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Morphological and micro-structural interface characterization in multilayer inverted polymer-fullerene bulk heterojunction solar cells

Authors :
A. Jouane
Yaroslav Odarchenko
Reda Moubah
Rodrigue Lardé
H. Lassri
Guy Schmerber
Yves-Andre Chapuis
Youssef Jouane
Dimitri A. Ivanov
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Institut d'Electronique du Solide et des Systèmes (InESS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
InESS
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube)
Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg)
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Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
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Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
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Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Source :
Solar Energy Materials and Solar Cells, 4th International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), Marrakech, Maroc, 14-17 novembre 2016, 4th International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), Marrakech, Maroc, 14-17 novembre 2016, Nov 2016, Marrakech, France. pp.258-265, ⟨10.1016/j.solmat.2017.06.044⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

Inverted polymer solar cells based on P3HT/PCBM bulk heterojunction were prepared on flexible polyethylene naphthalate (PEN) substrate. The effect of annealing of the PEN/ITO/ZnO multilayer and ZnO/P3HT:PCBM on the structural, morphological, photophysical and photovoltaic properties was investigated and scrutinized directly on the OPV devices using atom probe tomography (APT), scanning electron microscopy (SEM) and microfocus X-ray techniques. We carried out a 3D reconstruction of the interfaces of the multilayer containing PEN/ITO, ZnO/ITO and P3HT:PCBM/ZnO to address the interface micro-structure and its influence on the morphology of the photoactive film. The analyses show that the morphology of the interfaces is affected by the structure of each layer of the BHJ devices causing orientation of P3HT crystals with PCBM aggregates and ZnO, which in turn leads to a significant change of the charge transport across each layer and therefore photovoltaic performances.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
Solar Energy Materials and Solar Cells, 4th International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), Marrakech, Maroc, 14-17 novembre 2016, 4th International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), Marrakech, Maroc, 14-17 novembre 2016, Nov 2016, Marrakech, France. pp.258-265, ⟨10.1016/j.solmat.2017.06.044⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....60cf3190ce484e4c578d0e779d1bb143
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2017.06.044⟩