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Photogeneration and excitons distribution function in organic bulk heterojunction solar cells

V.I. Madogni 1,3, B. Kounouhéwa 2,3 and C.N. Awanou 3

1 Ecole Doctorale Sciences des Matériaux, EDSM, Université d’Abomey-Calavi, UAC/FAST, Bénin, République du Bénin.
2 Centre Béninois de la Recherche Scientifique et Technique, CBRST 03, 03 B.P. 1665 Cotonou, République du Bénin.
3 Laboratoire de Physique du Rayonnement, LPR, FAST-UAC 01, 01 B.P. 526 Cotonou, République du Bénin.

Abstract

In this work, the excitons distribution function in organic bulk heterojunction solar cells, at a depth z has been determined from solving the charge continuity equation, by exploiting the Laplace transform with an appropriate boundary conditions. Next, the influence of the electron-hole pair separation distance on the excitons dissociation probability, the internal quantum efficiency and the binding energy, has been studied. The simulated results show that the probability density of the carriers photogenerated depend on the generation rate, excitons dissociation and the charge carriers in the cells. The potential improvement of the internal quantum efficiency of charge generation depends on electron-hole pair separation distance, the excitons dissociation probability into free charges and depends strongly on the optical absorption of the photons in the active layer.

Résumé

Dans ce travail, la fonction de distribution des excitons dans les cellules solaires organiques à hétérojonction volumique, à une profondeur z a été déterminée à partir de la résolution de l’équation de continuité de charge, en exploitant la méthode de transformée de Laplace avec une condition aux limites appropriées. Ensuite, l’influence de la distance de séparation de la paire électron-trou sur la probabilité de dissociation des excitons, le rendement quantique interne et l’énergie de liaison a été étudié. Les résultats simulés montrent que la densité de probabilité des porteurs photogénérés dépendent du taux de génération, la dissociation des excitons et les porteurs de charge dans les cellules. L’amélioration potentielle de l’efficacité quantique interne de génération de charge, dépend de la distance de séparation de la paire électron-trou, de la probabilité de dissociation des excitons en charges libres et dépend fortement de l’absorption optique des photons dans la couche active.

Keywords

Fonction de distribution - Excitons - Transformée de Laplace – Photo génération de charges - Rendement quantique interne - Probabilité de dissociation.

Photogeneration and excitons distribution function in organic bulk heterojunction solar cells
Texte intégral

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