New Advances to Control Morphology and Crystallinity in Solution Processed Polymer Solar Cells

• Autores: Peilin Han --
• Directores de la Tesis: Lluís F. Marsal Garví (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2016
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Josep Pallarès Marzal (presid.), Emilio J. Palomares Gil (secret.), Magali Estrada (voc.), Josep Ferré Borrull (voc.), Germà García Belmonte (voc.), Eugenia Martínez Ferrero (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología electrónica
    • Tecnología de materiales
    • Tecnología energética
      • Generación de energía
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • En aquest treball es demostren nous mètodes prometedors en la fabricació de cèlules solars orgàniques obtingudes per processos en dissolució. Més concretament, s'ha demostrat que l'envelliment de la sol·lució i la utilització de solvents ternaris són utls per a la modificació de la nanomorfologia i la fase cristalina de la capa activa en cel·les basades en PTBx:PCBM. L'estudi es centre en comprendre com l'envelliment de la sol·lució i la barreja de solvents influencien les morfologies de la barreja de polímers a la cel·la, la seva cristalinitat i la eficiència del dispositiu. En base a mesures de AFM i GIXS es demostra que l’envelliment de la solució millora significativament la separació de microfases, la morfologia i la interpenetració bi-continua de la barreja PTB1:PCBM. S’ha demostrat un millora significativa del 19% en eficiència de cel·les obtingudes per envelliment de solució enfront de cel·les sense aquest procés. A més, s’han fabricat estructures c-PSC i i-PSC basades en PTB7:PCBM utilitzant una barreja de solvents ternària de CB/CHN/DIO. S’ha trobat que l’addició de CHN a la solució de CB/DIO permet controlar no només la cristalinitat dels polímers a la capa activa sinó també la seva composició superficial. Després d’utilitzar CB/CHN/DIO, les mesures de GIXS revelen la formació de dominis estructurals i una millora de la distància entre cadenes del polímer PTB7. Això te per conseqüència un augment del corrent foto-generat i de l’eficiència. Mesures d’angle de contacte demostren la presència de PTB7 enriquit a la superfície superior de la capa activa. Això indueix una major selectivitat a l’ànode, en particular per estructures i-PSC en comparació amb dispositius c-PSC. D’aquesta manera, s’aconsegueix una eficiència del 8.05 % per a dispositius i-PSC obtinguts amb solució de CB. Aquesta és significativament més gran que la dels dispositius c-PSC (6.86%).