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

Método ambiente para a produção de um Common Cathode ionicamente fechado de Nanotubos de Carbono ...

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

Método ambiente para a produção de um Common Cathode ionicamente fechado de Nanotubos de Carbono em Células solares orgânicas 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.

Um método de fabricação, em condições ambientais, de dispositivos tandem fotovoltaicos orgânicos em uma configuração paralela é apresentado. Esses dispositivos apresentam um cátodo comum de nanotubo de carbono semitransparente processado a ar.

O objetivo geral do experimento a seguir é mostrar que uma célula solar em tandem pode ser criada completamente em um ambiente sem processos de deposição de alto vácuo envolvidos. Isso é conseguido fabricando duas subcélulas fotovoltaicas orgânicas em dois substratos de vidro com padrão de óxido de índio e estanho separados como uma segunda etapa, nano tubo de carbono comum e eletrodos GA são laminados na parte superior dos dispositivos. A marcha permitirá o controle sobre a função de trabalho do eletrodo comum, que atuará como um cátodo para as duas subcélulas fotovoltaicas orgânicas.

Em seguida, coloque o líquido iônico em cima dos eletrodos de nanotubo de carbono e pressione os dois juntos, formando um eletrodo de nanotubo de carbono comum impregnado com líquido iônico. Os resultados mostram que os eletrodos de nanotubos de carbono podem ser convertidos de forma eficiente em cátodos por meio de carregamento e o desempenho da célula solar em tandem paralelo pode ser observado no dispositivo com base em medições das características de tensão atual do dispositivo sob iluminação. O principal benefício dessa técnica em relação aos processos existentes, como o processamento a vácuo, é que podemos fazer isso em condições ambientais.

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