ORGANIC SOLAR CELL MATERIALS AND ACTIVE LAYER DESIGNS-IMPROVEMENTS WITH CARBON NANOTUBES: A REVIEW

"Organic solar cell materials and active layer designs—improvements with carbon nanotubes: a review". B. Ratier, J. -M. Nunzi, M. Aldissi, T. M. Kraft, E. Buncel. POLYMER INTERNATIONAL 61, 342 (2012). DOI: 10.1002/pi.3233

Organic solar cells offer an opportunity to diversify renewable energy sources owing to their low technological cost. They are amenable to large surfaces and can easily be integrated into buildings. It is necessary, however, to improve their energy efficiency and durability for the development of a sustainable technology. In these devices, photovoltaic conversion is based on the separation of photogenerated charges at an interface between electron donor and acceptor materials, which imposes some constraints on the photoactive layer of the cells. In this paper, which includes some of our studies, we address optimization of the active layer: absorption and exciton dissociation steps, the open-circuit voltage and the active layer morphology. A promising direction proposed to improve the active layer morphology and cell efficiency is the incorporation of highly anisotropic nanoparticles such as carbon nanotubes, which may facilitate charge transport to the electrodes. Dispersion and orientation of the nanotubes in the organic matrix are discussed and we suggest an ideal model polymer solar cell which will maximize performance of the cells by using carbon nanotubes in the active layer.

Las celdas solares orgánicas ofrecen una oportunidad para diversificar las fuentes de energía renovable debido a su bajo costo tecnológico. Las celdas solares orgánicas son susceptibles de fabricarse en amplias superficies y pueden se integradas a los edificios fácilmente. Es necesario, sin embargo, para el desarrollo de tecnología sustentable, mejorar su eficiencia energética y su durabilidad. En estos dispositivos, la conversión fotovoltaica se basa en la separación de cargas fotogeneradas en la interfaz entre los materiales donadores y aceptores de electrones, lo cual impone restricciones a la capa fotoactiva de las celdas. En este trabajo, que incluye algunos estudios de los autores, se resalta la optimización de la capa activa: pasos de absorción y de disociación de excitones, voltaje a circuito abierto y morfología de la capa activa. Se propone un camino prometedor, para la mejora de la morfología de la capa activa y de la eficiencia de la celda, que consiste en la incorporación de nanopartículas altamente anisotrópicas, como lo son los nanotubos de carbono, los cuales pueden facilitar el transporte de carga hacia los electrodos. Se discuten la dispersión y la orientación de los nanotubos en la matriz orgánica y se sugiere un modelo idealizado de una celda solar polimérica con el cual se maximizará el desempeño de las celdas, usando nanotubos de carbono como capa activa.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pi.3233/abstract