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

Metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowy...

JoVE Journal
Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Journal Engineering

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

Metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowych organicznych ogniwach słonecznych

Full Text

9,979 Views

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.

Przedstawiono metodę wytwarzania, w warunkach otoczenia, organicznych tandemowych urządzeń fotowoltaicznych w konfiguracji równoległej. Urządzenia te wyposażone są w uzdatnioną powietrzem, półprzezroczystą wspólną katodę z nanorurek węglowych.

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest wykazanie, że tandemowe ogniwo słoneczne może zostać stworzone całkowicie w środowisku otoczenia, bez procesów osadzania w wysokiej próżni. Osiąga się to poprzez wytworzenie dwóch organicznych subogniw fotowoltaicznych na dwóch oddzielnych podłożach szklanych z tlenku indu i cyny, w drugim kroku nanorurki węglowe i elektrody GA są laminowane na szczytach urządzeń. Chód pozwoli na kontrolę funkcji pracy wspólnej elektrody, która będzie działać jako katoda dla dwóch organicznych subogniw fotowoltaicznych.

Następnie umieść ciecz jonową na elektrodach nanorurki węglowej i ściśnij je razem, tworząc wspólną elektrodę z nanorurki węglowej nasączoną cieczą jonową. Wyniki pokazują, że elektrody z nanorurek węglowych mogą być efektywnie przekształcane w katody poprzez ładowanie, a wydajność równoległych tandemowych ogniw słonecznych można obserwować na urządzeniu na podstawie pomiarów charakterystyki napięcia prądu urządzenia pod oświetleniem. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi procesami, takimi jak przetwarzanie próżniowe, jest to, że możemy to robić w warunkach otoczenia.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos