層構造型とバルク型ヘテロ接合有機光起電力電池の開放回路電圧の電極への異なる依存性の原因

ZHANG Chunfu; ZHANG Chunfu; TONG Shi-Wun; JIANG Chang-Yun; KANG En-Tang; CHAN Daniel S. H.; ZHU Chunxiang

文献

J-GLOBAL ID：201002249047207089 整理番号：10A0221090

層構造型とバルク型ヘテロ接合有機光起電力電池の開放回路電圧の電極への異なる依存性の原因

Origin of Different Dependences of Open-Circuit Voltage on the Electrodes in Layered and Bulk Heterojunction Organic Photovoltaic Cells

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資料名：
巻： 57 号： 2 ページ： 397-405 発行年： 2010年02月
JST資料番号： C0222A ISSN： 0018-9383 CODEN： IETDAI 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

層構造型とバルク型ヘテロ接合(HJ)有機光起電力(PV)電池の開放回路電圧(V_OC)を決定する要因について調べ,実験と理論解析に基づき,その電極へのV_OCの異なる依存性を説明した。層構造型とバルク型HJ PV電池のV_OCは電極への異なる依存性を示した。電極を変えた場合,層構造型HJ PV電池のV_OCはほぼ一定のままであったが,バルク型HJ PV電池のV_OCは明らかに変動を示した。実験結果と解析により,両型のPV電池のV_OCは同一の機構に従い,主にドナー/アクセプター(D/A)界面と電極での光注入キャリアにより決まるが,それらの異なる構造により,V_OCの電極への異なる依存性を生じることを示した。層構造型HJ PV電池は,幾何学的に平坦なD/Aと金属/有機(M/O)界面(電極近傍の界面)を有するため,D/A界面からM/O界面への実効厚さを非常に厚くした。この厚い実効厚さにより,厚いバリアとM/O界面での低電界を生じるため,バリアが低下した。この条件下で,D/A界面に光注入されたキャリアは,電極のFermi準位を固定する傾向があるため,V_OCは電極の仕事関数に非常に弱い依存性を示した。一方,バルク型HJ PV電池中へのその相互侵入網目の形成がDとA領域の寸法を非常に薄くし,DとA領域の実効厚さを非常に薄くした。M/O界面に超高電位バリアがある場合,M/O界面での電界が非常に高電界であり,キャリアトンネル効果も起こり得る可能性がある。このため,バリア低下が大きくなるとともに,同時に両極性キャリア分布がさらにバリア低下効果を増大させた。この条件下では,D/A界面に光注入されたキャリアは金属電極のFermi準位を固定する可能性がないため,バルク型HJ PV電池のV_OCの電極への強い依存性が観測されることを示した。

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太陽電池

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