Влияние электрических воздействий на характеристики устройства органических солнечных элементов с наноструктурированным электродом

Abstract

Интеграция свойств захвата света и использование плазмонных эффектов металлических наноструктур являются многообещающими подходами для повышения эффективности преобразования энергии органических солнечных элементов. Влияние этих подходов на улучшение поглощения света широко изучалось, особенно в неорганических устройствах. Хотя эту концепцию захвата света можно перенести на органические устройства, необходимо также учитывать электрические эффекты, вызванные наноструктурой, на рабочие характеристики устройства из-за принципиального различия свойств органических полупроводниковых материалов по сравнению с их неорганическими аналогами. В данной работе мы в качестве примера моделируем электрические свойства органических солнечных элементов с прямоугольной решетчатой структурой по сравнению с планарными эталонными устройствами. Основываясь на наших численных результатах, мы демонстрируем, что, помимо увеличения оптического поглощения, коэффициент заполнения устройства значительно улучшается за счет внедрения решетчатых структур. Из моделирования мы пришли к выводу, что повышенная эффективность сбора носителей является основной причиной увеличения коэффициента заполнения солнечного элемента. Эта работа способствует более фундаментальному пониманию влияния наноструктурированных электродов на электрические свойства органических солнечных элементов.