Transient Absorption Spectroscopy of Poly(3-hexylthiophene):PCBM Solar Cells
Author
Pedersen, Andreas Valentin
Term
4. term (FYS10)
Education
Publication year
2018
Submitted on
2018-04-10
Abstract
This project investigates the ultrafast decay dynamics of photoexcited states in polymer-based organic solar cell materials, focusing on poly(3-hexylthiophene) (P3HT) as donor and the P3HT:PCBM donor–acceptor blend, using transient absorption spectroscopy. A pump–probe setup was built as part of the study: a femtosecond pump excites the samples and a femtosecond supercontinuum probe monitors changes in absorbance as a function of delay at selected wavelengths between 650 and 1200 nm. Thin films of P3HT and two P3HT:PCBM blends (one annealed and one pristine; the annealed sample could not be unambiguously identified) were measured. Biexponential fits to the transients reveal a fast component with a lifetime of a few picoseconds and a slower component ranging from tens to hundreds of picoseconds. The extracted decay times are not mutually consistent with the expected transient absorption spectrum, and the data indicate that the decays are dominated by bimolecular recombination of the excited species due to the high pump fluence (~500 μJ/cm^2).
Dette projekt undersøger de ultrahurtige henfaldsprocesser for fotoexciterede tilstande i polymer-baserede organiske solcellematerier, med fokus på poly(3-hexylthiophen) (P3HT) som donor og P3HT:PCBM-blandingen som donor–acceptor-system, ved hjælp af transient absorptionsspektroskopi. Som led i arbejdet blev der opbygget en pumpe–probe-opsætning, hvor et femtosekund-pumpesignal exciterer prøverne, og et femtosekund superkontinuum-probesignal måler ændringer i absorbans som funktion af tidsforsinkelsen ved udvalgte bølgelængder mellem 650 og 1200 nm. Der blev målt på tyndfilm af P3HT samt to P3HT:PCBM-blandinger (én annealet og én uberørt; den annealede prøve kunne ikke entydigt identificeres). Tidsforløbene blev analyseret med dobbelteksponentielle fits, som viser en hurtig komponent med levetid på få pikosekunder og en langsom komponent på tiere til hundreder af pikosekunder. De udtrukne henfaldstider er ikke indbyrdes konsistente med det forventede transiente absorptionsspektrum, og resultaterne indikerer, at signalerne primært er præget af bimolekylær rekombination af de exciterede arter på grund af den høje pumpefluens (~500 μJ/cm^2).
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]