Title
Influence of surface processes on the current-voltage characteristic of organic solar cells: doctoral dissertation
Creator
Khalf, Ali Ramadan Ahmed, 1966-, 70280457
Copyright date
2021
Object Links
Select license
Bez licence - direktna primena zakona
License description
Ako ne izaberete neku od licenci, vaše zaštićeno delo može biti korišćeno samo u okviru opštih ograničenja autorskih prava. Na taj način ne dozvoljavate komercijalno ni nekomercijalno korišćenje, naročito reprodukciju, distribuciju, emitovanje, dostupnost i obradu dela. Izbor Creative Commons (CC) licence promoviše diseminaciju vašeg dela. Za više informacija: http://creativecommons.org.rs/licence
Language
English
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 15.03.2021.
Other responsibilities
mentor
Gojanović, Jovana, 1978-, 33442407
član komisije
Matavulj, Petar, 1971-, 12823399
član komisije
Gvozdenović, Milica, 1971-, 12817511
član komisije
Ćirović, Nataša, 1978-, 29398887
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Elektrotehnički fakultet
Alternative title
Утицај површинских процеса на струјно-напонску карактеристику органских соларних ћелија
Publisher
[A. Khalf]
Format
VII, 127 str.
description
optoelectronics - organic optoelectronics / оптоелектроника - органска оптоелектроника
Abstract (en)
Organic solar cells (OSCs) are emerging low-cost, easy production photovoltaics. Their efficiency is strongly affected by the interface physics that needs to be researched.
In this thesis, the interface physics of metal/inorganic semiconductor and metal/organic semiconductor contacts is considered. The basic structures and operation principles of OSCs are reviewed and a detailed description of the drift-diffusion model (DDM) used for modeling the OSCs is included. An extensive and detailed literature review of different physical effects that can cause the S-kink appearance in the current density-voltage (J-V) characteristics of OSCs is presented. The original research results on ITO/(poly(3,4‒ethilenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate))PEDOT:PSS/(poly(3‒hexylthiophene))P3HT:(1‒(3‒methoxycarbonyl)propyl‒1‒phenyl‒[6,6]‒methanofullerene) PCBM/Al and ITO/PEDOT:PSS/P3HT:(indene‒C60 bisadduct) ICBA/Al solar cells are presented and discussed. The influence of the surface processes on the shape of OSCs’ J-V characteristics has been investigated by DDM. The surface recombination and thermal injection of charge carriers on the anode and cathode are taken into account through boundary conditions. It is deduced that there are two different types of S-shape deviations in OSCs' J-V characteristics, one arises from the reduced surface recombination velocities (SRVs), and the other is attributed to the large (>0.2eV) injection barrier height for electrons. The measured J-V characteristics of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al and ITO/PEDOT:PSS/P3HT:ICBA/Al solar cells are reproduced well by the DDM. It is anticipated that the S-shaped J-V curves of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:ICBA/Al solar cells originate from the large electron barrier height on the cathode, rather than by the reduction of the SRVs.
Abstract (sr)
Органске соларне ћелије су јефтине фотоволтаичне направе лаке производње. Њихова ефикасност јако зависи од контактне физике на електродним спојевима коју треба истражити.
У овој тези, у уводном делу, разматрана је физика на споју метала и неорганског полупроводника, као и на споју метала и органског полупроводника. Представљене су основне структуре и описан је принцип рада органских соларних ћелија (ОСЋ), а дрифт-дифузиони модел (ДДМ) који се користи за моделовање ОСЋ је детаљно размотрен. Саставни део дисертације је и опсежан преглед литературе на тему различитих физичких ефеката који могу проузроковати појаву S-девијације струјно-напонске (I-V) карактеристике ОСЋ. Спроведено је оригнално истраживање на ITO/(poly(3,4‒ethilenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate))PEDOT:PSS/(poly(3‒hexylthiophene))P3HT:(1‒(3‒methoxycarbonyl)propyl‒1‒phenyl‒[6,6]‒methanofullerene) PCBM/Al and ITO/PEDOT:PSS/P3HT:(indene‒C60 bisadduct) ICBA/Al соларним ћелијама и добијени резултати су представљени и продискутовани. Утицај површинских процеса на облик I-V карактеристике ОСЋ је испитан помоћу ДДМ. Површинска рекомбинација и термичка инјекција носилаца наелектрисања на аноди и катоди узете су у обзир кроз граничне услове. Закључено је да постоје две различите врсте S-девијације I-V криве ОСЋ. Прва врста потиче од редукованих брзина површинске рекомбинације (БПР) док се друга врста може приписати великој висини инјекционе баријере (>0,2eV) за електроне. Измерене I-V карактеристике ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al и ITO/PEDOT:PSS/P3HT:ICBA/Al соларних ћелија су добро репродуковане помоћу ДДМ. Утврђено је да S-девијација I-V кривих ITO/PEDOT:PSS/P3HT:ICBA/Al соларних ћелија потиче од велике висине инјекционе баријере за електроне на катоди, а не од редукованих БПР.
Authors Key words
organic solar cells, drift-diffusion model, surface recombination, S-shaped J-V characteristics, injection barrier height for charge carriers
Authors Key words
органске соларне ћелије, модел дрифт-дифузије, површинска рекомбинација, S-девијације струјно-напонске карактеристику, висина баријере за убризгавање носача.
Classification
621.383.51(043.3)
Type
Tekst
Abstract (en)
Organic solar cells (OSCs) are emerging low-cost, easy production photovoltaics. Their efficiency is strongly affected by the interface physics that needs to be researched.
In this thesis, the interface physics of metal/inorganic semiconductor and metal/organic semiconductor contacts is considered. The basic structures and operation principles of OSCs are reviewed and a detailed description of the drift-diffusion model (DDM) used for modeling the OSCs is included. An extensive and detailed literature review of different physical effects that can cause the S-kink appearance in the current density-voltage (J-V) characteristics of OSCs is presented. The original research results on ITO/(poly(3,4‒ethilenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate))PEDOT:PSS/(poly(3‒hexylthiophene))P3HT:(1‒(3‒methoxycarbonyl)propyl‒1‒phenyl‒[6,6]‒methanofullerene) PCBM/Al and ITO/PEDOT:PSS/P3HT:(indene‒C60 bisadduct) ICBA/Al solar cells are presented and discussed. The influence of the surface processes on the shape of OSCs’ J-V characteristics has been investigated by DDM. The surface recombination and thermal injection of charge carriers on the anode and cathode are taken into account through boundary conditions. It is deduced that there are two different types of S-shape deviations in OSCs' J-V characteristics, one arises from the reduced surface recombination velocities (SRVs), and the other is attributed to the large (>0.2eV) injection barrier height for electrons. The measured J-V characteristics of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al and ITO/PEDOT:PSS/P3HT:ICBA/Al solar cells are reproduced well by the DDM. It is anticipated that the S-shaped J-V curves of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:ICBA/Al solar cells originate from the large electron barrier height on the cathode, rather than by the reduction of the SRVs.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.