कार्बनिक सौर सेल

एक कार्बनिक सौर सेल या प्लास्टिक सौर सेल एक प्रकार का फोटोवोल्टिक है जो कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, इलेक्ट्रॉनिक्स की एक शाखा है जो प्रवाहकीय कार्बनिक पॉलिमर या छोटे कार्बनिक अणुओं से संबंधित है, प्रकाश अवशोषण और चार्ज ट्रांसपोर्ट के लिए फोटोवोल्टिक प्रभाव से सूरज की रोशनी से बिजली का उत्पादन करता है। अधिकांश कार्बनिक फोटोवोल्टिक कोशिकाएं बहुलक सौर कोशिकाएं होती हैं।

कार्बनिक सौर कोशिकाओं में उपयोग किए जाने वाले अणु उच्च थ्रूपुट पर समाधान-संसाधित होते हैं और सस्ते होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम उत्पादन लागत में बड़ी मात्रा में निर्माण होता है। कार्बनिक अणुओं की लचीलापन के साथ, कार्बनिक सौर कोशिकाएं फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए संभावित रूप से लागत प्रभावी होती हैं। आण्विक इंजीनियरिंग (उदाहरण के लिए पॉलिमर की लंबाई और कार्यात्मक समूह को बदलना) इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनेबिलिटी के लिए बैंड अंतर को बदल सकता है। कार्बनिक अणुओं का ऑप्टिकल अवशोषण गुणांक उच्च होता है, इसलिए आमतौर पर सैकड़ों नैनोमीटर के क्रम में, बड़ी मात्रा में प्रकाश को अवशोषित किया जा सकता है। जैविक फोटोवोल्टिक कोशिकाओं से जुड़े मुख्य नुकसान सिलिकॉन सौर कोशिकाओं जैसे अकार्बनिक फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की तुलना में कम दक्षता, कम स्थिरता और कम शक्ति हैं।

सिलिकॉन-आधारित उपकरणों की तुलना में, बहुलक सौर कोशिकाएं हल्के वजन (छोटे स्वायत्त सेंसर के लिए महत्वपूर्ण है), संभावित रूप से डिस्पोजेबल और सस्ती बनाने के लिए सस्ती (कभी-कभी मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके), लचीला, परमाणु स्तर पर अनुकूलन और संभावित रूप से कम प्रतिकूल पर्यावरणीय प्रभाव पड़ता है। पॉलिमर सौर कोशिकाओं में पारदर्शीता प्रदर्शित करने की क्षमता भी होती है, जो खिड़कियों, दीवारों, लचीली इलेक्ट्रॉनिक्स आदि में अनुप्रयोगों का सुझाव देती है। उदाहरण उदाहरण डिवाइस में दिखाया गया है। पॉलिमर सौर कोशिकाओं के नुकसान भी गंभीर हैं: वे लगभग 1/3 की पेशकश करते हैं कठोर सामग्रियों की दक्षता, और पर्याप्त फोटोकैमिकल गिरावट का अनुभव।

पॉलिमर सौर कोशिकाओं की अक्षमता और स्थिरता की समस्याएं, कम लागत और बढ़ी दक्षता के अपने वादे के साथ मिलकर उन्हें सौर सेल शोध में एक लोकप्रिय क्षेत्र बना दिया। 2015 तक, पॉलिमर सौर कोशिकाएं एक टंडेम संरचना के माध्यम से 10% से अधिक दक्षता प्राप्त करने में सक्षम थीं।

भौतिक विज्ञान
एक फोटोवोल्टिक सेल एक विशेष अर्धचालक डायोड है जो प्रकाश को प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) बिजली में परिवर्तित करता है। प्रकाश-अवशोषक सामग्री के बैंड अंतर के आधार पर, फोटोवोल्टिक कोशिकाएं डीसी बिजली में कम ऊर्जा, अवरक्त (आईआर) या उच्च ऊर्जा, पराबैंगनीकिरण (यूवी) फोटॉन को भी परिवर्तित कर सकती हैं। फोटोवोल्टिक्स में प्रकाश-अवशोषक सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले छोटे अणुओं और बहुलकों दोनों की एक आम विशेषता यह है कि उनमें सभी के पास बड़ी संयुग्मित प्रणाली है। एक संयुग्मित प्रणाली का गठन होता है जहां कार्बन परमाणु वैकल्पिक एकल और डबल बॉन्ड के साथ सहसंयोजक बंधन होते हैं। इन हाइड्रोकार्बन के इलेक्ट्रान पीजी ऑर्बिटलल्स डॉकोकलाइज करते हैं और del * एंटीबॉन्डिंग कक्षीय के साथ एक डॉकोकलाइज्ड बॉन्डिंग π कक्षीय बनाते हैं।Delocalized π कक्षीय उच्चतम कब्जे वाले आणविक कक्षीय (होमो) है, और π * कक्षीय सबसे कम अनियंत्रित आणविक कक्षीय (LUMO) है। जैविक अर्धचालक भौतिकी में, एचओएमओ वैलेंस बैंड की भूमिका निभाता है जबकि एलयूएमओ चालन बैंड के रूप में कार्य करता है। होमो और लुमो ऊर्जा के स्तर के बीच ऊर्जा अलगाव को जैविक इलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों का बैंड अंतर माना जाता है और आमतौर पर 1-4 ईवी की सीमा में होता है।

सामग्री के बैंड अंतराल से अधिक ऊर्जा के साथ सभी प्रकाश को अवशोषित किया जा सकता है, हालांकि बैंड अंतराल को कम करने के लिए एक व्यापार बंद है क्योंकि बैंड अंतराल से अधिक ऊर्जा के साथ अवशोषित फोटोनों को थर्मल से अतिरिक्त ऊर्जा छोड़ दी जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप कम वोल्टेज और बिजली रूपांतरण क्षमता। जब ये सामग्री एक फोटॉन को अवशोषित करती है, तो उत्साहित राज्य बनाया जाता है और एक अणु या बहुलक श्रृंखला के क्षेत्र तक ही सीमित होता है। उत्साहित राज्य को एक्स्टिटोन या इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन द्वारा एक साथ बंधे इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी के रूप में माना जा सकता है। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में, उत्तेजक प्रभावी क्षेत्रों द्वारा मुक्त इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े में टूट जाते हैं। प्रभावी क्षेत्रों को दो अलग-अलग सामग्रियों के बीच एक विषमता बनाकर स्थापित किया जाता है। कार्बनिक फोटोवोल्टिक्स में, प्रभावी क्षेत्र स्वीकार्य अणु के चालन बैंड को अवशोषक के चालन बैंड से गिरने के कारण उत्तेजना तोड़ते हैं। यह आवश्यक है कि स्वीकार्य सामग्री में एक चालन बैंड धार होता है जो अवशोषक सामग्री से कम होता है।

पॉलिमर सौर कोशिकाओं में आमतौर पर एक इलेक्ट्रॉन-या छेद-अवरुद्ध परत होता है जिसमें इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) प्रवाहकीय ग्लास के शीर्ष पर इलेक्ट्रॉन दाता और एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार्य (थोक हेटरोज़ंक्शन सौर कोशिकाओं के मामले में), एक छेद या इलेक्ट्रॉन अवरोधन होता है परत, और धातु इलेक्ट्रोड शीर्ष पर। अवरुद्ध परतों की प्रकृति और क्रम – साथ ही धातु इलेक्ट्रोड की प्रकृति – यह निर्भर करती है कि सेल नियमित या उलटा डिवाइस आर्किटेक्चर का पालन करता है या नहीं। एक उलटा सेल में, विद्युत शुल्क सामान्य डिवाइस में विपरीत दिशा में डिवाइस से बाहर निकलते हैं क्योंकि सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड उलट जाते हैं। उलटा कोशिकाएं कैथोड का उपयोग अधिक उपयुक्त सामग्री से कर सकती हैं; उलटा ओपीवी नियमित रूप से संरचित ओपीवी की तुलना में अधिक जीवनकाल का आनंद लेते हैं, लेकिन वे आम तौर पर नियमित ओपीवी जितनी अधिक क्षमता तक नहीं पहुंचते हैं।

थोक हेटरोज़ंक्शन पॉलिमर सौर कोशिकाओं में, प्रकाश उत्तेजना उत्पन्न करता है। डिवाइस की सक्रिय परत के भीतर एक इलेक्ट्रॉन दाता और स्वीकार्य मिश्रण के बीच इंटरफेस में बाद में चार्ज अलगाव। ये शुल्क तब डिवाइस के इलेक्ट्रोड में ले जाते हैं जहां शुल्क सेल के बाहर बहता है, काम करता है और फिर डिवाइस को विपरीत तरफ फिर से दर्ज करता है।कोशिका की दक्षता कई कारकों से सीमित है, विशेष रूप से गैर-रत्न पुनर्मूल्यांकन। होल गतिशीलता सक्रिय परत में तेजी से चालन की ओर जाता है।

कार्बनिक फोटोवोल्टिक्स अर्धचालक पीएन जंक्शनों के बजाय इलेक्ट्रॉन दाता और इलेक्ट्रॉन स्वीकार्य सामग्री से बने होते हैं। कार्बनिक पीवी कोशिकाओं के इलेक्ट्रॉन दाता क्षेत्र का निर्माण करने वाले अणु, जहां एक्जिटन इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े उत्पन्न होते हैं, आम तौर पर कार्बन पी कक्षीय संकरकरण के परिणामस्वरूप डेलोकलाइज्ड π इलेक्ट्रॉनों वाले पॉलीमर्स होते हैं। इन π इलेक्ट्रॉनों को अणु के उच्चतम कब्जे वाले आणविक कक्षीय (एचओएमओ) से स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में या उसके पास प्रकाश द्वारा उत्साहित किया जा सकता है, जो कि π -π * संक्रमण द्वारा निहित सबसे कम अनियंत्रित आणविक कक्षीय (एलयूएमओ) तक होता है। इन कक्षाओं के बीच ऊर्जा बैंडगैप निर्धारित करता है कि प्रकाश के तरंग दैर्ध्य को अवशोषित किया जा सकता है।

एक अकार्बनिक क्रिस्टलीय पीवी सेल सामग्री के विपरीत, इसकी बैंड संरचना और डॉकोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉनों के साथ, जैविक फोटोवोल्टिक्स में उत्तेजना दृढ़ता से 0.1 और 1.4 ईवी के बीच ऊर्जा से बंधे होते हैं। यह मजबूत बाध्यकारी होता है क्योंकि कार्बनिक अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक तरंग कार्य अधिक स्थानीयकृत होते हैं, और इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण इस प्रकार एक उत्तेजना के रूप में इलेक्ट्रॉन और छेद को एक साथ रख सकता है। इलेक्ट्रॉन और छेद को एक इंटरफ़ेस प्रदान करके अलग किया जा सकता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों की रासायनिक क्षमता कम हो जाती है। फोटोन को अवशोषित करने वाली सामग्री दाता है, और इलेक्ट्रॉन को प्राप्त करने वाली सामग्री को स्वीकार्य कहा जाता है। चित्र 2 में, बहुलक श्रृंखला दाता है और फुलेरिन स्वीकार्य है। विघटन के बाद भी, इलेक्ट्रॉन और छेद अभी भी “रत्न जोड़ी” के रूप में शामिल हो सकते हैं, और उन्हें अलग करने के लिए एक विद्युत क्षेत्र की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रॉनों और छेद संपर्कों पर एकत्र किया जाना चाहिए। यदि चार्ज कैरियर गतिशीलता अपर्याप्त है, तो वाहक संपर्क तक नहीं पहुंचेंगे, और इसके बजाय जाल साइटों पर पुनः संयोजित होंगे या डिवाइस में बने रहेंगे क्योंकि अवांछित अंतरिक्ष शुल्क जो नए वाहकों के प्रवाह का विरोध करते हैं। बाद की समस्या तब हो सकती है जब इलेक्ट्रॉन और छेद की गतिशीलता मेल नहीं खाती है।उस स्थिति में, स्पेस-चार्ज सीमित फोटोकुरेंट (एससीएलपी) डिवाइस प्रदर्शन को प्रभावित करता है।

कार्बनिक फोटोवोल्टिक्स को एक सक्रिय बहुलक और फुलेरिन-आधारित इलेक्ट्रॉन स्वीकार्य के साथ बनाया जा सकता है।दृश्य प्रणाली द्वारा इस प्रणाली की रोशनी पॉलिमर से फुलेरिन अणु तक इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की ओर ले जाती है।नतीजतन, एक फोटोइंडर्ड क्वाइसार्टिकल, या पोलरॉन (पी +) का गठन, बहुलक श्रृंखला पर होता है और फुलेरिन एक कट्टरपंथी आयन (सी-
60)। पोलरॉन अत्यधिक मोबाइल हैं और दूर फैल सकते हैं।

जंक्शन प्रकार
सबसे सरल कार्बनिक पीवी डिवाइस में प्लानर हेटरोज़ंक्शन होता है। इलेक्ट्रॉन दाता या इलेक्ट्रॉन स्वीकार्य प्रकार के कार्बनिक सक्रिय सामग्री (बहुलक या छोटे अणु) की एक फिल्म संपर्कों के बीच सैंडविच है। सक्रिय सामग्री में बनाए गए एक्सीटन्स पुन: संयोजन और अलग होने से पहले फैल सकते हैं, छेद और इलेक्ट्रॉन अपने विशिष्ट संग्रहण इलेक्ट्रोड में फैल रहे हैं। चूंकि चार्ज कैरियर में ठेठ असंगत कार्बनिक सेमीकंडक्टर्स में केवल 3-10 एनएम की प्रसार लंबाई होती है, इसलिए प्लानर कोशिकाएं पतली होनी चाहिए, लेकिन पतली कोशिकाएं हल्के से कम अवशोषित होती हैं। थोक हेटरोज़ंक्शन (बीएचजे) इस कमी को संबोधित करते हैं। बीएचजे में, इलेक्ट्रॉन दाता और स्वीकार्य सामग्री का मिश्रण मिश्रण के रूप में डाला जाता है, जो तब चरण-अलग होता है। डिवाइस में प्रत्येक सामग्री के क्षेत्र केवल कई नैनोमीटर से अलग होते हैं, जो वाहक प्रसार के लिए उपयुक्त दूरी है। बीएचजे को नैनोस्केल पर सामग्रियों के आकार पर संवेदनशील नियंत्रण की आवश्यकता होती है। महत्वपूर्ण चर में सामग्रियों, सॉल्वैंट्स और दाता-स्वीकार्य वजन अनुपात शामिल हैं।

बीएचजे से परे अगले तार्किक कदम सौर कोशिकाओं के लिए नैनोमटेरियल्स का आदेश दिया गया है, या हेटरोज़ंक्शन (ओएचजे) का आदेश दिया गया है। ओएचजे बीएचजे से जुड़े बदलावशीलता को कम करते हैं। ओएचजे आमतौर पर आदेशित अकार्बनिक सामग्री और कार्बनिक सक्रिय क्षेत्रों के संकर होते हैं। उदाहरण के लिए, एक फोटोवोल्टिक बहुलक को सिरेमिक जैसे टीओओ 2 में छिद्रों में जमा किया जा सकता है। चूंकि छिद्रों को अभी भी संपर्क में बहुलक के माध्यम से छिद्र की लंबाई फैलाना चाहिए, ओएचजे को समान मोटाई सीमाएं होती हैं। छेद गतिशीलता बाधा को मिटाना, ओएचजे के डिवाइस प्रदर्शन को और बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है।

एकल परत
एकल परत कार्बनिक फोटोवोल्टिक कोशिकाएं सबसे सरल रूप हैं। इन कोशिकाओं को दो धातु कंडक्टर के बीच जैविक इलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों की एक परत सैंडविच करके बनाया जाता है, आमतौर पर उच्च कार्य समारोह के साथ इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) की एक परत और एल्यूमिनियम, मैग्नीशियम या कैल्शियम जैसे कम कार्य फ़ंक्शन धातु की एक परत। इस तरह के एक सेल की मूल संरचना में चित्रित किया गया है।

दो कंडक्टर के बीच कार्य समारोह का अंतर जैविक परत में एक विद्युत क्षेत्र स्थापित करता है। जब कार्बनिक परत प्रकाश को अवशोषित करती है, तो इलेक्ट्रॉनों को एल्यूएमओ से उत्साहित किया जाएगा और होमो में छेद छोड़ दिया जाएगा, जिससे उत्तेजनाएं बन जाएंगी। विभिन्न कार्य कार्यों द्वारा बनाई गई क्षमता उत्तेजना जोड़े को विभाजित करने में मदद करती है, सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एक सर्किट के गैर-धातु भाग के साथ संपर्क करने के लिए प्रयुक्त एक विद्युत कंडक्टर) और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के छेद तक इलेक्ट्रॉनों को खींचती है।

वर्गीकृत heterojunction
इलेक्ट्रॉन दाता और स्वीकार्य इस तरह मिश्रित होते हैं कि ढाल धीरे-धीरे होता है। यह वास्तुकला बिलायर प्रौद्योगिकी के चार्ज ढाल के लाभ के साथ फैले हुए हेटरोज़ंक्शन में लघु इलेक्ट्रॉन यात्रा दूरी को जोड़ती है।

निरंतर जंक्शन
वर्गीकृत हेटरोज़ंक्शन के समान निरंतर जंक्शन अवधारणा का उद्देश्य एक इलेक्ट्रॉन दाता से एक इलेक्ट्रॉनिक स्वीकार्य को क्रमिक संक्रमण को महसूस करना है। हालांकि, स्वीकार्य सामग्री सीधे पोस्टर पॉलिमरेशन संशोधन चरण में दाता बहुलक से तैयार की जाती है।

उत्पादन
चूंकि इसकी सक्रिय परत काफी हद तक डिवाइस दक्षता निर्धारित करती है, इसलिए इस घटक के रूपरेखा पर अधिक ध्यान दिया जाता है।

यदि एक सामग्री दूसरे की तुलना में विलायक में अधिक घुलनशील है, तो यह पहले सब्सट्रेट के शीर्ष पर जमा होगी, जिससे फिल्म के माध्यम से एकाग्रता ढाल हो जाएगी। यह पॉली-3-हेक्साइल थियोपेन (पी 3 एचटी), फेनिल-सी 61-ब्यूटरीक एसिड मिथाइल एस्टर (पीसीबीएम) उपकरणों के लिए प्रदर्शित किया गया है जहां पीसीबीएम ओडीसीबी समाधान से स्पिन कोटिंग पर डिवाइस के नीचे की ओर जमा हो जाता है। यह प्रभाव देखा जाता है क्योंकि अधिक घुलनशील घटक कोटिंग प्रक्रिया के दौरान “विलायक समृद्ध” चरण की ओर माइग्रेट करता है, जो फिल्म के नीचे की ओर अधिक घुलनशील घटक जमा करता है, जहां विलायक लंबा रहता है। जेनरेट की गई फिल्म की मोटाई चरण पृथक्करण को प्रभावित करती है क्योंकि क्रिस्टलाइजेशन और वर्षा की गतिशीलता अधिक केंद्रित समाधान या तेज वाष्पीकरण दर (मोटे उपकरणों को बनाने के लिए आवश्यक) के लिए अलग होती है। क्रिस्टलीय पी 3 एचटी संवर्धन छेद-संग्रहण इलेक्ट्रोड के करीब केवल अपेक्षाकृत पतली (100 एनएम) पी 3 एचटी / पीसीबीएम परतों के लिए हासिल किया जा सकता है।

प्रारंभिक रूपरेखा में ग्रेडियेंट मुख्य रूप से विलायक वाष्पीकरण दर और मिश्रण के अंदर दाता और स्वीकार्य के बीच घुलनशीलता में अंतर उत्पन्न होते हैं। घुलनशीलता पर यह निर्भरता स्पष्ट रूप से फुलेरिन डेरिवेटिव्स और पी 3 एचटी का उपयोग करके प्रदर्शित की गई है। सॉल्वैंट्स का उपयोग करते समय जो धीमी गति से वाष्पीकृत होते हैं (क्लोरोबेन्जेन (सीबी) या डिक्लोरोबेन्जेन (डीसीबी) के रूप में) आप ऊर्ध्वाधर अलगाव या एकत्रीकरण की बड़ी डिग्री प्राप्त कर सकते हैं, जबकि सॉल्वैंट्स तेजी से वाष्पीकृत होते हैं जो बहुत कम प्रभावी ऊर्ध्वाधर अलगाव उत्पन्न करते हैं। बड़े घुलनशीलता वाले ग्रेडियेंट्स को अधिक प्रभावी ऊर्ध्वाधर अलगाव का कारण बनना चाहिए जबकि छोटे ग्रेडियेंट्स को अधिक सजातीय फिल्मों का कारण बनना चाहिए। इन दो प्रभावों को पी 3 एचटी पर सत्यापित किया गया था: पीसीबीएम सौर कोशिकाएं।

विलायक वाष्पीकरण की गति के साथ-साथ पश्चवर्ती विलायक वाष्प या थर्मल एनीलिंग प्रक्रियाओं का भी अध्ययन किया गया। पी 3 एचटी जैसे मिश्रण: पीसीबीएम थर्मल एनीलिंग प्रक्रियाओं से लाभान्वित प्रतीत होता है, जबकि अन्य, जैसे पीटीबी 7: पीसीबीएम, कोई लाभ नहीं दिखाते हैं। पी 3 एचटी में लाभ पी 3 एचटी चरण की क्रिस्टलीयता की वृद्धि से आता है जो इन डोमेन के भीतर से पीसीबीएम अणुओं के निष्कासन के माध्यम से उत्पन्न होता है। यह पी 3 एचटी में पीसीबीएम दुर्व्यवहार के अध्ययन के साथ-साथ डोमेन संरचना परिवर्तन को एनीलिंग समय के रूप में दिखाया गया है।

दुर्बलता के आधार पर उपर्युक्त परिकल्पना पूरी तरह से उपकरणों की दक्षता को पूरी तरह से समझाती नहीं है क्योंकि दाता या स्वीकार्य सामग्री के पूर्ण शुद्ध असंगत चरण थोक हेटरोज़ंक्शन उपकरणों के भीतर कभी मौजूद नहीं होते हैं। एक 2010 के पेपर ने सुझाव दिया कि शुद्ध मॉडल और असतत इंटरफेस मानने वाले मौजूदा मॉडल शुद्ध असंगत क्षेत्रों की अनुपस्थिति के कारण असफल हो सकते हैं। चूंकि वर्तमान मॉडल चरण शुद्धता के लिए किसी भी विचार के बिना इंटरफेस पर चरण अलगाव मानते हैं, इसलिए मॉडल को बदलने की आवश्यकता हो सकती है।

थर्मल एनीलिंग प्रक्रिया लागू होने पर सटीक के आधार पर भिन्न होती है। चूंकि ऊर्ध्वाधर प्रजाति माइग्रेशन आंशिक रूप से सक्रिय परत और या तो हवा या दूसरी परत के बीच सतह तनाव द्वारा निर्धारित किया जाता है, अतिरिक्त परतों के जमा होने से पहले या बाद में एनीलिंग (अक्सर धातु कैथोड) परिणाम को प्रभावित करता है। पी 3 एचटी के मामले में: पीसीबीएम सौर कोशिकाओं को लंबवत माइग्रेशन में सुधार किया जाता है जब धातु कैथोड के जमाव के बाद कोशिकाओं को एनील किया जाता है।

आसन्न परतों के बगल में दाता या स्वीकार्य संचय लाभकारी हो सकता है क्योंकि इन संचयों से छेद या इलेक्ट्रॉन अवरोधन प्रभाव हो सकते हैं जो डिवाइस के प्रदर्शन को लाभ पहुंचा सकते हैं। 200 9 में पी 3 एचटी पर लंबवत वितरण में अंतर: पीसीबीएम सौर कोशिकाओं को इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के साथ समस्याएं पैदा हुईं जो बहुत खराब डिवाइस क्षमता पैदा करने के साथ समाप्त होती हैं। डिवाइस आर्किटेक्चर में सरल परिवर्तन – पी 3 एचटी के शीर्ष पर पीसीबीएम की एक पतली परत स्पिन कोटिंग – डिवाइस घटकों के बीच पुनरुत्पादित लंबवत पृथक्करण प्रदान करके सेल पुनरुत्पादन को काफी बढ़ाती है। चूंकि पीसीबीएम और कैथोड के बीच उच्च संपर्क बेहतर क्षमताओं के लिए आवश्यक है, यह मुख्य रूप से डिवाइस पुनरुत्पादन को बढ़ाता है।

न्यूट्रॉन स्कैटरिंग विश्लेषण के अनुसार, पी 3 एचटी: पीसीबीएम मिश्रणों को “नदियों” (पी 3 एचटी क्षेत्रों) के रूप में वर्णित किया गया है जो “धाराओं” (पीसीबीएम क्षेत्रों) द्वारा बाधित हैं।

सॉल्वेंट प्रभाव
स्पिन कोटिंग और वाष्पीकरण के लिए स्थितियां डिवाइस दक्षता को प्रभावित करती हैं। सॉल्वेंट और additives दाता-स्वीकार्य morphology को प्रभावित करते हैं। Additives वाष्पीकरण धीमा, और अधिक क्रिस्टलीय बहुलक और इस प्रकार छेद चालकता और क्षमता में सुधार हुआ। विशिष्ट additives में 1,8-octanedithiol, ऑर्थो-डिक्लोरोबेन्जेन, 1,8-डायोडियोडक्टेन (डीआईओ), और नाइट्रोबेनजेन शामिल हैं। डीआईओ प्रभाव को पीसीबीएम घटकों के चुनिंदा घुलनशीलता के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था, मूल रूप से इलेक्ट्रॉनों की औसत हॉपिंग दूरी को संशोधित करता है, और इस प्रकार इलेक्ट्रॉन गतिशीलता में सुधार करता है। Additives भी पॉलिमर के लिए दक्षता में बड़ी वृद्धि का कारण बन सकता है। एचएक्सएस -1 / पीसीबीएम सौर कोशिकाओं के लिए, प्रभाव चार्ज जनरेशन, परिवहन और शेल्फ-स्थिरता के साथ सहसंबंधित था। पीटीटीबीओ जैसे अन्य बहुलक भी डीआईओ से काफी लाभान्वित होते हैं, जो बिना किसी जोड़ के 3.7% से 5% से अधिक के पीसीई मूल्य प्राप्त करते हैं।

एक सह-विलायक के रूप में क्लोरोनाफथेलिन (सीएन) से बने पॉलिमर सौर कोशिकाएं अधिक पारंपरिक शुद्ध क्लोरोबेंजेन समाधान से बनाये गये लोगों की तुलना में अधिक दक्षता का आनंद लेती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि दाता-स्वीकार्य रूपरेखा बदलती है, जो दाता बहुलक और फुलेरिन के बीच चरण अलगाव को कम कर देती है। नतीजतन, यह उच्च छेद गतिशीलता में अनुवाद करता है। सह-सॉल्वैंट्स के बिना, फुलेरिन रूप के बड़े डोमेन, समाधान में बहुलक एकत्रीकरण के कारण सेल के फोटोवोल्टिक प्रदर्शन को कम करते हैं। यह रूपरेखा सूखने के दौरान तरल-तरल चरण पृथक्करण से निकलती है; वाष्पीकरण को हल करने से मिश्रण को स्पिनोडल क्षेत्र में प्रवेश करने का कारण बनता है, जिसमें महत्वपूर्ण थर्मल उतार-चढ़ाव होते हैं। बड़े डोमेन इलेक्ट्रॉनों को कुशलतापूर्वक एकत्र करने से रोकते हैं (पीसीई घटते हैं)।

पॉलिमर संरचना में छोटे अंतर भी क्रिस्टल पैकिंग में महत्वपूर्ण बदलाव कर सकते हैं जो अनिवार्य रूप से डिवाइस रूपरेखा को प्रभावित करता है। पीसीपीडीटीबीटी पीएसबीटीबीटी से अलग है जो दो पॉलिमर (सी बनाम सी) के बीच ब्रिजिंग परमाणु में अंतर के कारण होता है, जिसका तात्पर्य है कि पीसीपीडीटीबीटी के साथ बेहतर रूपरेखा प्राप्त हो सकती है: सीबी सिस्टम के विपरीत पीसीबीएम सौर कोशिकाओं में additives शामिल हैं जो बिना किसी सहायता के अच्छे मोर्फोलॉजी प्राप्त करते हैं अतिरिक्त पदार्थ

स्व-assembled कोशिकाओं
स्पिन कास्टिंग और हीटिंग पर इकट्ठा करने वाले दाता और स्वीकार्य अणुओं का उपयोग करके सुपरमोल्यूलर रसायन शास्त्र की जांच की गई। अधिकांश सुपरमोल्यूलर असेंबली छोटे अणुओं को नियोजित करते हैं। एक ट्यूबलर संरचना में दाता और स्वीकार्य डोमेन कार्बनिक सौर कोशिकाओं के लिए आदर्श दिखाई देते हैं।

थिबल एनीलिंग पर फुलेरिन उपज स्थिर जैविक सौर कोशिकाओं युक्त डिब्बॉक पॉलिमर। पूर्व-डिज़ाइन किए गए मॉर्फोलॉजी वाले सौर कोशिकाओं के परिणामस्वरूप जब उपयुक्त सुपरमोल्यूलर इंटरैक्शन पेश किए जाते हैं।

पॉलीथियोपेन डेरिवेटिव युक्त बीसीपी पर प्रगति सौर कोशिकाओं को उत्पन्न करती है जो अच्छी तरह से परिभाषित नेटवर्क में इकट्ठे होते हैं। यह प्रणाली 2.04% का पीसीई प्रदर्शित करती है। हाइड्रोजन बंधन morphology गाइड करता है।

सह-बहुलक दृष्टिकोण के आधार पर डिवाइस दक्षता ने अभी तक 2% बाधा पार नहीं किया है, जबकि थोक-हेटरोज़ंक्शन डिवाइस एकल जंक्शन कॉन्फ़िगरेशन में कार्यक्षमता प्रदर्शित करते हैं।

फुलेरिन-ग्राफ्टेड रॉड-कॉइल ब्लॉक कोपोलीमर्स का उपयोग डोमेन संगठन का अध्ययन करने के लिए किया गया है।

जैविक सौर कोशिकाओं के लिए सुपरमोल्यूलर दृष्टिकोण डोमेन पृथक्करण को चलाने वाले मैक्रोमोल्यूलर बलों के बारे में समझ प्रदान करते हैं।

इन्फ्रारेड बहुलक कोशिकाओं
इन्फ्रारेड कोशिकाएं तरंग दैर्ध्य की बजाय इन्फ्रारेड रेंज में प्रकाश को अवशोषित करती हैं। 2012 तक, ऐसी कोशिकाओं को दृश्य प्रकाश के लिए लगभग 70% पारदर्शी बनाया जा सकता है। समाधान प्रक्रिया का उपयोग कर कम लागत पर कथित तौर पर कोशिकाओं को उच्च मात्रा में बनाया जा सकता है। इन्फ्रारेड पॉलिमर कोशिकाओं का उपयोग पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स, स्मार्ट विंडोज़ और बिल्डिंग-एकीकृत फोटोवोल्टिक्स के ऐड-ऑन घटकों के रूप में किया जा सकता है। कोशिकाएं पारंपरिक अपारदर्शी धातु इलेक्ट्रोड की जगह, शीर्ष इलेक्ट्रोड के रूप में रजत नैनोवायर / टाइटेनियम डाइऑक्साइड समग्र फिल्मों को रोजगार देती हैं। इस संयोजन के साथ, 4% पावर-रूपांतरण दक्षता हासिल की गई थी।

पावर रूपांतरण क्षमता
पॉलिमर सौर कोशिकाओं के आस-पास के प्रमुख मुद्दों में से एक है निर्मित कोशिकाओं की कम पावर कनवर्ज़न क्षमता (पीसीई)। वाणिज्यिक व्यवहार्य माना जाने के लिए, पीएससी कम से कम 10-15% दक्षता प्राप्त करने में सक्षम होना चाहिए-यह अकार्बनिक पीवी से पहले ही बहुत कम है। हालांकि, बहुलक सौर कोशिकाओं की कम लागत के कारण, 10-15% दक्षता वाणिज्यिक रूप से व्यवहार्य है।

पीसीई (η) शॉर्ट सर्किट वर्तमान (जेएससी), ओपन सर्किट वोल्टेज (वीओसी), और भरने कारक (एफएफ) के उत्पाद के आनुपातिक है।

जहां पिन सौर ऊर्जा घटना है। पॉलिमर सौर सेल प्रदर्शन में हालिया प्रगति के परिणामस्वरूप ओपन सर्किट वोल्टेज बढ़ाने के लिए उच्चतम कब्जे वाले आण्विक कक्षीय (एचओएमओ) को कम करते हुए शॉर्ट सर्किट प्रवाह को बढ़ाने के लिए बैंडगैप को संपीड़ित करने का परिणाम हुआ है। हालांकि, पीएससी अभी भी कम भरने वाले कारकों से पीड़ित हैं (आमतौर पर 70% से नीचे)। हालांकि, 2013 तक, शोधकर्ता 75% से अधिक के कारकों को भरने के साथ पीएससी बनाने में सक्षम हैं। वैज्ञानिक एक उलटा बीएचजे के माध्यम से और nonconventional दाता / स्वीकार्य संयोजन का उपयोग करके पूरा करने में सक्षम हैं।

व्यावसायीकरण
पॉलिमर सौर कोशिकाओं ने अभी तक सिलिकॉन सौर कोशिकाओं और अन्य पतली फिल्म कोशिकाओं के साथ वाणिज्यिक रूप से प्रतिस्पर्धा नहीं की है। पॉलिमर सौर कोशिकाओं की वर्तमान दक्षता सिलिकॉन कोशिकाओं से नीचे 10% के करीब है। पॉलिमर सौर कोशिकाएं भी पर्यावरणीय गिरावट से ग्रस्त हैं, प्रभावी सुरक्षात्मक कोटिंग्स की कमी है।

चार्ज कैरियर प्रसार को बढ़ावा देने के लिए प्रदर्शन में और सुधार की आवश्यकता है; ऑर्डर और मॉर्फोलॉजी के नियंत्रण के माध्यम से परिवहन को बढ़ाया जाना चाहिए; और अंतरफलक इंजीनियरिंग इंटरफेस में चार्ज ट्रांसफर की समस्या पर लागू किया जाना चाहिए।

पॉलिमर सौर कोशिकाओं की दक्षता बढ़ाने के लिए अनुसंधान टंडेम आर्किटेक्चर का उपयोग करने में किया जा रहा है।अकार्बनिक टंडेम आर्किटेक्चर के समान, कार्बनिक टंडेम आर्किटेक्चर से दक्षता में वृद्धि होने की उम्मीद है। कम-बैंडगैप सामग्रियों का उपयोग करके एकल-जंक्शन डिवाइस की तुलना में, टंडेम संरचना फोटॉन-टू-इलेक्ट्रॉन रूपांतरण के दौरान गर्मी की कमी को कम कर सकती है।

पॉलिमर सौर कोशिकाओं का व्यापक रूप से व्यावसायिक रूप से उत्पादन नहीं किया जाता है। 2008 में, कोनारका टेक्नोलॉजीज ने बहुलक-फुलेरिन सौर कोशिकाओं का उत्पादन शुरू किया। शुरुआती मॉड्यूल 3-5% कुशल थे, और केवल कुछ सालों तक ही रहे। तब से कोणार्क ने दिवालियापन के लिए दायर किया है, क्योंकि उन बहुलक सौर कोशिकाएं पीवी बाजार में प्रवेश करने में असमर्थ थीं।

कार्बनिक सौर कोशिकाओं का मॉडलिंग
जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, कार्बनिक अर्धचालक बहुत लंबी श्रेणी के बिना अत्यधिक विकृत सामग्री हैं। इसका मतलब है कि चालन बैंड और वैलेंस बैंड किनारों को अच्छी तरह परिभाषित नहीं किया गया है। इसके अलावा, यह भौतिक और ऊर्जावान विकार जाल राज्यों को उत्पन्न करता है जिसमें फोटोजनेरेटेड इलेक्ट्रॉन और छेद फंस जाते हैं और फिर अंततः पुनः संयोजित होते हैं।

डिवाइस मॉडल में कार्बनिक सौर कोशिकाओं का सटीक वर्णन करने की कुंजी जाल राज्यों के माध्यम से वाहक फँसाने और पुनर्संरचना शामिल करना है। एक सामान्य माध्यम मॉडल का उपयोग करना एक सामान्य माध्यम मॉडल है, जहां मानक बहाव प्रसार समीकरणों का उपयोग पूरे डिवाइस में परिवहन का वर्णन करने के लिए किया जाता है। फिर, जाल राज्यों की एक घातीय पूंछ पेश की जाती है जो गतिशीलता किनारों से बैंड के अंतर में क्षय हो जाती है। इन जाल राज्यों से कब्जा / भागने का वर्णन करने के लिए शॉकली-रीड-हॉल (एसआरएच) का उपयोग किया जा सकता है। शॉकली-रीड-हॉल तंत्र को पॉलिमर को पुन: पेश करने में सक्षम दिखाया गया है: दोनों समय डोमेन और स्थिर स्थिति में फुलेरिन डिवाइस व्यवहार।

वर्तमान चुनौतियों और हाल की प्रगति
कार्बनिक फोटोवोल्टिक कोशिकाओं से जुड़े कठिनाइयों में आंतरिक आंतरिक क्वांटम दक्षता होने के बावजूद, अकार्बनिक फोटोवोल्टिक उपकरणों की तुलना में उनकी कम बाहरी क्वांटम दक्षता (70% तक) शामिल है; यह 100 नैनोमीटर के क्रम पर सक्रिय परतों के साथ अपर्याप्त अवशोषण के कारण है। ऑक्सीकरण और कमी, पुन: स्थापन और तापमान भिन्नताओं के खिलाफ होने वाली घटनाएं डिवाइस के अवक्रमण और समय के साथ प्रदर्शन में कमी भी कर सकती हैं।यह अलग-अलग रचनाओं वाले उपकरणों के लिए अलग-अलग विस्तारों के लिए होता है, और वह क्षेत्र है जिसमें सक्रिय शोध हो रहा है।

अन्य महत्वपूर्ण कारकों में एक्जिटन प्रसार की लंबाई, चार्ज अलगाव और चार्ज संग्रह शामिल है जो अशुद्धियों की उपस्थिति से प्रभावित होते हैं।

चार्ज वाहक गतिशीलता और परिवहन
विशेष रूप से थोक हेटरोज़ंक्शन सौर कोशिकाओं के लिए, कार्बनिक फोटोवोल्टिक्स की क्षमताओं में सुधार करने के लिए चार्ज वाहक परिवहन को समझना महत्वपूर्ण है। वर्तमान में, थोक हेटरोज़ंक्शन डिवाइसों में असंतुलित चार्ज-कैरियर गतिशीलता है, जिसमें छेद गतिशीलता कम से कम इलेक्ट्रॉन गतिशीलता की तुलना में कम परिमाण का क्रम है; इसके परिणामस्वरूप स्पेस चार्ज बिल्ड-अप और डिवाइस के भरने वाले कारक और पावर वार्तालाप दक्षता में कमी आती है।कम गतिशीलता के कारण, कुशल थोक हेटरोज़ंक्शन फोटोवोल्टिक्स को चार्ज वाहक के पुनर्मूल्यांकन से बचने के लिए पतली सक्रिय परतों के साथ डिजाइन किया जाना चाहिए, जो प्रसंस्करण में अवशोषण और स्केलेबिलिटी के लिए हानिकारक है। सिमुलेशन ने दर्शाया है कि 0.8 से ऊपर भरने वाले बाहरी कारक के साथ थोक हेटरोज़ंक्शन सौर सेल और 90% से अधिक बाहरी क्वांटम दक्षता के लिए, स्पेस चार्ज प्रभाव को कम करने के साथ-साथ चार्ज वाहक में वृद्धि के लिए संतुलित चार्ज कैरियर गतिशीलता की आवश्यकता होती है गतिशीलता और / या द्विपक्षीय पुनर्मूल्यांकन दर निरंतर में कमी।

फिल्म रूपरेखा का प्रभाव
जैसा कि ऊपर वर्णित है, दाता-स्वीकार्य कार्बनिक पदार्थों के फैले हुए हेटरोज़ंक्शन में प्लानर हेटरो-जंक्शन की तुलना में उच्च क्वांटम क्षमताएं होती हैं, क्योंकि फैले हुए हेटरोज़क्शन में यह एक प्रसार की अवधि के भीतर एक इंटरफ़ेस खोजने की अधिक संभावना है। फिल्म मॉर्फोलॉजी का भी डिवाइस की क्वांटम दक्षता पर एक कठोर प्रभाव हो सकता है। असहज सतह और voids की उपस्थिति श्रृंखला प्रतिरोध में वृद्धि और शॉर्ट सर्किटिंग का मौका भी बढ़ा सकते हैं। फिल्म मॉर्फोलॉजी और, नतीजतन, क्वांटम दक्षता को ~ 1000 Å मोटी धातु कैथोड द्वारा कवर करने के बाद डिवाइस की एनीलिंग करके सुधार किया जा सकता है। कार्बनिक फिल्म के शीर्ष पर धातु फिल्म जैविक फिल्म पर तनाव लागू करती है, जो कार्बनिक फिल्म में मोर्फोलॉजिकल छूट को रोकने में मदद करती है। यह अधिक घनी पैक वाली फिल्मों को देता है और साथ ही कार्बनिक पतली फिल्म के बड़े पैमाने पर चरण-पृथक इंटरपनेट्रेटिंग दाता-स्वीकार्य इंटरफेस के गठन की अनुमति देता है।

नियंत्रित विकास heterojunction
दाता-स्वीकार्य इंटरफ़ेस पर चार्ज अलगाव होता है। इलेक्ट्रोड की यात्रा करते समय, एक चार्ज फंसे हो सकता है और / या एक विकृत इंटरपेनेट्रेटिंग कार्बनिक पदार्थ में पुनः संयोजित हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप डिवाइस दक्षता में कमी आई है। हेटरोज़ंक्शन की नियंत्रित वृद्धि दाता-स्वीकार्य सामग्री की स्थिति पर बेहतर नियंत्रण प्रदान करती है, जिसके परिणामस्वरूप प्लानर और अत्यधिक विचलित हेटरो-जंक्शन (जैसा दिखाया गया है) की तुलना में अधिक बिजली दक्षता (इनपुट पावर में आउटपुट पावर का अनुपात) होता है। इस प्रकार, संरचना और फिल्म रूपरेखा को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने के लिए उपयुक्त प्रसंस्करण मानकों की पसंद अत्यधिक वांछनीय है।

विकास तकनीक में प्रगति
फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए अधिकतर कार्बनिक फिल्म स्पिन कोटिंग और वाष्प-चरण जमावट द्वारा जमा की जाती हैं। हालांकि प्रत्येक विधि में कुछ ड्रॉ बैक होते हैं, स्पिन कोटिंग तकनीक उच्च गति वाले बड़े सतह क्षेत्रों को कोट कर सकती है लेकिन एक परत के लिए विलायक का उपयोग पहले से मौजूद पॉलिमर परत को घटा सकता है। एक और समस्या डिवाइस के लिए सब्सट्रेट के पैटर्निंग से संबंधित है क्योंकि स्पिन-कोटिंग के परिणामस्वरूप पूरे सब्सट्रेट को एक ही सामग्री के साथ लेपित किया जाता है।

वैक्यूम थर्मल वाष्पीकरण
एक अन्य जमावट तकनीक वैक्यूम थर्मल वाष्पीकरण (वीटीई) है जिसमें वैक्यूम में कार्बनिक पदार्थ का हीटिंग शामिल है।सब्सट्रेट को स्रोत से कई सेंटीमीटर दूर रखा जाता है ताकि वाष्पीकृत सामग्री सीधे सब्सट्रेट पर जमा की जा सके, जैसा कि दिखाया गया है। यह विधि अलग-अलग परतों के बीच रासायनिक बातचीत के बिना विभिन्न सामग्रियों की कई परतों को जमा करने के लिए उपयोगी है। हालांकि, कभी-कभी फिल्म-मोटाई एकरूपता और बड़े क्षेत्र के सबस्ट्रेट्स पर वर्दी डोपिंग के साथ समस्याएं होती हैं। इसके अलावा, कक्ष की दीवार पर जमा सामग्री जो बाद में जमावट दूषित कर सकते हैं। छाया की वजह से यह “दृष्टि की रेखा” तकनीक भी फिल्म में छेद बना सकती है, जिससे डिवाइस श्रृंखला-प्रतिरोध और शॉर्ट सर्किट में वृद्धि होती है।

कार्बनिक वाष्प चरण जमावट
कार्बनिक वाष्प चरण जमावट (ओवीपीडी,) वैक्यूम थर्मल वाष्पीकरण की तुलना में फिल्म की संरचना और आकारिकी के बेहतर नियंत्रण की अनुमति देता है। इस प्रक्रिया में एक निष्क्रिय वाहक गैस की उपस्थिति में एक सब्सट्रेट पर कार्बनिक पदार्थ की वाष्पीकरण शामिल है। परिणामी फिल्म मॉर्फोलॉजी को गैस प्रवाह दर और स्रोत तापमान को बदलकर ट्यून किया जा सकता है। कैरियर गैस दबाव को कम करके समान फिल्मों को उगाया जा सकता है, जो वेग को बढ़ाएगा और गैस के मुक्त पथ का मतलब होगा, और परिणामस्वरूप सीमा परत मोटाई कम हो जाएगी। ओवीपीडी द्वारा उत्पादित कोशिकाओं में कक्ष की दीवारों से निकलने वाले फ्लेक्स से प्रदूषण से संबंधित मुद्दे नहीं होते हैं, क्योंकि दीवारें गर्म होती हैं और अणुओं को चिपकने और उन पर एक फिल्म बनाने की अनुमति नहीं देती है।

वीटीई पर एक और लाभ वाष्पीकरण दर में समानता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वाहक गैस स्रोत से बाहर आने वाली कार्बनिक सामग्री के वाष्पों से संतृप्त हो जाती है और फिर ठंडा सब्सट्रेट, चित्र 6 (बी) की तरफ बढ़ जाती है।विकास मानकों (स्रोत का तापमान, बेस दबाव और वाहक गैस के प्रवाह) के आधार पर जमा की गई फिल्म क्रिस्टलीय या प्रकृति में असंगत हो सकती है। ओवीपीडी का उपयोग करके बनाई गई डिवाइस वीटीई का उपयोग करके बनाए गए उपकरणों की तुलना में उच्च शॉर्ट-सर्किट वर्तमान घनत्व दिखाती हैं। कोशिका के शीर्ष पर दाता-स्वीकार्य हेटरो-जंक्शन की एक अतिरिक्त परत इलेक्ट्रॉनों के संचालन की अनुमति देते हुए उत्तेजना को अवरुद्ध कर सकती है; जिसके परिणामस्वरूप सेल दक्षता में सुधार हुआ।

कार्बनिक सौर स्याही
कार्बनिक सौर स्याही असंगत सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की तुलना में फ्लोरोसेंट प्रकाश की स्थिति में उच्च प्रदर्शन प्रदान करने में सक्षम है, और मानक जैविक सौर प्रौद्योगिकी की तुलना में इनडोर पावर घनत्व में 30% से 40% की वृद्धि होने के लिए कहा जाता है।

लाइट फँसाना
पतली कार्बनिक सौर कोशिकाओं में प्रकाश फँसाने (लाइट इन-युग्मन) प्रभाव को बढ़ाने के लिए विभिन्न प्रकार के घटक लागू होते हैं। कार्बनिक सौर कोशिकाओं की लचीलापन के अलावा क्रमशः आईटीओ और ग्लास के बजाय लचीली इलेक्ट्रोड और सब्सट्रेट का उपयोग करके, पूरी तरह से लचीला कार्बनिक सौर कोशिकाओं का उत्पादन किया जा सकता है। लचीला सब्सट्रेट्स और सबस्ट्रेट्स के इन उपयोगों से, ओपीवी को हल्के फँसाने के प्रभाव प्रदान करने के आसान तरीके पेश किए जाते हैं जैसे कि एम्बेडेड स्कैटरिंग कणों, नैनो छापे हुए बहुलक इलेक्ट्रोड, पैटर्न वाले पीईटी सबस्ट्रेट्स और तरल क्रिस्टल डिस्प्ले (एलसीडी) के लिए वाणिज्यिक ऑप्टिकल डिस्प्ले फिल्म के साथ पॉलिमर इलेक्ट्रोड जैसे पॉलिमर इलेक्ट्रोड जैसे पेश किए जाते हैं। सबस्ट्रेट्स के रूप में। आसान प्रकाश फंसे संरचनाओं प्रसंस्करण की योग्यता के साथ ओपीवी के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए बहुत अधिक शोध किया जाएगा।

टंडेम फोटोवोल्टिक्स में प्रयोग करें
एक हाइब्रिड टंडेम सौर सेल स्टैक में शीर्ष सेल के रूप में कार्बनिक सौर सेल का उपयोग करने में हालिया शोध और अध्ययन किया गया है। क्योंकि कार्बनिक सौर कोशिकाओं में सिलिकॉन या सीआईजीएस जैसे पारंपरिक अकार्बनिक फोटोवोल्टिक्स की तुलना में उच्च बैंड अंतर होता है, इसलिए वे थर्मलाइजेशन के कारण अधिकतर ऊर्जा खोने के बिना उच्च ऊर्जा फोटॉन को अवशोषित कर सकते हैं, और इस तरह उच्च वोल्टेज पर काम करते हैं। निचले ऊर्जा फोटॉन और उच्च ऊर्जा फोटॉन जो शीर्ष कार्बनिक सौर कोशिका के माध्यम से unabsorbed पास हैं और फिर नीचे अकार्बनिक सेल द्वारा अवशोषित कर रहे हैं। कार्बनिक सौर कोशिकाएं भी कम तापमान पर 10 वर्ग प्रति वर्ग मीटर की कम लागत वाले समाधान पर संसाधित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रिंट करने योग्य शीर्ष सेल होता है जो मौजूदा, अकार्बनिक सौर सेल प्रौद्योगिकियों की समग्र क्षमताओं में सुधार करता है। उच्च पारदर्शी होने के दौरान कम संपर्क प्रतिरोध बनाए रखने वाले अर्ध-पारदर्शी इलेक्ट्रोड के बयान में अनुसंधान सहित ऐसे हाइब्रिड टंडेम सौर सेल स्टैक के गठन को सक्षम करने के लिए बहुत अधिक शोध किया गया है।