsbedingungen mit parallelen Verarbeitungsschritten. Das Verfahren zur Herstellung der einzelnen Polymerzellen, die Schritte, die erforderlich sind, um sie zusammen mit einer gemeinsamen CNT-Kathode zu laminieren und dann einige repräsentative Ergebnisse zu liefern, werden beschrieben. Diese Ergebnisse zeigen das ionische Gating der CNT-Elektrode, um eine gemeinsame Kathode zu erzeugen, und die Addition von Strom und Wirkungsgrad als Ergebnis des Laminierungsverfahrens.

Einleitung

Polymerhalbleitern sind die führenden organischen Photovoltaik (OPV) Materialien durch hohe Saugfähigkeit, gute Transporteigenschaften, Flexibilität und Kompatibilität mit temperaturempfindlichen Substraten. OPV Gerätestromumwandlungseffizienzen, η, haben sich in den vergangenen Jahren sprang, mit Einzelzellwirkungsgrade bis zu 9,1% ^ein, so dass sie zu einem immer lebensfähige Energietechnologie.

Trotz der Verbesserungen in η, die dünnen optimale aktive Schichtdicken der Geräte beschränken Lichtabsorption und behindern zuverlässige Fertigung. Zusätzlich wird die spektrale Breite der Lichtabsorption von jedem Polymer wird begren....