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Enregistrement W2606336424 · doi:10.1149/ma2017-01/45/2049

Effect of the Metal-Organic Interfaces in Analytical Modeling of Organic Solar Cells

2017· article· en· W2606336424 sur OpenAlexaff
J. A. Jiménez-Tejada, Pilar López-Varo, Ognian Marinov, C. H. Chen, M. Jamal Deen

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueConducting polymers and applications
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésOrganic solar cellOpen-circuit voltageVoltageRenewable energyComputational physicsCurrent densityPhotovoltaic systemOptoelectronicsMaterials sciencePhysicsEngineering physicsElectrical engineeringEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Solar cells offer a clean, renewable energy source because of the huge amount of solar energy received on earth from the sun. Organic solar cells are a viable technology to capture the solar radiation because of many advantages including light weight, flexibility, ability to adapt to a variety of surfaces such as roofs, and simple and low manufacturing costs [1]. However, for large scale manufacturing of organic solar cells with predictable performance, accurate physics-based engineering models are needed. Therefore, in this paper, we propose an analytical model to describe the current-voltage characteristics of organic bulk heterojunction (BHJ) solar cells. The model includes boundary conditions for the free charge density at the interfaces, expressed as a power function of the current density [2]. As the interfaces control the injected and the extracted current density, these boundary conditions play an important role in the determination of key parameters such as the open-circuit voltage V oc or the short-circuit current J sh. The model uses a previously developed idea of analytically solving the drift-diffusion equations for organic BHJ solar cells in which different assumptions are made. In particular, physical variables, such as the electric field, the charge carrier mobility, the generation rate, and the bimolecular recombination rate are considered uniform along the device for each applied voltage [3]. Despite this common starting point with other analytical expressions, our proposal solves different problems that still persist in previous analytical models, such as the use of constant boundary values for the electron and hole densities at the metal-organic interfaces [3-4] or the need of developing a previous numerical solution of the transport equations in order to provide initial guess values for some of the variables found in these equations [3]. In previous works, we demonstrated that non-constant values for the electron and hole densities at the interfaces of organic devices are required for the interpretation of current-voltage J-V curves [5-6]. In single-carrier metal-organic contacts under drift-dominated transport, we observe that the charge concentration at the interface, p(0), due to injection, follows a power-law function of the current density. This boundary condition for the charge density keeps information about the limited recombination velocity at the contacts and the contribution from space charge limited conduction (SCLC) in the bulk. In diffusion-dominated transport, at low bias close to the diode's built-in voltage, the charge density at the contact is almost constant with the current. The complete relation between charge and current for injecting electrodes, extracted from the analysis of single-carrier diodes, can be used as boundary condition in bipolar devices, which are the basis of organic solar cells [2]. In this work, we have incorporated our power law relation p(0)-J in the analytical expression of the J-V characteristics of organic solar cells (OSCs). Incorporating of the power law relation p(0)-J in the analytical expression adds information about the interfaces. Nevertheless, it introduces new parameters into the model. A parameter extraction procedure is also provided in order to fully characterize the J-V characteristics of OSCs. We have tested the expression in OSCs in dark and under illumination. We have checked that the use of non-constant values for the free charge density at the interfaces is especially important close to the V oc and in the high voltage region. In the low voltage region, a parasitic shunt resistance must be added in order to consider recombination losses. Finally, a complete verification of the parameter extraction procedure is done. This work has been supported by MINECO under research Project MAT2016-76892-C3-3-R. [1] M.J. Deen, “Organic Semiconductor Devices,” Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, Editor, J.G. Webster, John Wiley and Sons, Inc., 17 pp (Published on-line 15 Dec 2014). [2] P. López-Varo, J.A. Jiménez-Tejada, O. Marinov, C.H. Chen, M.J. Deen, Org. Electron. , 35, 74 (2016). [3] Inche Ibrahim, M. L.; Ahmad, Z. and Sulaiman, K. AIP Advances, 5, 027115 (2015). [4] A. Cheknane, et al. Microelectron. J., 39, 1173 (2008). [5] P. López-Varo, J.A. Jiménez Tejada, J.A. López Villanueva, M J. Deen, Org. Electron., 15, 2526 (2014). [6] P. López-Varo, J.A. Jiménez Tejada, J.A. López Villanueva, M.J. Deen, Org. Electron., 15, 2536 (2014).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0030,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,281
Écart entre enseignants0,259 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2017
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