SCOPUS
SCIE
Self-assembled, highly crystalline porous ferroelectric poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) interlayer for Si/organic hybrid solar cells
저자
Kang, Sung Bum ; Jeong, Myeong Hoon ; Choi, In Young ; Sohn, So-Dam ; Kim, Su Han ; Shin, Hyung-Joon ; Park, Won Il ; Shin, Jae Cheol ; Song, Myoung Hoon ; Choi, Kyoung Jin
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
243-250(8쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Ferroelectric polymers can effectively improve the photovoltaic performance of solar cells, inducing an electric field to promote the dissociation of electron-hole pairs, with the thus generated charges collected from open pores. Since such performance enhancement requires materials with a unique porous crystalline structure, we herein present a novel route to highly crystalline and porous poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) thin films utilizing a <I>modified</I> breath figure method based on spin coating. The key feature of the above method is the addition of small amounts of water to the acetone/P(VDF-TrFE) solution to produce porous ferroelectric thin films which have significantly higher crystallinity values than nanostructures or films prepared by other methods. Furthermore, <I>n</I>-Si / poly(3,4-ethylene dioxy thiophene):poly(styrene sulfonate) hybrid solar cells with porous P(VDF-TrFE) interlayers are demonstrated to exhibit spontaneous polarization sufficient for increasing their open circuit voltages and fill factors. Finite-difference time-domain simulation reveals that the electric field due to the above spontaneous polarization increases the built-in electric field of the Schottky junction between <I>n</I>-Si and poly(3,4-ethylene dioxy thiophene):poly(styrenesulfonate) and reduces the reverse leakage current of the Schottky diode. Thus, the organic ferroelectric thin films with controlled porosity proposed in this study are well suited for a broad range of optoelectronic applications.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> High crystalline and self-assembled porous thin films are fabricated by simple and facile method. </LI> <LI> The addition of small amounts of water to the acetone/P(VDF-TrFE) solution to produce porous ferroelectric thin films. </LI> <LI> Photovoltaic parameters are enhanced due to spontaneous polarization of the P(VDF-TrFE) interlayer. </LI> <LI> FDTD simulation reveals that the spontaneous polarization increases the built-in electric field of solar cells. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>Self-assembled porous ferroelectric Poly(Vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) thin films are fabricated using a simple spin coating method. The prepared ferroelectric porous thin films enable the application in poly(3,4- ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) / n-Si hybrid solar cells. The power conversion efficiency of optimized device is 10% higher than the device without the ferroelectric layer. The mechanism responsible for the enhanced performance of PEDOT:PSS / P(VDF-TrFE) / n-Si hybrid solar cells is clarified based on finite-difference time-domain simulations.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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