The branch of electronics that uses an organic solar cell or conductive organic polymers in order to yield electricity from sunlight is called photovoltaic. Regarding this crucial issue, an artificial intelligence-based predictor is presented to investigate the vibrational behavior of the organic solar cell. In addition, the generalized differential quadrature method (GDQM) is utilized to extract the results. The validation examination is done to confirm the credibility of the results. Then, the deep neural network with fully connected layers (DNN-FCL) is trained by means of Adam optimization on the dataset whose members are the vibration response of the design-points. By determining the optimum values for the biases along with weights of DNN-FCL, one can predict the vibrational characteristics of any organic solar cell by knowing the properties defined as the inputs of the mentioned DNN. To assess the ability of the proposed artificial intelligence-based model in prediction of the vibrational response of the organic solar cell, the authors monitored the mean squared error in different steps of the training the DNN-FCL and they observed that the convergency of the results is excellent.
Dong Hwan Yun;Gwang Yong Shin;Yun Hye Jung;YeongWoo Ha;Gi-Hwan Kim
Current Photovoltaic Research
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v.11
no.3
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pp.79-86
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2023
As we strive to mitigate the environmental impact caused by the use of fossil fuels, the exploration of alternative energy sources has gained significant attention. Solar energy, in particular, has emerged as a promising solution due to its eco-friendly nature and virtually limitless availability. Among the various types of solar cells that harness this abundant energy source, organic solar cells have garnered considerable interest. Organic solar cells feature a photo-active layer composed of organic semiconductors, offering a range of appealing advantages such as cost-effectiveness, flexibility, translucency, and the ability to produce customizable colors. However, the commercialization of organic solar cells has been impeded by certain challenges, notably their relatively low efficiency and stability. To overcome these obstacles and pave the way for wider adoption, researchers have been exploring innovative approaches, including the implementation of ternary blend organic solar cells. This strategy involves introducing a third component into the photo-active layer alongside the organic semiconductors, with the aim of enhancing the overall performance of the solar cell. In this paper, we delve into the issues associated with organic solar cells and focus on one potential solution: ternary blend organic solar cells. Specifically, we examine the application of this approach to PM6:Y6, which stands as one of the most popular combinations of organic semiconductors. By investigating the potential of ternary blends, particularly utilizing PM6:Y6, we aim to accelerate the commercialization of organic solar cells.
Park, So-Hyun;Kang, Hak-Su;Senthilkumar, Natarajan;Park, Dae-Won;Choe, Young-Son
Polymer(Korea)
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v.33
no.3
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pp.191-197
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2009
We have investigated the effect of strong p-type organic semiconductor $F_4$-TCNQ-doped CuPc hole transport layer on the performance of p-i-n type bulk heterojunction photovoltaic device with ITO/PEDOT:PSS/CuPc: $F_4$-TCNQ(5 wt%)/CuPc:C60(blending ratio l:l)/C60/BCP/LiF/Al, architecture fabricated via vacuum deposition process, and have evaluated the J-V characteristics, short-circuit current ($J_{sc}$), open-circuit voltage($V_{oc}$), fill factor(FF), and power conversion efficiency(${\eta}_e$) of the device. By doping $F_4$-TCNQ into CuPc hole transport layer, increased absorption intensity in absorption spectra, uniform dispersion of organic molecules in the layer, surface uniformity of the layer, and enhanced injection currents improved the current photovoltaic device with power conversion efficiency(${\eta}_e$) of 0.16%, which is still low value compared to silicone solar cell indicating that many efforts should be made to improve organic photovoltaic devices.
Two novel quinacridone (QNC) dyes with thiophene or benzene-conjugated bridge and cyanoacrylic acid acceptor were first designed and synthesized for use in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The absorption spectra, electrochemical and photovoltaic properties of these dyes were investigated. Under simulated AM 1.5G irradiation conditions, the solar cell based on the quinacridone dye containing thiophene as a bridge unit had a short-circuit photocurrent density of 8.51 $mA{\cdot}cm^{-2}$, an open-circuit voltage of 643.6 mV, and a fill factor of 0.70, corresponding to an overall conversion efficiency of 3.86%.
Hybrid composite membranes were prepared by coating poly(ethylene oxide) and $SiO_2$ particles onto the porous polypropylene nonwoven matrix. Gel polymer electrolytes prepared by soaking the hybrid composite membranes in an organic electrolyte solution exhibited ionic conductivities higher than $1.1{\times}10^{-3}Scm^{-1}$ at room temperature. Dyesensitized solar cell (DSSC) employing the hybrid composite membrane with PEO and 10 wt % $SiO_2$ exhibited an open circuit voltage of 0.77 V and a short circuit current of 10.78 $mAcm^{-2}$ at an incident light intensity of 100 $mWcm^{-2}$, yielding a conversion efficiency of 5.2%. DSSC employing the hybrid composite membrane showed more stable photovoltaic performance than that of the DSSC assembled with liquid electrolyte.
Jung, Mi Ran;Lee, Jeong Gwan;Kim, Sang Ah;Kim, Jae Hong
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2011.05a
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pp.120.2-120.2
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2011
The improvement of solar energy-to-electricity conversion efficiency has continued to be an important research area of dye-sensitized solar cells (DSSCs). The mechanism of DSSCs is based on the injection of electrons from the photoexcited dye into the conduction band of nanocrystalline TiO2 or ZnO. Thus, the electronic structures, such as HOMO, LUMO, and HOMO-LUMO band gaps of dye moleculed in DSSC are deeply related to the electron transfer by photoexcitation and redox potential. Organic dyes, because of their many advantages, such as high molar extinction coefficients, convenience of customized molecular design for desired photophysical and photochemical properties, inexpensiveness with no transition metals contained, and environment-friendliness, are suitable as photosensitizers for DSSC. We believe that practically useful organic dye photosensitizers can be produced by exploiting electron donor/acceptor system with proper length of ${\pi}$-conjugation in a chromophore to control the absorption wavelength and enhance the photovoltaic performance. In this research, We designed and synthesized organic dyes also investigated the photoelectrochemical properties of a series of ionic dyes in DSSCs.
Organic solar cells have attracted extensive attention as a promising approach for cost-effective photovoltaic devices. However, organic solar cell has disadvantage of low power conversion efficiency in comparison with other type of solar cell, due to the recombination ratio of hole and electron is too large in the active layer. Thus we have change the surface structure of PEDOT:PSS layers to improve the current density by colloidal lithography method using various-size of polystyrene sphere. The two types of coating method were applied to fabricate the different pattern shape and height, such as spin coating and drop casting. Using the organic solvent, we easily eliminate the PS sphere and could make the varied pattern shapes by controlling the wet etching time. Also we have measured the electrical properties of patterned PEDOT:PSS film to check whether it is suitable for organic photovoltaics.
Currently, the alternative energy is one of the critical issues because of exhaustion of petroleum resources and its high cost. The solar cell is considered as the one of the promising alternative energy. And the solar cell can be classified to inorganic solar cell and organic solar cell. Although the efficiency of organic solar cell is very lower than the that of inorganic solar cell, organic solar cells have many advantages including low process cost, high transmittance, color variation, and flexibility. For these reasons, organic solar cells have the potential in low cost solar cell market that is challenging for inorganic solar cells. Recent researches of organic solar cell is concentrating on enhancement of efficiency, lifetime, and stability to order to commercially use. Working principles and the development issues of organic solar cells are discussed in this paper.
Kim, Ji-Hoon;Song, Chang Eun;Kang, In-Nam;Shin, Won Suk;Zhang, Zhi-Guo;Li, Yongfang;Hwang, Do-Hoon
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.35
no.5
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pp.1356-1364
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2014
A new conjugated copolymer, poly{4,8-bis(triisopropylsilylethynyl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-alt-4,7- bis(5-thiophen-2-yl)-5,6-difluoro-2-(heptadecan-9-yl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole} (PTIPSBDT-DFDTBTz), is synthesized by Stille coupling polycondensation. The synthesized polymer has a band gap energy of 1.9 eV, and it absorbs light in the range 300-610 nm. The hole mobility of a solution-processed organic thin-film transistor fabricated using PTIPSBDT-DFDTBTz is $3.8{\times}10^{-3}cm^2V^{-1}s^{-1}$. Bulk heterojunction photovoltaic cells are fabricated, with a conventional device structure of ITO/PEDOT:PSS/polymer:$PC_{71}BM$/Ca/Al ($PC_{71}BM$ = [6,6]-phenyl-$C_{71}$-butyric acid methyl ester); the device shows a power conversion efficiency (PCE) of 2.86% with an open-circuit voltage ($V_{oc}$) of 0.85 V, a short-circuit current density ($J_{sc}$) of 7.60 mA $cm^{-2}$, and a fill factor (FF) of 0.44. Inverted photovoltaic cells with the structure ITO/ethoxylated polyethlyenimine/ polymer:$PC_{71}BM/MoO_3$/Ag are also fabricated; the device exhibits a maximum PCE of 2.92%, with a $V_{oc}$ of 0.89 V, a $J_{sc}$ of 6.81 mA $cm^{-2}$, and an FF of 0.48.
We have investigated the effect of rubrene-doped CuPc hole transport layer on the performance of p-i-n type bulk hetero-junction photovoltaic device with a structure of ITO/PEDOT:PSS/CuPc: rubrene/CuPc:C60(blending ratio 1:1)/C60/BCP/Al and have evaluated the current density-voltage(J-V) characteristics, short-circuit current($J_{sc}$), open-circuit voltage($V_{oc}$), fill factor(FF), and energy conversion efficiency(${\eta}_e$) of the device. By rubrene doping into CuPc hole transport layer, absorption intensity in absorption spectra decreased. However, the performance of p-i-n organic type bulk hetero-junction photovoltaic device fabricated with crystalline rubrene-doped CuPc was improved since rubrene shows higher bandgap and hole mobility compared to CuPc. Increased injection currents have effected on the performance improvement of the present device with energy conversion efficiency(${\eta}_e$) of 1.41%, which is still lower value compared to silicone solar cell and many efforts should be made to improve organic photovoltaic devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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