Krūvininkų gaudyklės kaip krūvio pernašos būsenos erdvinėse įvairiatarpėse P3HT:PCBM saulės elementų struktūrose

Anotacija

Organinių medžiagų, skirtų optoelektronikai, makroskopinius parametrus iš esmės lemia krūvininkų pernašos savybės, tokiu būdu paveikdamos ir kuriamų prietaisų funkcionalumą bei efektyvumą. Todėl organinių medžiagų inžinerija bei prietaisų kūrimo ir tobulinimo perspektyvos priklauso nuo fundamentinių žinių, sukauptų tiriant krūvio pernašą ir su ja susijusius reiškinius. Buvo tiriama krūvininkų pernaša ir pagavimas P3HT:PCBM aktyviajame mišinyje, skirtame organinių fotovoltinių elementų gamybai. Tirtųjų struktūrų energijos konversijos efektyvumas siekė 3,7 proc., o apšviestų 1,5 AM spektro šviesa elementų voltamperinių charakteristikų užpildos faktorius viršijo 68 proc. Nustatėme, jog, nepaisant šių palyginti neblogų kiekybinių rodiklių, krūvininkų pernašą stipriai veikia jų pagavimas. Įvertinus gaudyklių parametrus, gauta aktyvacijos energija, siekianti 0,18 eV, o gaudyklių tankis buvo 10²⁰–7⋅10²¹ cm^–3. Esant tokiam dideliam šių būsenų tankiui, jos gali elgtis kaip krūvio pernašos būsenos, lemiančios krūvininkų judrį. Srovės kitimas bandiniuose buvo analizuojamas atsižvelgiant ir į krūvininkų šiluminę aktyvaciją iš gaudyklių, ir į jų judrio kitimą, nusakomą Gauso netvarkos modeliu. Paaiškėjo, jog judrio parametrai, gauti ir analizuojant šiluma skatinamųjų srovių priklausomybes, ir tiesiogiai matuojant judrį, sutampa.