Регистрация / Вход
Прислать материал

Органические солнечные элементы с ионным затвором

Фамилия
Татаринов
Имя
Дмитрий
Отчество
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Полупроводниковой электроники и физики полупроводников
Академическая группа
МЭН-16-2-2
Научный руководитель
доцент, к.т.н. Орлова М.Н.
Название тезиса
Органические солнечные элементы с ионным затвором
Тезис

В настоящий момент эффективность органических солнечных элементов достигает порядка 10 - 12 %. Создание металлического катода является наиболее трудоемкой частью в структуре, однако используемые материалы (алюминий, кальций и тд) требуют дополнительных стадий обработки и нуждаются в вакуумном напылении.

Одной из альтернатив вакуумному напылению металлов является более технологически простой и экономичный процесс, заключающийся в ламинировании многостенных углеродных нанотрубок (УНТ) с металлическими свойствами. УНТ имеют низкую работу выхода (5 эВ) и требуют допирования  n-типа для усиления сбора электронов из фотоактивной области солнечного элемента, включающего в себя планарную архитектуру фотопреобразователя. В данной работе представлено использование УНТ противоэлектрода, формирующего конденсатор на основе ионной жидкости DEME BF4 с катодом солнечного элемента.

При увеличении напряжения на затворе (от 0 до 1,5 В) работа выхода электронов общего электрода уменьшается, создавая ассиметрию уровня Ферми электродов, тем самым создает встроенное поле в тонкопленочном элементе. Это способствует сбору электронов от органического слоя акцептора. Концепция работы ионного затвора заключается в следующем процессе - положительное смещение подается на противоэлектрод, соответственно ионы+ скапливаются на катоде солнечного элемента, в свою очередь для компенсации скопившихся зарядов ионов в УНТ индуцируются отрицательные заряды. В результате повышается ассиметрия положений уровня Ферми электродов, появляется встроенное поле, меняется напряжение холостого хода от величины 0,2 до 0,6 В, увеличивается фототок до значений более 10 мA/см2. Потеря мощности из-за токов утечки на затворе сводится к минимальной по сравнению с мощностью, генерируемой солнечным элементом, так как уровень зарядных токов находится в масштабах нА против мА генерируемого тока солнечного элемента.

Эффективность данных устройств еще не так высока (~ 3%), но при помощи оптимизации фотоактивных органических слоев и увеличения прозрачности УНТ возможно существенно повысить эффективность преобразования энергии.