CuI sebagai pengangkut lohong dalam lapisan aktif untuk sel suria organik terbalik di bawah cahaya luar dan dalam bangunan

Abstract

Kuprum iodida (CuI) telah banyak digunakan sebagai konduktor lohong dalam sel suria organik jenis terbalik kerana sifatnya sebagai pengangkut lohong dan penghalang elektron yang efisien. Namun, penggunaan dan pengoptimuman parameter bahan ini masih jarang dikaji terutamanya bagi aplikasi cahaya dalam bangunan. Kajian ini melaporkan kesan penggunaan CuI sebagai lapisan pengangkut lohong dan komponen tambahan dalam lapisan aktif terhadap prestasi fotovoltaik sel suria organik jenis terbalik untuk aplikasi cahaya luar dan dalam bangunan. Peranti yang digunakan adalah berasaskan florin timah oksida (FTO)/zink oksida (ZnO)/poli (3-heksilthiofena-2,5-dil) (P3HT): (6,6)-fenil-C61 butrik asid metal ester (PCBM)/argentum (Ag). FTO bertindak sebagai katod, ZnO sebagai lapisan pengangkut elektron, P3HT dan PCBM masing masing sebagai penderma dan penerima elektron dan Ag sebagai anod. Objektif pertama kajian ini tertumpu pada CuI sebagai lapisan pengangkut lohong dengan mengkaji kesan kepekatan larutan penyediaan CuI yang berbeza iaitu 1, 5, 10 dan 20 mg/mL ke atas prestasi fotovoltaik peranti. Lapisan pengangkut lohong CuI dimendapkan ke atas permukaan lapisan aktif P3HT:PCBM yang hidrofobik menggunakan kaedah salutan berputar. Hasil kajian menunjukkan bahawa kepekatan optimum larutan penyediaan CuI diperoleh pada 5 mg/mL bagi kedua-dua aplikasi pencahayaan luar dan dalam bangunan, dan prestasi peranti secara keseluruhan bagi aplikasi dalam bangunan adalah lebih baik daripada aplikasi luar. Kajian diteruskan lagi dengan mengkaji kesan penambahan CuI ke dalam lapisan aktif P3HT:PCBM. Lapisan aktif ditambah CuI dengan kepekatan penambahan CuI yang berbeza (3, 6, 9 dan 12 bt%) dimendapkan di antara lapisan ZnO dan Ag. Peranti dengan penambahan CuI 9 bt% didapati memberi nilai kecekapan penukaran kuasa (PCE) peranti yang tertinggi di bawah kedua-dua keadaan cahaya hasil daripada pergerakan dan pengumpulan lohong ke elektrod Ag yang efektif melalui rangkaian tambahan yang disediakan oleh zarah CuI. Akhir sekali, kesan pengoptimuman kepekatan larutan penyediaan lapisan P3HT:PCBM:CuI turut dikaji menggunakan kepekatan 12.5, 16.7, 25 dan 50 mg/mL. Hasil kajian menunjukkan kepekatan optimum larutan penyediaan lapisan aktif ditambah CuI di bawah cahaya luar dan dalam bangunan adalah berbeza. Di bawah cahaya luar piawai, larutan lapisan aktif dengan kepekatan 25 mg/mL memberikan nilai PCE tertinggi iaitu 2.5 ± 0.3% kerana kadar penggabungan semula cas yang rendah. Bagi aplikasi cahaya dalam bangunan, kepekatan larutan lapisan aktif yang tinggi iaitu 50 mg/mL menunjukkan prestasi terbaik dengan nilai PCE 7.5 ± 0.7%. Kepekatan larutan lapisan aktif yang tinggi menghasilkan filem lapisan aktif yang tebal yang menyumbang kepada penyerapan foton dan penghasilan eksiton yang banyak.