Окружающая Метод производства ионно воротами углеродных нанотрубок общим катодом в тандеме органических солнечных элементов

Полимерные полупроводники являются ведущие органическое фотоэлектрические (ОПВ) материалы в связи с высокой поглощающей, хороших транспортных свойств, гибкости и совместимости с температурно-чувствительных субстратов. Эффективность преобразования энергии ОПВ устройств, η, значительно подскочили в последние годы, с эффективностью отдельных клеток выше, чем 9,1% ^1, что делает их более жизнеспособным энергетических технологий.

Несмотря на улучшение η, тонкие оптимальные активный слой толщины устройств ограничить поглощение света и препятствуют надежной изготовление. Кроме того, ширина спектра поглощения света каждого полимера ограничены по сравнению с неорганическими материалами. Сопряжение полимеры различной спектральной чувствительностью обходит эти трудности, что делает тандем архитектур ² необходимо инновационных.

Серия тандемные устройства являются наиболее распространенными архитектура тандем. В этой конструкции, электронный транспорт материалы, справкиаль, необязательно металлический слой рекомбинации, и отверстие транспортный уровень подключить два независимых фотоактивные слоев, называемых суб-клетки. Связывание суб-клеток в последовательной конфигурации увеличивает напряжение разомкнутой цепи комбинированного устройства. Некоторые группы имели успех с дегенеративно легированных транспортных слоев ^{3 – 5,} но больше групп использовали частицы золота или серебра, чтобы помочь рекомбинации электронов и дырок в прослойке ^6,7.

В отличие от этого, параллельные тандемы требуют высокой проводимости электрода, либо анод или катод, соединяющую два активных слоев. Промежуточный слой должен быть очень прозрачным, что ограничивает тандем прослойки серии, содержащие металлические частицы, а тем более для параллельных прослоек тандем, состоящий из тонких непрерывных металлических электродов. Углеродные нанотрубки (УНТ) листы показывают более высокую прозрачность, чем металлических слоев. Так в Нанотех института в сотрудничестве с Симанэ университета, имеет Introduced концепцию использования в качестве межслойной электрода в монолитных, параллельных тандем устройств ^8.

Предыдущие попытки признакам монолитные, параллельные, тандем ОПВ устройств с УНТ листов, функционирующих как прослойки анодов ^8,9. Эти методы требуют особого ухода, чтобы избежать короткого замыкания одного или обоих клеток или повреждения предыдущих слоев при сдаче поздние слои. Новый способ, описанный в данной работе, облегчает изготовление, поместив электрод CNT ​​сверху полимерных активных слоев двух отдельных клеток, а затем ламинированием двух отдельных устройств вместе, как показано на рисунке 1. Этот метод Примечательно, что и устройство, в том числе воздуха -stable CNT катод, могут быть изготовлены полностью в условиях окружающей среды с использованием только сухую и решение обработку.

CNT листы не являются принципиально хорошие катоды, поскольку они требуют н-типа легирующей, чтобы уменьшить работу выхода, чтобы собирать электроны из светочувствительного областисолнечного элемента ^10. Электрический двухслойный зарядки в электролите, такие как ионной жидкости, может быть использована, чтобы сместить работа выхода CNT электродов ^{11 – 14.}

Как описано в предыдущей публикации ¹⁵ и показано на рисунке 2, когда напряжение на затворе (V _Gate) является возрастает, работа выхода CNT общего электрода уменьшается, создавая асимметрию электрода. Это предотвращает скопление отверстие от донора ОПВ в пользу сбора электронов от акцептора ОПВ, а устройства включается, переходя от неэффективного фоторезистора в фотодиод ¹⁵ поведения. Следует также отметить, что энергия используется для зарядки устройства и потери мощности из-за токов утечки затвор тривиальным по сравнению с мощностью, генерируемой солнечной батареи ^15. Ионные стробирования УНТ электродов имеет большое влияние на функцию работы из-за низкой плотности состояний и высокаяПлощадь поверхности к объему в CNT электродов. Аналогичные методы были использованы, чтобы добавлять барьер Шоттки на границе раздела НКТ с н-Si ^16.