Известно, что КПД органических солнечных батарей (organic solar cell OPV) низок по сравнению с КПД "классических" кремниевых. Проигрывая в эффективности преобразования солнечной энергии, органические солнечные батареи выигрывают в цене и гибкости. Стоимость производства OPV гораздо ниже, чем стоимость производства кремниевых батарей. За последние пять лет КПД OPV вырос до 7% (напомним, КПД кремниевых батарей около 15%).
Активная область органических солнечных батарей - bulk heterojunction (BHJ) - смесь фаз донора и акцептора (рис.1). В качестве последнего выбирают фуллеренсодержащие соединения, они обладают хорошими акцепторными свойствами. Проблемой BHJ продолжает оставаться низкая подвижность носителей заряда и так называемая "тупиковость" путей, по которым носители заряда достигают электродов: не всегда эти пути ведут "куда надо", к электроду.
Ученые из университета в Эймсе, штат Айова, США, предложили использовать в качестве подложки poly(3-hexylthiophene): [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) солнечных батарей текстурированную подложку (рис.2). Нагрев структуры до высоких температур и "чеканка" для изменения формы поверхности для достижения необходимого рельефа могут отрицательно сказаться на работе OPV, кроме того, при этом толщина активного слоя становится неравномерной, что в свою очередь приводит к неоднородному поглощению и потерям в материале. Решение может быть найдено, если использовать текстурированную подложку, полученную интерференционным методом с использованием фоторезиста. На ITO (tin-doped indium oxide) наносится AZ-hir 1075 PR фоторезистивный слой. Засветка осуществляется аргоновым лазером на длине волны 364 нм с использованием интерференционной схемы Ллойда (рис.3). Активный слой наносится методом spin-coating (центрифугирования). В результате повышается EQE (квантовая эффективность), возрастает ток короткого замыкания. Результат объясняется в основном многократным отражением света от поверхности сформированной решетки.
На рисунке 4 представлены три образца с текстурированной подложкой. Самым удачным является третий образец (внизу). Период текстуры - 2 мкм. Эксперимент показывает, что при меньшем периоде происходит излишнее заполнение "впадин" текстуры. Оптимальным оказывается соотношение высота 300 нм - период структуры 2 мкм. По сравнению с планарной структурой у структуры текстурированной ток короткого замыкания возрастает на 20% (см.рис.5). Таким образом, используя текстурированные структуры в производстве органических солнечных батарей, можно добиться улучшения их характеристик за счет уменьшения доли отраженного света.
