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Title: Metallic oxides, sulfides, and carbon-based materials as hole extracting layers in organic photovoltaic devices
Authors: Palma Cando, Alex Uriel
Frontana Uribe, Bernardo Antonio
Anrango Camacho, Cinthya Anabel
Keywords: Celdas solares orgánicas
Capas de extracción de agujeros
Eficiencia
Estabilidad
Óxidos metálicos
Sulfuros metálicos
Nanocarbonos
Organic solar cells
Hole extracting layers
Efficiency
Stability
Metal oxides
Metal sulfides
Nanocarbon materials
Issue Date: Apr-2021
Publisher: Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay
Abstract: La mayor parte de la generación de energía utiliza combustibles fósiles, que liberan gases nocivos de dióxido de carbono a la atmósfera terrestre. Una alternativa sostenible y rentable para satisfacer la demanda energética de la población humana son las celdas solares orgánicas (OSCs por sus siglas en inglés). Dentro de los avances en los OSCs, el desarrollo de materiales de interfaz eficientes y estables es importante para lograr un alto rendimiento, estabilidad a largo plazo, bajos costos y una aplicabilidad más amplia. Los materiales inorgánicos y aquellos a base de carbono muestran una función de trabajo adecuada, propiedades ópticas/electrónicas sintonizables, estabilidad a la humedad y fácil procesamiento de la solución, lo que los hace atractivos como capas extractora de agujeros (HELs por sus siglas en inglés) para OSCs. Esta revisión analiza el progreso reciente en óxidos metálicos, sulfuros metálicos y materiales a base de carbono como HELs en OSCs durante los últimos cinco años. Para facilitar la fabricación y la rentabilidad de las OSCs, se utilizan precursores procesados en solución para preparar HELs de óxidos metálicos (MoO3, WOx, VOx, NiOx, CuOx), sulfuros metálicos (MoS, WS, NiS, CuS) y nanocarbonos (GO, CNT, CQD). Actualmente, la investigación sobre los precursores en solución aún está en curso. Los esfuerzos en investigación y tecnología han optimizado los métodos de preparación y deposición. Las estrategias de dopaje, formación de compositos/híbridos, y modificaciones también han ajustado las propiedades ópticas/eléctricas de los óxidos metálicos, sulfuros metálicos y nanocarbonos como HELs para obtener OSCs eficientes y estables. Esta revisión destaca el impacto de la estructura, la composición y las condiciones de procesamiento de los materiales inorgánicos y nanocarbonos como HEL en las OSCs convencionales e invertidas. Estudios posteriores en la ingeniería de capas de interfaz y su relación con el mecanismo de movilidad de los agujeros son indispensables para mejorar la eficiencia de los OSCs.
Description: Most of the power generation uses fossil fuels, releasing harmful carbon dioxide gases into the Earth’s atmosphere. A sustainable and cost-effective alternative to fulfill the human population´s energy demand is organic solar cells (OSCs). Within OSC’s advancements, the development of efficient and stable interface materials is essential to achieve high performance, long-term stability, low costs, and broader applicability. Inorganic and carbon-based materials show a suitable work function, tunable optical/electronic properties, stability to the moisture presence, and facile solution processing, making them attractive as hole extracting layers (HELs) for OSCs. This review looks at the recent progress in metal oxides, metal sulfides, and nanocarbon materials as HELs in OSCs over the past five years. To facilitate the manufacture and profitability of OSCs, it uses solution-processed precursors for preparing HELs of metal oxides (MoO3, WOx, VOx, NiOx, CuOx), metal sulfides (MoS, WS, NiS, CuS), and nanocarbon materials (GO, CNTs, CQDs). Currently, research on precursors in solution is still underway. The endeavors in research and technology have optimized the preparation and deposition methods. Strategies of doping, composite/hybrid formation, and modifications have also tuned the optical/electrical properties of metal oxides, metal sulfides, and nanocarbon materials as HELs to obtain efficient and stable OSCs. This review highlights the impact of structure, composition, and processing conditions of inorganic and nanocarbon materials as HELs in conventional and inverted OSCs. Further studies in the engineering of interface layers and their relationship with the mechanism of hole mobility are highly needed to improve OSCs’ efficiency.
URI: http://repositorio.yachaytech.edu.ec/handle/123456789/308
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