Luận văn thạc sĩ VNU UET mô phỏng và tối ưu hóa pin mặt trời hữu cơ cấu trúc nanô đa lớp luận văn ths vật liệu và linh kiện nanô

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM THỊ TUYẾT LAN MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HĨA PIN MẶT TRỜI HỮU CƠ CẤU TRÚC NANƠ ĐA LỚP LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ Hà Nội – 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM THỊ TUYẾT LAN MƠ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HĨA PIN MẶT TRỜI HỮU CƠ CẤU TRÚC NANÔ ĐA LỚP Chuyên ngành: Vật liệu linh kiện Nanô Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Đinh Văn Châu Hà Nội - 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục Lục MỞ ĐẦU 18 Chương Tổng Quan Về Pin Mặt Trời 1.1 Giới thiệu pin mặt trời 1.1.1 Sự hấp thụ photon 1.1.2 Sự hình thành khuếch tán exciton 1.1.3 Sự phân tách hạt tải bề mặt tiếp xúc 1.1.4 Vận chuyển hạt tải 1.1.5 Sự thu thập hạt tải điện cực 1.2 Sự khác pin mặt trời vô hữu 1.3 Các loại khác pin mặt trời hữu 12 1.3.1 Pin mặt trời đơn lớp 12 1.3.2 Pin mặt trời dạng chuyển tiếp dị chất 13 1.4 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời hữu 15 1.5 Exciton 17 1.5.1 Exciton pin mặt trời vô 18 1.5.2 Exciton pin mặt trời hữu 18 Chương Mô Phỏng Quá Trình Hoạt Động 20 2.1 Ngun lý mơ hình mơ 20 2.2 Phương trình tốn học điện trường suy hao lượng quang ánh sáng 22 2.3 Phương trình khuếch tán exciton linh kiện 26 2.4 Tối ưu hóa cấu trúc linh kiện 29 2.4.1 Tối ưu hóa - sở lý thuyết 30 Chương Kết Quả Và Thảo Luận 32 3.1 Tính chất quang vật liệu 32 3.2 Phân bố ánh sáng cấu trúc linh kiện 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.3 Phân bố cường độ điện trường linh kiện 36 3.4 Suy giảm lượng quang lớp hoạt quang 39 3.5 Mật độ exiton tạo linh kiện 42 3.6 Tối ưu hóa độ dầy lớp hoạt quang 43 Kết Luận 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tạo tế bào lượng mặt trời điển hình Lớp màng hữu (Organic Film) nhiều lớp bán dẫn hỗn hợp hay tổ hợp chúng Hình 1.2 Các bước chuyển đổi chi tiết chế mát tế bào lượng mặt trời Hình 1.3 Nguyên lý phân ly exciton tách hạt tải pin mặt trời hữu heterojunction Hình 1.4 Cấu trúc hóa học hai loại vật liệu hữu thường sử dụng DSSCs [16] Hình 1.5 Cấu trúc hóa học số phân tử tiếng sử dụng OSCs [16] Hình 1.6 Cấu trúc hóa học số polymer tiếng sử dụng OSCs [16] 10 Hình 1.7 Sơ đồ SC vô (trái) SC nhiều mối nối hữu (phải) [18] 11 Hình 1.8 Lược đồ pin mặt trời hữu kiểu Schottky với sơ đồ vùng lượng 13 Hình 1.9 Dạng biểu đồ pin mặt trời hữu heterojunction với biểu đồ vùng lượng 13 Hình 1.10 Một minh họa sơ pin mặt trời dị chuyển tiếp khối pin mặt trời dị chuyển tiếp đa lớp [18] 14 Hình 1.11 Giản đồ cấu trúc vùng pin mặt trời dị chuyển tiếp khối [19] 15 Hình 1.12 Cơ chế chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện thiết bị pin mặt trời vô hữu 16 Hình 1.13 Sơ đồ dịch chuyển điện tử polymer (hữu cơ):a- Polyme hấp thụ ánh xạ mặt trời tạo cặp exiton khuyếch tán tới bề mặt chung donor – acceptor; b-Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử chuyển tới acceptor, tạo cặp điện tử - lỗ trống; c- Sự phân tách cặp điện tử - lỗ trống tạo hạt mang điện tự do; d- Các hạt mang điện tự dịch chuyển theo pha tới điện cực 17 Hình 2.1 Cấu trúc pin quang điện: thủy tinh/ITO/PEDOT/PEOPT/C60/Al 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2.2 Cấu trúc m lớp thiết bị pin mặt trời Trong lớp j (j=1,2 m) có chiều dày dj lượng quang mô tả chiết suất phức Năng lượng điện trường vị trí lớp j chia thành hai thành phần: lượng điện trường dương âm tương ứng với Ej+ Ej- 22 Hình 2.3 Độ dày C60 tối ưu độ dày PEOPT khoảng 40nm 60nm 30 Hình 3.1 Chiết suất thực vật liệu thay đổi theo bước sóng ánh sáng tới 32 Hình 3.2 Chiết suất ảo vật liệu thay đổi theo bước sóng ánh sáng tới 33 Hình 3.3 Hệ số hấp thụ ánh sáng vật liệu thay đổi theo bước sóng tới 34 Hình 3.4 Phản xạ hấp thụ ánh sáng bề mặt thủy tinh linh kiện 35 Hình 3.5 Phân bố cường độ điện trường số ánh sáng tới linh kiện 37 Hình 3.6 Phân bố cường độ điện trường ánh sáng bước sóng 550nm linh kiện: a-lớp PCBM dày 80nm; b-lớp PCBM dày 35nm 38 Hình 3.7 Năng lượng mặt trời điều kiện AM1.5 40 Hình 3.8 Giản đồ suy giảm quang lớp PCBM 41 Hình 3.9 Giản đồ mật độ exciton lớp hoạt quang PCBM linh kiện 42 Hình 3.10 Giản đồ mật độ exciton lớp hoạt quang PCBM linh kiện điều kiện chiếu sáng AM1.5 43 Hình 3.11 Giản đồ mật độ dịng theo bề dày lớp hoạt quang PCBM điều kiện chiếu sáng AM1.5 44 Hình 3.12 Giản đồ mật độ dòng theo bề dày lớp hoạt quang P3HTPCBMBlend DCB điều kiện chiếu sáng AM1.5 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 DANH MỤC THUẬT NGỮ Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt A Electron acceptor Chất nhận điện tử CB Conduction band Vùng dẫn D Electron donor Chất cho điện tử EA Electron affinity Ái lực điện tử ECD Equivalent circuit diagram Sơ đồ mạch điện tương đương FF Fillfactor Hệ số điền đầy HOMO Highest orbital IP Ionisation potential IPCE Incident monochromatic Photon Hiệu suất chuyển hóa quang điện to Current collection efficiency toàn phần ITO Indium tin oxide LUMO Lowest orbital OPV Organic photovoltaic Quang điện hữu OSCs Organic solar cells Pin mặt trời hữu PV Photovoltaic Quang điện SCs Solar cells Pin mặt trời VB Valence band Vùng hóa trị occupied unoccupied molecular quỹ đạo phân tử lấp đầy cao Thế ion hóa ITO molecular Quỹ đạo phân tử chưa lấp đầy thấp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Sự khủng hoảng lượng, nóng lên tồn cầu, phát thải khí nhà kính nguyên lớn đe dọa tương lai sống trái đất Bên cạnh đó, khủng hoảng lượng, suy thối kinh tế tính khơng ổn định triển vọng sản xuất dầu gas động lực cho việc tìm kiếm phát triể n ngu ồn lượng tốn hơn, an toàn Trong số nhiều lựa chọn giải pháp an ninh lượng bền vững, lượng quang điện (PV) xem xét số giải pháp tối ưu đảm bảo an ninh lượng mà nhiều quốc gia hướng tới, nghiên cứu bản, triển khai thử nghiệm ứng dụng tiến tới thương mại hóa Chính vậy, so với giải pháp lượng khác, chuyển đổi quang điện có tiến vượt bậc công nghệ, kỹ thuật thương mại hóa Pin mă ̣t trời hữu là số thiết bị quang điện hứa hẹn tiềm ứng dụng rộng rãi, đa dạng tất lĩnh vực, từ an ninh quốc phịng, cơng nhiệp đến dân sinh Pin mặt trời hữu hoạt đô ̣ng theo nguyên lý chuyể n đổ i ánh sáng thành điện thông qua việc sử dụng hợp chất hữu hoạt quang phù hợp Mặc dù phát triển từ cuối năm 50 kỷ truớc, pin mặt trời hữu không quan tâm mức hợp chất polymer liệp hợp ứng dụng làm chất hoạt quang linh kiện, làm tăng đáng kể hiệu suất linh kiện Mặc dù vậy, hiệu suất pin mặt trời hữu thấp so với hiệu suất pin mặt trời vơ Tuy nhiên, có nhiều ưu điểm, chẳng hạn tạo màng mỏng nhiều dạng vật liệu khác nhau, hay dễ dàng chế tạo với giá thành thấp, nên pin mặt trời hữu tiếp tục nghiên cứu phát triển, nhằm cải thiện hiệu suất chuyển hóa Cho đến nay, nhiều nỗ lực hoạt động nghiên cứu thực nhằm tìm hiểu chế pin mặt trời hữu cơ, nhiên, kết thu hạn chế Pin mặt trời hữu chủ đề quan trọng công nghiệp lượng an ninh lượng, khơng Việt Nam mà cịn nhiều quốc gia khác Tuy nhiên, cho dù tập chung nghiên cứu, nhiều vấn đề chưa làm sáng tỏ Chính tơi chọn đề tài luận văn là: “Mơ tối ưu hóa cấu trúc pin mặt trời hữu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cấu trúc nanô đa lớp”, nhằm mô tả khuếch tán exciton xử lý mơ hình mơ q trình suy hao lượng quang bên pin tối ưu hóa độ dày lớp khác cấu trúc pin mặt trời hữu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Pin mặt trời hữu chủ đề quan trọng công nghiệp lượng an ninh lượng, khơng Việt Nam mà cịn nhiều quốc gia khác Tuy nhiên, cho dù tập chung nghiên cứu, nhiều vấn đề chưa làm sáng tỏ Đề tài tập chung xử lý vấn đề tối ưu mơ hóa pin mặt trời hữu cấu trúc đa lớp sử dụng lớp hoạt động quang poly(2-methoxy-5(2’ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) (finite diference method), tốn mơ tả khuếch tán exiton xử lý mơ hình mơ q trình suy hao lượng quang bên pin Điều cho phép so sánh mật độ exiton thông lượng qua mặt biên tiếp xúc lớp quang hoạt Tối ưu hóa độ dày lớp khác cấu trúc pin xác định thơng q kết mơ hình Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: - Giải toán khuếch tán exiton cấu trúc đa lớp cấu trúc tổ hợp với điều kiện biên khác - Mơ q trình suy giảm lượng quang pin cấu trúc pin - Mô phân bố điện trường bên pin lớp vật liệu pin - Giải thích tối ưu hóa bề dầy lớp vật liệu pin - Đánh giá chất lượng mơ tối ưu hóa thông qua việc chế tạo thử nghiệm, khảo sát thông số số mẫu pin mặt trời hữu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng Quan Về Pin Mặt Trời 1.1 Giới thiệu pin mặt trời Việc chuyển đổi từ ánh sáng mặt trời thành dòng điện đòi hỏi hình thành điện tích âm điện tích dương lực điều khiển đẩy điện tích qua mạch điện ngồi Khi kết nối với mạch điện bên ngoài, thiết bị điện nào, chẳng hạn hình máy tính hay động máy bơm nước, sử dụng lượng mặt trời chuyển đổi Trên thực tế, tế bào lượng mặt trời (hình 1.1) hình dung bơm mà ánh sáng mặt trời điều khiển electron: Chiều cao tối đa mà electron “bơm” tương đương với điện áp cao mà tế bào lượng mặt trời đạt Dịng điện lớn định “tốc độ bơm” Hình 1.1 Cấu tạo tế bào lượng mặt trời điển hình Lớp màng hữu (Organic Film) nhiều lớp bán dẫn hỗn hợp hay tổ hợp chúng Giả sử “bơm” đẩy 100 electron/s từ vùng hóa trị (VB) lên vùng dẫn (CB), dịng liên tục cao điện tử chạy qua mạch ngồi sau 100 electron/s Nếu dịng điện chạy qua mạch ngồi bị giảm điện trở tải – ví dụ cịn 80 electron/s 20 electron/s cịn lại rơi trở lại vùng hóa trị trước chúng tách khỏi tế bào gọi dịng rị Ở hình 1.2 mô tả bước chuyển đổi photon thành hạt tải tách biệt diễn tế bào lượng mặt trời hữu Nó cho thấy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 34 0.7 ITO PEDOT PCBM Ca Al 0.6 Light Intensity Fraction 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 300 400 500 600 Wavelength (nm) 700 800 Hình 3.3 Hệ số hấp thụ ánh sáng vật liệu thay đổi theo bước sóng tới Theo đó, thấy rằng, với màng PCBM hấp thụ cực đại nhận bước sóng 400 nm giảm nhanh bước sóng giải từ 400 đến 600 nm Với PEDOT, độ hấp thụ khơng đổi từ dải sóng 400 đến gần 500 nm tăng đột ngột từ vùng 500 đến 600nm giữ mức cao từ bước sóng 600 trở Với màng ITO, phần lớn vùng tử ngoại bị hấp thụ Đây tính chất phù hợp để bảo vệ polymer khỏi lão hóa tia tử ngoại Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, màng ITO hấp thụ cực đại bước sóng 447 nm (2,76eV) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 35 Ánh sáng phản xạ bề mặt đế thủy tinh điện cực truyền qua tính tốn theo cơng thức R  r r nhận từ phương trình 2.10 2.11 biểu diễn hình 3.4 0.5 Light Intensity Fraction Reflectance Absorption 0.4 0.9 0.3 0.8 0.2 0.7 0.1 0.6 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 0.5 800 Wavelength (nm) Hình 3.4 Phản xạ hấp thụ ánh sáng bề mặt thủy tinh linh kiện Do lớp Al linh kiện có độ dầy lớn độ đâm xuyên ánh sáng nên tổng lượng ánh sáng bị hấp thụ linh kiện biểu diễn A=1-Reflectance Phần ánh sáng bị hấp thụ linh kiện thể hình 3.4 (đường liền) phản ánh giới hạn cực đại phần quang thực tế chuyển hóa thành dịng điện linh kiện Theo kết tính tốn, thấy phổ ánh sáng nhìn thấy linh kiện hấp thụ thấp 56% hấp thụ nhiều LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 36 khoảng 85% Do đó, thủy tinh hấp thụ chiếm ưu so với phản xạ nên thủy tinh chọn làm đế vật liệu 3.3 Phân bố cường độ điện trường linh kiện Cường độ điện trường ánh sáng điểm linh kiện tính tốn cơng thức 2.23 Hình 3.5 biểu diễn phân bố giá trị MSE ( bước sóng 350, 450, 550, 650 750 nm bên linh kiện E )của LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 37 2.5 Normalized Electric field intensity |E| ITO PEDOT PCBM Ca 350 nm 450 nm 550 nm 650 nm 750 nm Al 1.5 0.5 0 50 100 150 200 250 300 Position in Device (nm) 350 400 450 Hình 3.5 Phân bố cường độ điện trường số ánh sáng tới linh kiện Như trình bày, mật độ exiton tỷ lệ với giá trị MSE ánh sáng tới bên linh kiện, số chiết suất cường độ hấp thụ ánh sáng vật liệu Quan sát hình 3.5, nhận thấy giá trị MSE bị gián đoạn bề mặt biên lớp vật liệu Điều giải thích thay đổi giá trị chiết suất thực n hệ số dập tắt k thay đổi bề mặt biên Hình 3.5 cho thấy, với ánh sang tới khác giá trị MSE lớp khác LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 38 Để thấy rõ ảnh hưởng độ dầy lớp vật liệu hoạt quang đến phân bố MSE nó, tính tốn thực thay đổi độ dầy lớp PCBM lớp vật liệu khác giữ nguyên Kết biểu diễn hình 3.6 1.8 550 nm (a) Normalized Electric field intensity |E| 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 ITO 50 PEDOT 100 PCBM 150 Ca 200 Al 250 300 350 400 450 Position in Device (nm) 1.8 550 nm Normalized Electric field intensity |E| 1.6 (b) 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 ITO 50 PEDOT PCBM Ca 100 150 200 250 Position in Device (nm) Al 300 350 400 Hình 3.6 Phân bố cường độ điện trường ánh sáng bước sóng 550nm linh kiện: a-lớp PCBM dày 80nm; b-lớp PCBM dày 35nm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 39 Có thể thấy rằng, giá trị MSE lớp hoạt quang PCBM bị ảnh hưởng mạnh độ dầy màng Điều cho thấy, điều chỉnh độ dày lớp hoạt quang để thay đổi đặc tính linh kiện Bên cạnh đó, nhận thấy MSE suy giảm nhanh chóng bề mặt biên PCBM Ca Chính vậy, coi mặt tiếp xúc PCBM/Ca bề mặt biên bên linh kiện Từ hình 3.5 3.6, thấy rằng, bề mặt PEDOT/PCBM bề mặt biên hoạt động linh kiện Đa số exiton bị phân tách bề mặt Do việc mở rộng diện tích bề mặt giải pháp để gia tăng hiệu suất chuyển hóa linh kiện 3.4 Suy giảm lượng quang lớp hoạt quang Lớp hoạt quang thành phần quan trọng linh kiện phần lớn exiton sinh lớp Khảo sát suy giảm lượng ánh sáng lớp hoạt quang định tính đánh giá đặc tính linh kiện Nắng lượng ánh sáng tới cho tính tốn suy giảm quang linh kiện xác định điều kiện AM1.5 biểu diễn hình 3.7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 40 0.18 0.16 Light Intensity,W/cm2 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 300 400 500 600 Wavelength (nm) 700 800 Hình 3.7 Năng lượng mặt trời điều kiện AM1.5 Đường đặc tính suy giảm quang lớp vật liệu nhận cách sử dụng phương trình 2.24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 41 14000 350 nm 450 nm 550 nm 650 nm 750 nm Dissipated Ennergy mW/(sec-cm2) 12000 10000 8000 6000 4000 2000 120 140 160 180 200 220 Position in Device (nm) 240 260 Hình 3.8 Giản đồ suy giảm quang lớp PCBM Có thể nhận thấy quang tiêu hao lớp hoạt quang bị ảnh hưởng chi phối bước sóng Hơn nữa, nhận thấy, suy hao lượng chủ yếu diễn khu vực lớp quang hoạt Như thấy rằng, đa phần exiton sinh vùng trung tâm lớp quang hoạt Đây kết đáng ý lớp hoạt quang dầy, phần lớn exciton đến bề mặt biên PEDOT/PCBM để phân tách thành hạt tải vậy, làm giảm hiệu suất chuyển hóa linh kiện LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 42 3.5 Mật độ exiton tạo linh kiện Mật độ exciton tính tốn phương trình 2.30 biểu diễn hình 3.9 theo bước sóng 350, 450 550, 650 750 nm x 10 19 350 nm 450 nm 550 nm 650 nm 750 nm Generation rate /(sec-cm3) 2.5 1.5 0.5 120 140 160 180 200 220 Position in Device (nm) 240 260 Hình 3.9 Giản đồ mật độ exciton lớp hoạt quang PCBM linh kiện Kiểu thay đổi giản đồ mật độ exiton giống với kiểu giản đồ lượng suy hao Điều giải thích giả sử khơng có chuyển đổi quang thành nhiệt toàn lượng quang chuyển hóa thành lượng kích thích để tạo exciton nên hai đồ thị giống Với phổ ánh sáng mặt trời điều kiện AM1.5, giản đồ mật độ exciton theo vị trí tính tốn phương trình 3.28 thể hình 3.10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 43 x 10 21 4.5 Generation rate /(sec-cm3) 3.5 2.5 1.5 140 160 180 200 Position in Device (nm) 220 240 Hình 3.10 Giản đồ mật độ exciton lớp hoạt quang PCBM linh kiện PCBM Ca điều kiện chiếu sáng AM1.5 PEDOT 3.6 Tối ưu hóa độ dầy lớp hoạt quang Dựa theo nguyên lý dòng cực tối ưu hóa bề dày lớp hoạt quang linh kiện với điều kiện sau: - Cấu trúc linh kiện: Thủy tinh/ITO_110nm/PEDOT_25/PCBM/Ca_7nm/Al_200nm; - Chỉ thay đổi chiều dày màng PCBM; - Hiệu suất lượng tử nội IQE=100%; LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 44 Giản đồ miêu tả phụ thuộc mật độ dòng điện theo bề dày lớp quang hoạt thể hình 3.11 Maximized point Current Density (mA/cm2) 0 20 40 60 80 Layer thickness (nm) 100 Hình 3.11 Giản đồ mật độ dịng theo bề dày lớp hoạt quang PCBM điều kiện chiếu sáng AM1.5 Có thể thấy rằng, với độ dày khoảng 72nm, linh kiện sử dụng PCBM vật liệu quang hoạt cho mật độ dòng lớn Phép tối ưu thực với linh kiện sử dụng vật liệu P3HT:PCBM blend DCB làm vật liệu hoạt quang Kết hình 3.12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 45 12 Current Density (mA/cm2) 10 Maximized Point 0 20 40 60 80 Layer thickness (nm) 100 120 140 Hình 3.12 Giản đồ mật độ dòng theo bề dày lớp hoạt quang P3HT:PCBM blend DCB điều kiện chiếu sáng AM1.5 Theo kết hình 3.13, dự đoán, linh kiện OPV sử dụng vật liệu P3HT:PCBM blend DCB cho cực đại dịng điện ngồi bề dày lớp hoạt quang khoảng 80nm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 46 Kết Luận Dựa vào kết mơ phỏng, kích thước lớp cấu trúc pin tối ưu hóa Thơng số tính chất quang vật liệu hoạt quang dạng acceptor: Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (viết tắt PEDOT) dạng donor: [6,6]-phenyl-C61 –butyric acid (viết tắt PCBM) sử dụng mơ tối ưu hóa Phương pháp sai phân hữu hạn sử dụng để giải phương trình khuếch tán exciton triển khai tính toán suy hao lượng quang pin pin chế độ làm việc Mật độ cường độ dòng exiton qua bề mặt biên tiếp xúc lớp màng tính tốn Trên sở kết tính tốn, độ dầy tối ưu lớp màng PCBM xác định 72 nm tương ứng Và ta thay lớp hoạt quang PCBM lớp hỗn hợp hoạt quang P3HT:PCBM blend DCB xác định độ dày tối ưu lớp hỗn hợp hoạt quang 80 nm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyen Duc Nghia cộng sự, Đề tài “Nghiên cứu chế tạo pin mặt trời hữu cơ”, Đề tài cấp Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2009-2010 Tiếng Anh [2] A Boudrioua, P A Hobson, B Matterson, I D W Samuel, W.L Barnes, Synth Metas., 111, 545, (2001) [3] A D’ Esormeaux, J J Max, and R M Leblanc Photovoltaic and Electrical Properties of Al/Langmuir-Blodgett films/Ag Sandwich Cells Incorporating Either Chlorophyll a, Chlorophyll b, or Zinc Porphyrin Derivative Journal of Physical Chemistry, 97:6670, 1993 [4] A K Ghosh and T Feng Merocyanine organic solar cells Journal of Applied Physics, 49:5982, 1978 [5] A N Safonova, M Joryb, B.J Matterson, J.M Luptona, M.G Salt, J A E Wasey, W L Barnes, I D W Samuel, Synth Mets., 116, 145, (2001) [6] C H Lee, G Yu, D Moses and A.J Heeger, Phys.Rev B, 49, 2396 (1994) [7] C W Tang and A C Albrecht Photovoltaic Effects of MetalChlorophyll-a-Metal Sandwhich Cells Journal of Chemical Physics, 62:2139, 1975 [8] Chau V Dinh, M Kubouchi el al, Study on degradation behavior of a modified polyethylene (sPE)-lining plasted steel substrate exposed to hydrochloric acid solution environment, J Sci and Eng CORROSION, 64:666, 2008 [9] D Kearn and M.Calvin Photovoltaic Effect and Photoconductivity in Laminated Organic Systems Journal of Chemical Physics, 29:950, 1958 [10] G.H Wannier,Phys Rev., 52, 191(1937) [11] H B DeVore Spectral Distribution of Photoconductivity Physical Review, 102:86, 1956 [12] H B DeVore Spectral Distribution of Photoconductivity Physical Review, 102:86, 1956 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 48 [13] http://www refractiveindex.info/?group=METALS&material=Aluminium [14] Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Second Assessment Report - Climate Change 1995, (1995) [15] J Cornil, A.J Heeger, and J.L Bredas, Chem Phys.Lett 272, 463 (1997) [16] J J M Halls and R H Friend, Synth Met 85, 1307 (1996) [17] J J M Halls, C A Walsh, N C Greeham, E A Marseglia, R H Friend, S C Moratti, and A B Holmes Efficient photodiodes from interpenetrating polymer networks Nature, 376:498, 1995 [18] J J M Halls, K Pichler, R H Friend, S C Morattiand A B Holmes, Appl Phys Lett 68, 3120 (1996) [19] J Lund, R Røge, R Petersen, T Larsen, “Polymer Solar Cells” (2006) [20] J P Wolfe and A Mysyrowicz, Sci Ameri., 250 No.3, 70 (1984) [21] K C Kao and W Hwang, Electrical Transports in Solids - with Particular Reference to Organic Semiconductors, Pergamon Press, Oxford (1981) [22] K Y Law, Chem Rev 93, 449,(1993) [23] L A A Pettersson, L S Roman, O Inganas, J App Phys., Vol 86, No 1, 487, (1999) [24] M Chandross, S Mazumdar, S Jeglinski, X.Wei Z.V Vardeny, E.W Kwock and T.M Miller, Phys.Condens.Matter 6, 1379 (1994) [25] M.A Green Silicon Solar Cells Advanced Principles and Practice, University of New South Wales, Sydney, (1995) [26] N F Mott, Trans Faraday Soc., 34 500 (1938) [27] P Benett, Earth: The Incredible Recycling Machine”, Wayland (Publishers) Ltd, East Sussex (1993) [28] R H Friend, G J Denton, J J M Halls, N T Harrison, A B Holmes, A Koehler, A Lux, S C Moratti, K Pichler, N Tessler and K Towns, Synth Met 84, 463 (1997) [29] R H Friend, G J Denton, J J M Halls, N T.Harrison, A B Holmes, A Koehler, A Lux, S C.Moratti, K Pichler, N Tessler, K Towns and H F Wittmann, Solid State Communications 102, 249 (1997) [30] R Könnenkamp et al,Phys Rev B, Vol 60, No 16, 11804 (1999) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... TUYẾT LAN MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HĨA PIN MẶT TRỜI HỮU CƠ CẤU TRÚC NANƠ ĐA LỚP Chuyên ngành: Vật liệu linh kiện Nanô Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ NGƯỜI... exiton cấu trúc đa lớp cấu trúc tổ hợp với điều kiện biên khác - Mơ q trình suy giảm lượng quang pin cấu trúc pin - Mô phân bố điện trường bên pin lớp vật liệu pin - Giải thích tối ưu hóa bề dầy lớp. .. tiếp theo, cấu trúc khác OSCs thảo luận 1.3 Các loại khác pin mặt trời hữu 1.3.1 Pin mặt trời đơn lớp Tương tự pin mặt trời vô cơ, loại pin hữu phổ biến thường thấy pin mặt sử dụng vật liệu quang