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

Metodo ambiente per la produzione di un ionicamente Gated Nanotubi di carbonio catodo comune in c...

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

Metodo ambiente per la produzione di un ionicamente Gated Nanotubi di carbonio catodo comune in celle solari tandem Organic

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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.

Viene presentato un metodo per fabbricare, in condizioni ambientali, dispositivi tandem fotovoltaici organici in configurazione parallela. Questi dispositivi sono dotati di un catodo comune di nanotubi di carbonio semitrasparente, trattato ad aria.

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di dimostrare che una cella solare tandem può essere creata completamente in un ambiente senza processi di deposizione ad alto vuoto. Ciò si ottiene fabbricando due sottocelle fotovoltaiche organiche su due substrati di vetro modellati in ossido di indio e stagno separati come secondo passaggio, il comune del nanotubo di carbonio e gli elettrodi GA vengono laminati sulla parte superiore dei dispositivi. L'andatura consentirà il controllo della funzione di lavoro dell'elettrodo comune, che fungerà da catodo per le due sottocelle fotovoltaiche organiche.

Quindi posizionare il liquido ionico sopra gli elettrodi del nanotubo di carbonio e premere i due insieme, formando un comune elettrodo del nanotubo di carbonio impregnato di liquido ionico. I risultati mostrano che gli elettrodi dei nanotubi di carbonio possono essere convertiti in modo efficiente in catodi tramite la carica e che le prestazioni delle celle solari tandem parallele possono essere osservate sul dispositivo sulla base delle misurazioni delle caratteristiche di tensione di corrente del dispositivo sotto illuminazione. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai processi esistenti, come la lavorazione sotto vuoto, è che possiamo farlo in condizioni ambientali.

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