Optical and electrical modeling of polymer: fullerene bulk heterojunction solar cells

Promotie: dhr. J.D. Kotlarski, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Optical and electrical modeling of polymer: fullerene bulk heterojunction solar cells

Promotor(s): prof.dr. P.W.M. Blom

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Onderzoek naar plastic zonnecellen  

De vraag naar bruikbare energie stijgt. Daarom zijn nieuwe economisch haalbare energiebronnen nodig, zoals zonnecellen, die licht absorberen en direct omzetten in elektrische stroom. De laatste jaren wordt veel onderzoek gedaan naar ‘plastic’ oftewel ‘organische’ zonnecellen. Ook het proefschrift van Jan Derk Kotlarski richt zich daarop.

De actieve laag van een organische zonnecel bestaat uit een mengsel van twee materialen. Een polymeer, dat fotonen absorbeert en in excitonen omzet, wordt gemixt met fullereen moleculen die de excitonen opsplitsen in vrije ladingsdragers. Deze materialen worden in een zogenaamde ‘bulk heterojunctie’ gemengd; een manier om een groter oppervlak tussen de materialen te verkrijgen en de afstand die excitonen naar dat oppervlak afleggen te verkorten. Een gecombineerd optisch en elektrisch model kan organische zonnecellen met actieve polymeer fullereen BHJ lagen simuleren om gedrag en efficiëntie van de cellen te voorspellen.

In het proefschrift van Kotlarski worden de principes van optisch en elektrisch modelleren geïntroduceerd, wordt de invloed van het exciton generatieprofiel op de efficiëntie van zonnecellen met ongebalanceerd ladingstransport getoond, het belang van het balanceren van ladingstransport voor zonnecellen met smalle bandafstand wordt gedemonstreerd, de invloed van de ladingstransport in de aktieve laag op de structuurkeuze voor enkele en tandem cellen getoond en optimalisatie van enkele en tandem cellen onderzocht door polymeerbandafstanden en aktieve laagdikten te variëren.