journal article·2015-10

Water Ingress in Encapsulated Inverted Organic Solar Cells: Correlating Infrared Imaging and Photovoltaic Performance

Jens Adams, Michael Salvador, Luca Lucera, Stefan Langner, George D. Spyropoulos, Frank W. Fecher, Monika M. Voigt, Simon A. Dowland, Andres Osvet, Hans‐Joachim Egelhaaf, Christoph J. Brabec

Advanced Energy Materials· Volume 5· Issue 20
Publisher page

Abstract

Understanding the degradation and failure mechanisms of organic photovoltaic devices is a key requirement for this technology to mature toward a reliable product. Here, an investigation on accelerated temperature and moisture long‐term stability testing (>20 000 h) of inverted and glass‐encapsulated poly(3‐hexylthiophene)/phenyl‐C61‐butyric acid methyl ester solar cells is presented. The degradation kinetics is analyzed using the Arrhenius model and the resulting activation energy for the diffusion of water is measured to be ≈43 kJ mol−1. Through comparison of electroluminescence imaging, lock‐in thermography, and photoluminescence mapping, the device performance is correlated with the loss of effective cell area and it is shown that the reaction of water at the hole extraction/active layer interface is likely to be the dominant cause for long‐term device failure. The diffusion of water through the packaged solar cell is described using classical diffusion theory. Based on an analytical solution of a simple diffusion model, the diffusion coefficient is estimated to be 4 × 10−12 m2 s−1. A shelf life of 100 000 h is anticipated at 65 °C/85% RH using a 9.3 cm wide protective adhesive rim. The findings of this study may inform strategies for predicting lifetimes of organic solar cells and modules based on local in situ tracking of moisture‐induced device performance loss using IR imaging.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Organic Electronics and Photovoltaics · Thin-Film Transistor Technologies · Silicon and Solar Cell Technologies

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Bavarian Center for Applied Energy Research (ZAE Bayern) Solar Factory of the Future Fürther Str. 250 90429 Nürnberg Germany

Institute of Materials for Electronics and Energy Technology (i‐MEET) Friedrich‐Alexander‐Universität Erlangen‐Nürnberg (FAU) Martensstraße 7 91058 Erlangen Germany

Instituto de Telecomunicações Instituto Superior Tecnico Av. Rovisco Pais P‐1049‐001 Lisboa Portugal

Belectric OPV GmbH Landgrabenstr. 94 90443 Nürnberg Germany

Funding

Solar Factory of the Future on the Energy Campus Nuremberg · Bavarian initiative “Solar Technologies go Hybrid” (SolTech)

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