Synthesis and Modification of Conjugated Materials for Polymer Solar Cells
Doktorsavhandling, 2016

Polymer solar cells have emerged as a promising alternative to silicon based solar cells. One of the advantages of polymer solar cells is the possibility to use roll-to-roll techniques for large-scale device production. However, in order to fully utilize this technique, several issues need to be resolved. The bottom electrodes of large-area devices are one critical aspect that typically requires modification with interlayers in order to achieve high performance. The main focus of this thesis has been on the design, synthesis and evaluation of such interfacial materials. In the first part of the thesis, a well performing DPP-based polymer was modified with alkoxy side chains to investigate the effect of various polymer properties. In addition to a redshift in the absorption, other polymer properties were altered, proposing increased flexibility in the polymer chain. The effect of adding an ultrathin layer of an amine-functionalized conjugated polymer between the cathode and active layer in polymer solar cells is studied using four different interlayer polymers. The introduction of these interlayer polymers to the device structure resulted in enhanced solar cell performance due to an improvement in surface and electrical properties of the substrate electrode. In addition, the polymers also improve the photo-stability of devices, mainly as an effect of a reduced decrease in open-circuit voltage and fill factor. Finally, two fullerene derivatives were used to simultaneously achieve both work function modification of the electrode and improved thermal stability of polymer solar cells. The use of fullerene interlayers resulted in higher photovoltaic performance. Moreover, the photovoltaic performance is retained in polymer solar cell blends that otherwise rapidly deteriorate at elevated temperatures.

polymer interlayer

polymer solar cells

stability

conjugated polymers

fullerene derivatives

KB-salen, Kemivägen 4, Göteborg
Opponent: Prof. Martijn Kemerink, Linköping University, Sweden

Författare

Zandra George

Chalmers, Kemi och kemiteknik, Tillämpad kemi, Polymerteknologi

Interlayer for Modified Cathode in Highly Efficient Inverted ITO-Free Organic Solar Cells

Advanced Materials,; Vol. 24(2012)p. 554-+

Artikel i vetenskaplig tidskrift

Improved performance and life time of inverted organic photovoltaics by using polymer interfacial materials

Solar Energy Materials and Solar Cells,; Vol. 133(2015)p. 99-104

Artikel i vetenskaplig tidskrift

Det globala behovet av energi ökar och för att kunna nå ett hållbart samhälle med hög levnadsstandard och samtidigt bevara naturresurser och miljö för framtida generationer är det nödvändigt att utveckla nya material och teknologier. Efterfrågan på förnyelsebar energi växer och i takt med detta investerar företag och regeringar mer pengar i forskning och utveckling av nya energikällor. Energin som jorden får från solen är mer än tillräcklig för att täcka vårt energibehov. Detta har lett till att intresset för alternativa solcellstekniker har ökat. En alternativ solcellsteknologi är baserad på halvledande polymerer. En av fördelarna som polymera solceller har jämfört med mer traditionella tekniker är att de kan tryckas på flexibla material i något som kan liknas vid en vanlig tryckpress. Möjligheten att ändra polymerernas egenskaper via små förändringar i deras kemiska struktur gör det möjligt att skräddarsy till exempel energinivåerna, vilket resulterar i ett bibliotek av material med en stor variation av egenskaper. Arbetet i den här avhandlingen fokuserar på design, syntes och karaktärisering av konjugerade polymerer och fullerenderivat för polymera solceller. Förhållandet mellan struktur och egenskaper har undersökts både för polymerer i det aktiva lagret av solcellen och för mellanlager i solceller. Även påverkan på stabilitet och nanostruktur vid användning av ett sådant mellanlager bestående av polymer eller fullerenderivat har studerats.

Ämneskategorier

Polymerkemi

Polymerteknologi

Organisk kemi

Styrkeområden

Materialvetenskap

ISBN

978-91-7597-345-6

Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 4026

KB-salen, Kemivägen 4, Göteborg

Opponent: Prof. Martijn Kemerink, Linköping University, Sweden

Mer information

Skapat

2017-10-08