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Quantifying Recombination Losses during Charge Extraction in Bulk Heterojunction Solar Cells Using a Modified Charge Extraction Technique

材料科学 电场 电荷(物理) 萃取(化学) 空间电荷 载流子 异质结 电荷密度 重组 光电子学 分析化学(期刊) 电子 原子物理学 物理 化学 色谱法 基因 量子力学 生物化学
作者
Brendan Wright,Yukihiro Nakajima,Tracey M. Clarke,Kouichi Okuda,Heikki Paananen,Attila J. Mozer,Shogo Mori
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:7 (11) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/aenm.201602026
摘要

A variety of charge extraction (CE) techniques have been developed to measure charge density and recombination coefficients in bulk heterojunction solar cells. Charge recombination during charge extraction as a major limitation of this method has not been systematically quantified. This study reports CE measurements using a newly designed fast switch, which enables the application of a reverse bias to the solar cells facilitating charge extraction. With applied reverse bias, more than 40% increase in the extracted charge is obtained in solar cells with thicker active layers or with fast recombination. The measured charge carrier lifetime increases by up to a factor of three at sufficiently high applied biases (up to 8 V), suggesting significant errors in CE measurements without applied bias. The increased extracted charges with increasing applied bias are attributed to a combination of three cases: (i) slightly faster charge extraction due to the larger electric field; (ii) increased charge extraction rate at high light intensities when the transients are space charge disturbed; (iii) increased charge separated lifetime during charge extraction attributed to the spatial separation of the electron and hole density due to the applied electric field.
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