Error message

  • Deprecated function: Unparenthesized `a ? b : c ? d : e` is deprecated. Use either `(a ? b : c) ? d : e` or `a ? b : (c ? d : e)` in include_once() (line 1439 of /home/science2016/public_html/includes/bootstrap.inc).
  • Deprecated function: Array and string offset access syntax with curly braces is deprecated in include_once() (line 3557 of /home/science2016/public_html/includes/bootstrap.inc).

Покращення органічних фотовольтаїчних комірок з об’ємним гетеропереходом за допомогою інтеграції буферних шарів поліаніліну

Illia A. Shpak1, Bohdan V. Malanchuk2, Serhii V. Ponomarenko3, Gennadiy V. Bulavko2
Affiliation: 
1 UkrOrgSyntez Ltd., 67 Winston Churchill St., Kyiv 02094, Ukraine 2 Taras Shevchenko National University of Kyiv, 64 Volodymyrska St., Kyiv 01601, Ukraine 3 National University “Chernihiv Polytechnic”, 95 Shevchenka St., Chernihiv 14035, Ukraine gennadiybulavko@gmail.com
DOI: 
https://doi.org/
AttachmentSize
PDF icon full_text.pdf314.72 KB
Abstract: 
Дослідження буферних шарів в органічних фотовольтаїчних комірках з гетеропереходом з фотоактивним шаром на основі суміші MDMO-PPV:PCBM виявили збільшення ефективності для плівок поліаніліну (ПАНІ) – як одержаних з органічного розчинника, так і електроосаджених. Дослідження показує, що введення поліаніліну як буферного шару значно покращує параметри фотовольтаїчної ефективності порівняно зі звичайними шарами на основі PEDOT:PSS. Зокрема, використання електроосаджених плівок ПАНІ привело до помітного збільшення ефективності перетворення енергії, досягаючи оптимального показника у 2.01%. Це дослідження підкреслює потенціал ПАНІ в оптимізації ефективності органічних фотовольтаїчних пристроїв.
References: 

[1] Bulavko, G. V.; Davidenko, N. A.; Shkavro, A. G.; Tretyak, O. V.; Ishchenko, A. A.; Kulinich, A. V. Photovoltaic Effect in Dye-Doped Polymer Films with Free-Surface and Sandwich Structures. Funct. Mater. Lett. 2017, 10, 1750007. https://doi.org/10.1142/S1793604717500072
[2] Bulavko, G. V.; Davidenko, N. A.; Derevyanko, N. A.; Ishchenko, A. A.; Kulinich, A. V. Effect of the Structure of Polymethine Dyes on Their Photovoltaic Properties in Polymer Films. Theor. Exp. Chem. 2015, 51, 37–44. https://doi.org/10.1007/s11237-015-9395-9
[3] Bulavko, G. V.; Davidenko, N. A.; Derevyanko, N. A.; Ishchenko, A. A. Effect of Isomerism of Polymethine Dyes on Photovoltaic Properties of Carbazole- and Thiophene-Containing Polymeric Composites. Theor. Exp. Chem. 2017, 52, 331–336. https://doi.org/10.1007/s11237-017-9486-x
[4] Bulavko, G. V.; Davidenko, N. A.; Ishchenko, A. A.; Studzinsky, S. L.; Shkavro, A. G. Peculiarities of the Photovoltaic Properties of Films Based on Photoconducting Polymer and Organic Dye in Samples with Free Surfaces and between Electric Contacts. Tech. Phys. Lett. 2015, 41, 191–194. https://doi.org/10.1134/S1063785015020182
[5] Heeger, A. J. 25th Anniversary Article: Bulk Heterojunction Solar Cells: Understanding the Mechanism of Operation. Adv. Mater. 2014, 26, 10–28. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/adma.201304373
[6] Kulinich, A. V.; Ishchenko, A. A.; Bulavko, G. V.; Davidenko, N. A. Effect of Structure on the Photovoltaic Properties of Merocyanine Dyes in Polymer Films. Theor. Exp. Chem. 2018, 54, 178–185. https://doi.org/10.1007/s11237-018-9559-5
[7] Bulavko, G. V.; Ishchenko, A. A. Organic Photovoltaic Structures; Naukova Dumka: Kyiv, 2023. https://doi.org/10.15407/978-966-00-1839-6
[8] Bulavko, G. V.; Davidenko, N. A.; Derevyanko, N. A.; Ishchenko, A. A. Effects of the Nature of the Anion of Cationic Polymethine Dyes on the Photovoltaic Properties of Polymer Photosemiconductor Composites. High Energy Chem. 2015, 49, 331–335. https://doi.org/10.1134/S0018143915050045
[9] Bulavko, G. V.; Davidenko, N. A.; Davidenko, I. I.; Ishchenko, A. A.; Mokrinskaya, E. V.; Pavlov, V. A.; Studzinsky, S. L.; Tonkopieva, L. S.; Chuprina, N. G. Photovoltaic Characteristics of Film Composites Based on Glycidylcarbazole Cooligomer with Symmetrical Cationic Polymethine Dyes. Theor. Exp. Chem. 2013, 49, 219–223. https://doi.org/10.1007/s11237-013-9318-6
[10] Azovskyi, V. A.; Yashchuk, V. M.; Bulavko, G. V.; Ishchenko, A. A. Some Problems in Designing a Luminescence Converter for Si Solar Cells. Ukr. J. Phys. 2020, 65, 476. https://doi.org/10.15407/ujpe65.6.476
[11] Bejbouji, H.; Vignau, L.; Miane, J. L.; Dang, M.-T.; Oualim, E. M.; Harmouchi, M.; Mouhsen, A. Polyaniline as a Hole Injection Layer on Organic Photovoltaic Cells. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 176–181. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.solmat.2009.08.018
[12] Aziz, H.; Popovic, Z. D. Degradation Phenomena in Small-Molecule Organic Light-Emitting Devices. Chem. Mater. 2004, 16, 4522–4532. https://doi.org/10.1021/cm040081o
[13] Melpignano, P.; Baron-Toaldo, A.; Biondo, V.; Priante, S.; Zamboni, R.; Murgia, M.; Caria, S.; Gregoratti, L.; Barinov, A.; Kiskinova, M. Mechanism of Dark-Spot Degradation of Organic Light-Emitting Devices. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 41105. https://doi.org/10.1063/1.1852706
[14] Mello, R.; Hümmelgen, I. Ohmic Contacts between Sulfonated Polyaniline and Metals. J. Solid State Electrochem. 2001, 5, 546–549. https://doi.org/10.1007/s100080000178
[15] Valaski, R.; Lessmann, R.; Roman, L. S.; Hümmelgen, I. A.; Mello, R. M. Q.; Micaroni, L. Poly(3-Methylthiophene)-Based Photovoltaic Devices Prepared onto Tin-Oxide/Sulfonated-Polyaniline Electrodes. Electrochem. commun. 2004, 6, 357–360. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.elecom.2004.02.001
[16] Kim, Y.-H.; Lee, S.-H.; Noh, J.; Han, S.-H. Performance and Stability of Electroluminescent Device with Self-Assembled Layers of Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene)–Poly(Styrenesulfonate) and Polyelectrolytes. Thin Solid Films 2006, 510, 305–310. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.08.174
[17] van de Lagemaat, J.; Barnes, T. M.; Rumbles, G.; Shaheen, S. E.; Coutts, T. J.; Weeks, C.; Levitsky, I.; Peltola, J.; Glatkowski, P. Organic Solar Cells with Carbon Nanotubes Replacing In2O3:Sn as the Transparent Electrode. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 233503. https://doi.org/10.1063/1.2210081
[18] Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, A. J. Flexible Light-Emitting Diodes Made from Soluble Conducting Polymers. Nature 1992, 357, 477–479. https://doi.org/10.1038/357477a0
[19] Liu, Z.; Zhou, J.; Xue, H.; Shen, L.; Zang, H.; Chen, W. Polyaniline/TiO2 Solar Cells. Synth. Met. 2006, 156, 721–723. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2006.04.001
[20] Zaidan, K. M.; Hussein, H. F.; Talib, R. A.; Hassan, A. K. Synthesis and Characterization of (Pani/n-Si)Solar Cell. Energy Procedia 2011, 6, 85–91. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.05.010
[21] Tan, S.; Zhai, J.; Xue, B.; Wan, M.; Meng, Q.; Li, Y.; Jiang, L.; Zhu, D. Property Influence of Polyanilines on Photovoltaic Behaviors of Dye-Sensitized Solar Cells. Langmuir 2004, 20, 2934–2937. https://doi.org/10.1021/la036260m
[22] Patel, A.; Pataniya, P.; Patel, K. D.; Solanki, G. K.; Pathak, V. M. Preparation of H2SO4 Doped Polyaniline Thin Film Solar Cells by Spin Coating Technique. AIP Conf. Proc. 2017, 1837, 40047. https://doi.org/10.1063/1.4982131
[23] Shit, A.; Chal, P.; Nandi, A. K. An Insight into the Hybrid Dye-Sensitized Solar Cell from Polyaniline–CdS Nanotubes through Impedance Spectroscopy. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 31732–31743. https://doi.org/10.1039/C6CP06124A
[24] Karg, S.; Scott, J. C.; Salem, J. R.; Angdopoulos, M. Increased Brightness and Lifetime of Polymer Light-Emitting Diodes with Polyaniline Anodes. Synth. Met. 1996, 80, 111–117. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S0379-6779(96)03690-9
[25] Liu, F.; Gu, Y.; Jung, J. W.; Jo, W. H.; Russell, T. P. On the Morphology of Polymer-Based Photovoltaics. J. Polym. Sci. B: Polym. Phys. 2012, 50, 1018–1044. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/polb.23063
[26] Slota, J. E.; He, X.; Huck, W. T. S. Controlling Nanoscale Morphology in Polymer Photovoltaic Devices. Nano Today 2010, 5, 231–242. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.nantod.2010.05.004
[27] Ren, G.; Wu, P.-T.; Jenekhe, S. A. Solar Cells Based on Block Copolymer Semiconductor Nanowires: Effects of Nanowire Aspect Ratio. ACS Nano 2011, 5, 376–384. https://doi.org/10.1021/nn1017632
[28] Krebs, F. C. Fabrication and Processing of Polymer Solar Cells: A Review of Printing and Coating Techniques. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 394–412. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.solmat.2008.10.004
[29] Brabec, C. J.; Gowrisanker, S.; Halls, J. J. M.; Laird, D.; Jia, S.; Williams, S. P. Polymer–Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells. Adv. Mater. 2010, 22, 3839–3856. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/adma.200903697
[30] Buron, C. C.; Lakard, B.; Monnin, A. F.; Moutarlier, V.; Lakard, S. Elaboration and Characterization of Polyaniline Films Electrodeposited on Tin Oxides. Synth. Met. 2011, 161, 2162–2169. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2011.08.021
[31] Mello, H. J. N. P. D.; Mulato, M. Influence of Galvanostatic Electrodeposition Parameters on the Structure-Property Relationships of Polyaniline Thin Films and Their Use as Potentiometric and Optical PH Sensors. Thin Solid Films 2018, 656, 14–21. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.04.022