Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

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

doi:10.3791/52380

Méthode ambiante pour la production d'un ionique Gated nanotubes de carbone cathode commune d...

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Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Méthode ambiante pour la production d'un ionique Gated nanotubes de carbone cathode commune dans les cellules solaires organiques Tandem

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14:37 min

November 5, 2014

DOI: 10.3791/52380-v

Alexander B. Cook^1,2, Jonathan D. Yuen², Joseph W. Micheli¹, Albert G. Nasibulin³, Anvar Zakhidov^1,2

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

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a method for fabricating organic photovoltaic tandem devices in ambient conditions, utilizing a semi-transparent carbon nanotube common cathode. The approach eliminates the need for high vacuum deposition processes, allowing for efficient production.

Key Study Components

Area of Science

Organic photovoltaics
Solar energy conversion
Material science

Background

Traditional solar cell fabrication often requires high vacuum conditions.
Carbon nanotubes are known for their electrical conductivity and transparency.
Ambient processing can reduce costs and complexity in manufacturing.
Understanding the work function of electrodes is crucial for device efficiency.

Purpose of Study

To demonstrate the feasibility of creating tandem solar cells in ambient conditions.
To explore the use of carbon nanotube electrodes as a common cathode.
To assess the performance of the fabricated devices under illumination.

Methods Used

Fabrication of two organic photovoltaic sub cells on indium tin oxide patterned glass substrates.
Laminating carbon nanotube common and GA electrodes onto the devices.
Applying ionic liquid on the carbon nanotube electrodes and pressing them together.
Measuring current-voltage characteristics under illumination to evaluate performance.

Main Results

Carbon nanotube electrodes can effectively function as cathodes.
Parallel tandem solar cell performance was successfully observed.
The method allows for efficient device fabrication without high vacuum processes.
Current-voltage measurements indicate promising performance under ambient conditions.

Conclusions

This technique offers a viable alternative to traditional vacuum processing methods.
Ambient fabrication can enhance accessibility and reduce costs in solar cell production.
Further research may optimize the performance of these tandem devices.

Frequently Asked Questions

What are organic photovoltaic tandem devices?

They are solar cells that combine multiple layers of organic materials to improve efficiency.

Why is ambient processing important?

It simplifies the manufacturing process and reduces costs by eliminating the need for vacuum equipment.

What role do carbon nanotubes play in this study?

Carbon nanotubes serve as a common cathode, enhancing electrical conductivity and transparency.

How does the ionic liquid contribute to the device?

The ionic liquid helps to optimize the work function of the common electrode, improving device performance.

What were the main findings of the study?

The study demonstrated successful fabrication of tandem solar cells in ambient conditions with promising performance metrics.

Une méthode de fabrication, dans des conditions ambiantes, de dispositifs photovoltaïques organiques en tandem dans une configuration parallèle est présentée. Ces appareils sont dotés d’une cathode commune en nanotubes de carbone traitée à l’air, semi-transparente.

L’objectif général de l’expérience suivante est de montrer qu’une cellule solaire en tandem peut être créée complètement dans un environnement ambiant sans processus de dépôt sous vide poussé. Ceci est réalisé en fabriquant deux sous-cellules photovoltaïques organiques sur deux substrats de verre à motifs d’oxyde d’indium et d’étain séparés dans un deuxième temps, des électrodes communes de nanotubes de carbone et GA sont laminées sur le dessus des appareils. La démarche permettra de contrôler la fonction de travail de l’électrode commune, qui agira comme une cathode pour les deux sous-cellules photovoltaïques organiques.

Ensuite, placez le liquide ionique sur les électrodes du nanotube de carbone et appuyez les deux ensemble, formant une électrode commune de nanotube de carbone imprégnée de liquide ionique. Les résultats montrent que les électrodes de nanotubes de carbone peuvent être efficacement converties en cathodes via la charge et que les performances des cellules solaires en tandem parallèle peuvent être observées sur le dispositif sur la base de mesures des caractéristiques de tension de courant du dispositif sous éclairage. Le principal avantage de cette technique par rapport aux procédés existants, tels que le traitement sous vide, est que nous pouvons le faire dans des conditions ambiantes.

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