The evaluation of organic solar cell’s properties based on polymer F8BT and fullerene derivative C60PCBM

• Autorzy: Bernacki Ł. , Lisik Z. , Łuszczyńska B.

Warianty tytułu

PL

Ocena właściwości organicznego ogniwa fotowoltaicznego opartego na polimerze F8BT i pochodnej fulerenu C60PCB

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper included fabrication and characterization of the bulk heterojunction organic solar cell (BHJ OSC) based on poly[(9,9-di-noctylfluorenyl- 2,7-diyl)-alt-(benzo[2,1,3]thiadiazol-4,8-diyl)] (F8BT) and fullerene derivative [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (C60PCBM). It was studied the influence of annealing the temperature range: 120°C-200°C on absorption properties of F8BT, C60PCBM and F8BT:C60PCBM films. The annealing of films and the encapsulation of OSC’s was carried out under nitrogen atmosphere in glove boxes. Fabricated devices were examined in terms of basic operational parameters such as: open circuit voltage, short circuit current, fill factor, power conversion efficiency. Annealing process at 120°C resulted in power conversion efficiency about 0.053% and fill factor ratio about 31%. Encapsulation after fabrication improved the work parameters of the OSCs and extended their lifetime in relation to non-encapsulation devices.

PL

W ramach prac wytworzono i scharakteryzowano objętościowe heterozłączowe polimerowe, ogniwo fotowoltaiczne (OPV) oparte na poli [(9,9-di-n – oktylofluoren l2,7 - diylu) - alt - (benzo [2,1,3] tiadiazolo-4,8 - diylu)] (F8BT) oraz pochodną fulerenu [6,6] - fenylo - C61 - estru metylowego kwasu masłowego (C60PCBM). Zbadano wpływ wygrzewania warstw F8BT, C60PCBM oraz blendy F8BT:C60PCBM w zakresie od 120°C do 200°C na właściwości absorpcyjne. Wygrzewanie badanych warstw oraz hermetyzację OSC wykonywano w atmosferze azotu w komorach rękawicowych. Dla skonstruowanych urządzeń wyznaczono charakterystyki prądowo-napięciowe oraz podstawowe parametry użytkowe: napięcie obwodu otwartego, prąd obwodu zamkniętego, współczynnik wypełnienia oraz sprawność. Dla fotoogniw wygrzewanych w 120°C uzyskano najwyższą sprawność wynoszącą 0,053% przy współczynniku wypełnienia równym 0,31%. Hermetyzacja po procesie wytwarzania spowodowała poprawę parametrów roboczych urządzeń oraz przedłużyła ich czas życia w stosunku do urządzeń niehermetyzowanych.

Słowa kluczowe

EN

organic solar cells; photovoltaic; polymer; fullerene; F8BT

PL

organiczne ogniwo fotowoltaiczne; fotowoltaika; polimer; F8BT; fuleren

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 9
• Strony: 13--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bernacki Ł.

• Lodz University of Technology, Department of Semiconductor and Optoelectronics Devices, Stefanowskiego St. 18/22, 90-924 Lodz

autor

Lisik Z.

• Lodz University of Technology, Department of Semiconductor and Optoelectronics Devices, Stefanowskiego St. 18/22, 90-924 Lodz

autor

Łuszczyńska B.

• Lodz University of Technology, Department of Molecular Physics, Zeromskiego St. 116, 90-924 Lodz

Bibliografia

• [1] Liao K.-S., Yambem S., Haldar A., Alley N.J., Curran S.A., Designs and architectures for the next generation of organic solar cells, Energies, vol. 3, 1212-1250, 2010
• [2] You J., Dou1 L., Yoshimura K., Kato T., Ohya K., Moriarty T., Emery K., Chen C.-C., Gao J., Li1 G., Yang Y., A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency, Nature Communications, vol. 4, 1446, 2013
• [3] Kaur N., Singh M., Pathak D., Wagner T., Nunzi J.M., Organic materials for photovoltaic applications: Review and mechanism, Synthetic Metals, vol. 190, 20–26, 2014
• [4] Green M.A., Emery K., Hishikawa Y., Warta W., Dunlop E.D., Solar cell efficiency tables (version 45), Prog. Photovolt.: Res. Appl. vol. 23, 1, 1–9, 2015
• [5] McNeill C.R., Abrusci A., Zaumseil J., Wilson R., McKieman M.J., Burroughes J.H., Halls J.J.M., Greenham N.C., Friend R.H., Dual electron donor/electron acceptor character of a conjugated polymer in efficient photovoltaic diodes, Appl. Phys. Lett., vol. 90, 193506, 2007
• [6] Holcombe T.W., Woo C.H., Kavulak D.F.J., Thompson B.C., J.M.J. Fr´echet, All-polymer photovoltaic devices of poly(3-(4-noctyl)-phenylthiophene) from Grignard methathesis (GRIM) polymerization, J. Am. Chem. Soc., vol. 131, 14160-14161, 2009
• [7] Zhang Y., Blom P.W.M., Electron and hole transport in poly(fluorene-benzothiadiazole), Appl. Phys. Lett., vol. 98, 143504, 2011
• [8] Gwinner M.C., Khodabakhsh S., Giessen H., Sirringhaus H., Simultaneous Optimalization of Light Gain and Charge Transport in Ambipolar Light-Emiting Polymer Field-Effect Transistors, Chemistry of Materials, vol. 21, 4425-4433, 2009
• [9] Cook S., Ohkita H., Durrant J.R., Kim Y., Benson-Smith J.J., Nelson J., Bradley D.D.C., Singlet exciton transfer and fullerene triplet formation in polymer-fullerene blend films, Appl. Phys. Lett., vol. 89, 101128, 2006
• [10] Łuszczyńska B., Szymański M.Z., Verilhac J.M., Reiss P., Djurado D., Improved external quantum efficiency of solutionprocessed P3HT:60PCBM photodetectors by the addition of Cu–In–Se nanocrystals, Organic Electronics, vol. 14, 3206-3212, 2013
• [11] Chappell J., Lidzey D.G., Jukes P.C., Higgins A.M., Thompson R.L., O'Connor S., Grizzi I., Fletcher R., O'Brien J., Geoghegan M., Jones R.A.L., Correlating structure with fluorescence emission in phase-separated conjugated-polymer blends, Nature Materials, vol. 2, 616-621, 2003
• [12] Kim Y., Cook S., Choulis S.A., Nelson J., Durrant J.R., and Bradley D.D.C., Organic photovoltaic devices based on blends of regioregular poly(3-hexylthiophene) and poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiazole), Chem. Mater., vol. 16, 4812-4818, 2004
• [13] McNeill C.R., Abrusci A., Hwang I., Ruderer M.A., Buschbaum P.M., and Greenham N.C., Photophysics and photocurrent generation in polythiophene/polyfluorene copolymer blends, Adv. Funct. Mater., vol. 19, 3103-3111, 2009
• [14] Gwinner M.C., Khodabakhsh S., Giessen H., Sirringhaus H., Simultaneous Optimization of Light Gain and Charge Transport in Ambipolar Light-Emitting Polymer Field-Effect Transistors, Chem. Mater., vol. 21, 4425-4433, 2009