بررسي كاربرد الكترودهاي نقره مبتني بر نانو حفره‌هاي پلاسمونيكي در سلول‌هاي خورشيدي ارگانيك بدون ITO

Investigating the Usage of Nanohole Array-Based Plasmonic Silver Electrodes in ITO-Free Organic Solar Cells

امروزه سلول‌هاي خورشيدي ارگانيك به علت ويژگي‌هايي همچون انعطاف‌پذيري، وزن سبك و قيمت ارزان مورد توجه بسياري قرار گرفته‌اند. با اين وجود، هنوز هم بازدهي اين سلول‌ها براي بسياري از كاربردهاي عملي نيازمند بهبود مي‌باشد. اينديوم تين اكسايد ماده متداول به عنوان الكترود در سلول‌هاي خورشيدي ارگانيك است كه از قابليت انعطاف و استحكام مكانيكي پاييني برخوردار است. همچنين ذخاير محدود اينديوم، توليد انبوه اين الكترودها را با مشكل مواجه مي‌سازد. در اينجا از آرايه‌اي از نانوحفره‌هاي متناوب پلاسمونيكي بر روي يك ورق نقره به عنوان الكترود در سلول‌هاي خورشيدي ارگانيك بدون ITO استفاده شده است. سلول خورشيدي حاصل با استفاده از شبيه‌سازي‌هاي مبتني بر روش تفاضل محدود در حوزه زمان به منظور افزايش جذب لايه فوتو اكتيو تا حدود 60 تا 75 درصد در گستره طول موجي 400 تا 600 نانومتر طراحي شده است. همچنين، استفاده از نقره در اين طرح منجر به كاهش هزينه ساختار و مناسب سازي آن براي سامانه هاي برداشت انرژي منعطف در مقياس گسترده خواهد شد.26

Nowdays, Organic solar cells (OSCs) have attracted great interest due to their low cost, light weight, and flexibility. However, their efficiencies still need to be improved for many practical applications. The most conventional electrode for OSCs is indium tin oxide (ITO) which does not present high flexibility and robust mechanical properties. Additionally, this material is not appropriate for mass production due to the limited indium reserves. Here, we have proposed nanohole array-based plasmonic silver electrodes in order to design ITO-free OSCs. Numerical simulations based on finite-difference time-domain (FDTD) method have been employed to minimize the reflectance of the OSC while increasing the photoactive layer absorption. The designed nanostructure is a great potential to realize large-area and flexible energy harvesting.