Optical and electrical modeling of polymer: fullerene bulk heterojunction solar cells

Jan Derk Kotlarski

    Research output: ThesisThesis fully internal (DIV)

    365 Downloads (Pure)

    Abstract

    Omdat de wereldwijde vraag naar bruikbare energie stijgt, zijn nieuwe en economisch haalbare energiebronnen nodig om aan deze vraag te voldoen. Een kansrijke kandidaat is het veld van de zonnecellen waar licht, dat in een halfgeleidend materiaal geabsorbeerd wordt, direct in elektrische stroom omgezet wordt. Een relatief nieuwe ontwikkeling is het gebruik van speciaal gevaardigde plastic lagen in zogenoemde organische zonnecellen om zonlicht in te vangen en om te zetten in stroom. De aktieve laag van typische organische cellen bestaat uit een mengsel van twee materialen om fotonen in ladingsdragers te kunnen omzetten. Een materiaal is vaak een polymeer welke fotonen absorbeert en in excitonen omzet, het andere materiaal bestaat uit fullereen moleculen die excitonen in het polymeer opsplitsen in vrije ladingsdragers. De materialen worden in een bulk heterojunctie gemengd om een groter oppervlak tussen de materialen te verkrijgen en de afstand verkort die excitonen naar dat oppervlak afleggen. Een gecombineerd optisch en elektrisch model kan organische zonnecellen met aktieve polymeer:fullereen BHJ lagen simuleren om gedrag en efficiëntie van deze cellen te voorspellen. In dit proefschrift worden de principes van optisch en elektrisch modelleren geïntroduceerd [hoofdstukken 1 & 2], wordt de invloed van het exciton generatieprofiel op de efficiëntie van zonnecellen met ongebalanceerd ladingstransport getoond [hoofdstuk 3], het belang van het balanceren van ladingstransport voor zonnecellen met smalle bandafstand wordt gedemonstreerd [hoofdstuk 4], de invloed van de ladingstransport in de aktieve laag op de structuurkeuze voor enkele en tandem cellen getoond [hoofdstuk 5] en optimalisatie van enkele en tandem cellen onderzocht door polymeerbandafstanden en aktieve laagdikten te variëren [hoofdstuk 6].
    Original languageEnglish
    QualificationDoctor of Philosophy
    Supervisors/Advisors
    • Blom, Paulus, Supervisor
    Award date27-Apr-2012
    Place of PublicationGroningen
    Publisher
    Print ISBNs9789036754811
    Electronic ISBNs9789036754804
    Publication statusPublished - 2012

    Keywords

    • Proefschriften (vorm)
    • Optische eigenschappen
    • Elektronenoverdracht
    • Geconjugeerde systemen
    • Junctie
    • Zonnecellen
    • Fullerenen
    • diëlektrische en optische eigenschappen, spectroscopie
    • elektronenstructuur en elektrische eigenschappen van oppervl

    Cite this