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Enhancing light absorption for organic solar cells using front ITO nanograting and back ultrathin Al layer

Chinese Physics B 2021年第10期30卷 334-341页

作者： Li Zhang Wei-Ning Liu Yan-Zhou Wang Qi-Ming Liu Jun-Shuai Li Ya-Li Li De-Yan He Key Laboratory of Special Function Materials&Structure Design of the Ministry of Education Lanzhou UniversityLanzhou 730000China School of Physical Science&Technology Lanzhou UniversityLanzhou 730000China School of Materials&Energy Lanzhou UniversityLanzhou 730000China

To address the discrepancy between carrier collection and light absorption of organic solar cells caused by the limited carrier mobility and optical absorption coefficient for the normally employed organic photoactive layers,a light management structure composed of a front indium tin oxide(ITO)nanograting and ultrathin Al layer inserted in between the photoactive layer and the electron transport layer(ETL)is *** to the antireflection and light scattering induced by the ITO nanograting and the suppression of light absorption in the ETL by the inserted Al layer,the light absorption of the photoactive layer is significantly enhanced in a spectral range from 400 nm to 650 nm that also covers the main energy region of solar irradiation for the normally employed active materials such as the P3HT:PC_(61)BM *** simulation results indicate that comparing with the control device with a planar configuration of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC_(61)BM(80-nm thick)/ZnO/Al,the short-circuit current density and power conversion efficiency of the optimized light management structure can be improved by 32.86%and 34.46%.Moreover,good omnidirectional light management is observed for the proposed device *** to the fact that the light management structure possesses the simple structure and excellent performance,the exploration of such a structure can be believed to be significant in fabricating the thin film-based optoelectronic devices.

关键词： light management structures ITO nanograting organic solar cells thin film-based optoelectronic devices

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