تاثیر بازترکیب حاملین بار در سلول خورشیدی پلیمری نانوساختار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه علوم پایه، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران

چکیده

 در این مقاله با استفاده از مدل های مختلف بازترکیب حاملین، اثرات پارامترهای اساسی بر عملکرد سلول های خورشیدی آلی نامتجانس و همچنین انتقال بار مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی این فرآیندها، دراین بخش بااستفاده ازحل خودسازگارمعادلات سوق-پخش ومعادله پواسون وهمچنین استفاده ازمدلهای مختلف بازترکیب ازطریق روش اجزاءمحدود،پارامترهای اساسی سلولهای خورشیدی آلی توده ای باساختار P3HT:PCBM موردمطالعه قرارگرفته است. در بیشتر مدل ها و مطالعات نظری ارائه شده، ناحیه فعال در سلول های خورشیدی آلی را به صورت ذاتی فرض می نمایند حال آنکه این فرض برای مطالعه و بهینه سازی آنها دارای اشکالاتی می باشدو می بایست سهم آلاییده کردن پلیمرها برای مطالعه بهتر، در نظر گرفته شود. ساختار مورد مطالعه در شکل 3 نشان داده شده است. این ساختار شامل ناحیه فعال با ساختار توده ای P3HT:PCBM به ضخامت 100 نانومتر می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • [1] Liang C., Wang Y., Li D., Ji X., Zhang F., He Z., Modeling and simulation of bulk heterojunction polymer solar cells, Sol. Energy Mater. Sol. Cells,  Vol..127 , pp. 67–86,2014.

    [2] Tromholt T., Manceau M., Helgesen M., Carle J.E., Krebs F.C., Degradation of semiconducting polymers by concentrated sunlight, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, Vol. 95, pp. 1308-1320, 2011.

    [3] Zhou Y., Pei J., Dong Q., Sun X., Liu Y., Tian W., Donor- Acceptor Molecule as the Acceptor for Polymer-Based Bulk Heterojunction Solar Cells, J. Phys. Chem. C,Vol. 113, pp. 7882- 78809, 2009.

    [4] Mahmoudloo A. , Ahmadi S. , Influence of the temperature on the charge transport and recombination profile in organic bulk heterojunction solar cells: a drift-diffusion study, J. Applide Physics A,Vol. 119(4), pp1523-1529, 2015.

    [5] Rezzonico D., Perucco B., Knapp E., Hausermann R.,  Reinke N.A., Muller F., Ruhstaller B., Numerical analysis of exciton dynamics in organic light-emitting devices and solar cells, J. of Photonics for Energy, Vol. 1, pp 11005- 11009, 2011.

    [6] Kotlarski J.D., Koster L. J. A., Blom P. W. M. , Lenes M., and Slooff L.H. , Combined optical and electrical modeling of polymer:fullerene bulk heterojunction solar cells, J. Appl. Phys. Vol. 103 , pp 84502- 84510, 2008.

    [7] Fallahpour A.H. , Gagliardi A. , Santoni F. , Gentilini D., Zampetti A., Auf der Maur M., and Di A. Carlo Modeling and simulation of energetically disordered organic solar cells, J. Appl. Phys, Vol. 103, pp 184502-184508, 2014.

    [8] Yahyazadeh R., Hashempour Z., Effect of Hyrostatic pressure on optical Absorption coeffivient of InGaN/GaN of Multiple Quantum well solar cells, Journal of optoelectronical Nano structures, Vol.6, pp 1-22, 2021.

    [9] Koster L. J. A., Smits E. C. P., Mihailetchi V.D. , Blom P.W.M., Device model for the operation of polymer/fullerene bulk heterojunction solar cells, Phys. Rev. B, Vol72 , pp85205- 85211, 2005.

    [10] Nelson J., Kwiatkowski J.J., Kirkpatrick J., and Frost J.M., Modeling charge transport in organic photovoltaic materials, Acc. Chem. Res., Vol. 42 , pp1768- 1773, 2009.

    [11] Stelzl F.F., Wurfel. U, Modeling the influence of doping on the performance of bulk heterojunction organic solar cells: One-dimensional effective semiconductor versus two-dimensional onor/acceptor model, Phys. Rev. B., Vol. 86 pp 75315- 75322, 2012.

    [12] Ray. B and Alam M.A., Random vs regularized OPV: Limits of performance gain of organic bulk heterojunction solar cells by morphology engineering, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, Vol. 99 ,pp 204- 209, 2012.

    [13] Pfeiffer M. , Leo K., Zhou X., Huang J. S., Hofmann M. , Werner A. , Blochwitz-Nimoth J. , Doped organic semiconductors: Physics and application in light emitting diodes, Organic Elec. Vol.4 ,pp 89103- 89110, 2003,

    [14] Gregg B. A. , Transport in Charged Defect-Rich p-Conjugated Polymers, J. Phys. Chem. C, Vol.113,pp. 5899- 5905, 2009.

    [15] Gregg B. A. , Charged defects in soft semiconductors and their influence on organic photovoltaics, Soft Matter., Vol.5 ,pp. 2985- 2994, 2009.

    [16] Nollau A. , Pfeiffer M. , Fritz T. , Leo K. , Controlled n-type doping of a molecular Organic semiconductor: naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NTCDA) doped with bis (ethylenedithio)- tetrathiafulvalene (BEDT-TTF), J. Appl. Phys.,       Vol. 87, pp 4340-4343, 2000.

    [17] Veysel Tunc A. ,  De Sio A. ,  Riedel D. ,  Deschler F. ,  Da Como E. ,  Parisi J. ,  von Hauff E. , Molecular doping of low-bandgap-polymer, J. Appl. Phys, Vol.87, pp. 4340- 4343, 2000.

     

     

     

    • [18]. بدری ، عالم رجبی، بتول زمانی ، مدل سازی عددی و ارزیابی تجربی عملکرد سلول های خورشیدی تحت تمرکز نور خورشید، نشریه مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، دوره 48، شماره 1 ، اردیبهشت 1397، صفحه 45 -54