Numerical Study on Open-Circuit Voltage of Single Layer Organic Solar Cells with Schottky Contacts: Effects of Molecular Energy Levels, Temperature and Thickness

We numerically investigate the effects of the exciton generation rate G, temperature T, the active layer thickness d and the position of LUMO level EL related to the cathode work function Wc at a given energy gap on the opencircuit voltage Voc of single layer organic solar cells with Schottky contact. It is demonstrated that open-circuit voltage increases concomitantly with the decreasing cathode work function Wc for given anode work functions and exciton generation rates. In the case of given cathode and anode work functions, the open-circuit voltage first increases with the exciton generation rate and then reaches a saturation value, which equals to the builtin voltage. Additionally, it is worth noting that a significant improvement to Voc could be made by selecting an organic material which has a relative high LUMO level （low ｜EL｜ value）. However, Voc decreases as the temperature increases, and the decreasing rate reduces with the enhancement of exeiton generation rate. Our study also shows that it is of no benefit to improve the open-circuit voltage by increasing the device thickness because of an enhanced charge recombination in thicker devices.     

有机半导体的物理掺杂理论

基于最低未被占据分子轨道（LUMO）和最高被占据分子轨道（HOMO）的高斯态密度分布与载流子在允许量子态中的费米-狄拉克（Fermi-Dirac）分布,提出有机半导体中物理掺杂的理论模型;研究了掺杂浓度、温度和禁带宽度对载流子浓度的影响,并与一些报道的实验结果做了比较.研究发现无论是否掺杂,温度升高时,有机半导体中的载流子浓度都会增大,并且随温度倒数的线性减小而指数增大;对于本征有机半导体,载流子浓度随禁带宽度的增大而指数下降,随高斯分布宽度的平方指数增加;对杂质和主体不同能级关系的掺杂情形下掺杂浓度对载 关键词： 有机半导体 掺杂 高斯态密度 载流子浓度     

迁移率对单层有机发光器件中复合率分布的影响

以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合率分布.结果表明:当两种载流子的迁移率相同实现平衡注入,并且当空穴和电子的复合为Langevin型时,复合率的分布曲线相当理想,参与复合的空穴和电子总量远大于其他情况,由此器件的发光性能也得到更大的优化.     

阴极功函数和激子产生率对肖特基接触单层有机太阳能电池开路电压的影响研究

运用数值方法系统研究了阴极功函数,激子产生率和温度对肖特基接触单层有机太阳能电池开路电压的影响,分析了开路电压条件下有机太阳能电池有机层内载流子和电场的分布.结果表明在阳极功函数一定时开路电压随着阴极功函数（W_c）的降低而增大,当W_c接近有机材料的最低未被占据分子轨道（LUMO）能级时开路电压不再增大而达到一个饱和值,饱和开路电压随激子产生率的提高而增大;对于给定的阳极和阴极功函数,开路电压随激子产生率的提高而增大并在激子产生率达到一 关键词： 开路电压 温度 阴极功函数 单层有机太阳能电池     

有机体异质结太阳能电池的数值分析

介绍了一种有机体异质结太阳能电池的数值模拟方法,模型使用Onsager提出的成对复合理论,并结合了完善的无机半导体理论而提出来的,其结果与实验结果符合较好,证明了模型的正确性.在此基础上分析了器件的内建电场与工作温度对器件性能的影响,以及影响器件光电流的主要因素. 关键词： 有机太阳能电池 体异质结 数值分析