Model of Organic Solar Cell Photocurrent Including the Effect of Charge Accumulation at Interfaces and Non-Uniform Carrier Generation

open7openTorto, Lorenzo; Cester, Andrea; Rizzo, Antonio; Wrachien, Nicola; Gevorgyan, Suren A.; Corazza, Michael; Krebs, Frederik C.Torto, Lorenzo; Cester, Andrea; Rizzo, Antonio; Wrachien, Nicola; Gevorgyan, Suren A.; Corazza, Michael; Krebs, Frederik C

Impact of COVID-19 on cardiovascular testing in the United States versus the rest of the world

Objectives: This study sought to quantify and compare the decline in volumes of cardiovascular procedures between the United States and non-US institutions during the early phase of the coronavirus disease-2019 (COVID-19) pandemic. Background: The COVID-19 pandemic has disrupted the care of many non-COVID-19 illnesses. Reductions in diagnostic cardiovascular testing around the world have led to concerns over the implications of reduced testing for cardiovascular disease (CVD) morbidity and mortality. Methods: Data were submitted to the INCAPS-COVID (International Atomic Energy Agency Non-Invasive Cardiology Protocols Study of COVID-19), a multinational registry comprising 909 institutions in 108 countries (including 155 facilities in 40 U.S. states), assessing the impact of the COVID-19 pandemic on volumes of diagnostic cardiovascular procedures. Data were obtained for April 2020 and compared with volumes of baseline procedures from March 2019. We compared laboratory characteristics, practices, and procedure volumes between U.S. and non-U.S. facilities and between U.S. geographic regions and identified factors associated with volume reduction in the United States. Results: Reductions in the volumes of procedures in the United States were similar to those in non-U.S. facilities (68% vs. 63%, respectively; p = 0.237), although U.S. facilities reported greater reductions in invasive coronary angiography (69% vs. 53%, respectively; p < 0.001). Significantly more U.S. facilities reported increased use of telehealth and patient screening measures than non-U.S. facilities, such as temperature checks, symptom screenings, and COVID-19 testing. Reductions in volumes of procedures differed between U.S. regions, with larger declines observed in the Northeast (76%) and Midwest (74%) than in the South (62%) and West (44%). Prevalence of COVID-19, staff redeployments, outpatient centers, and urban centers were associated with greater reductions in volume in U.S. facilities in a multivariable analysis. Conclusions: We observed marked reductions in U.S. cardiovascular testing in the early phase of the pandemic and significant variability between U.S. regions. The association between reductions of volumes and COVID-19 prevalence in the United States highlighted the need for proactive efforts to maintain access to cardiovascular testing in areas most affected by outbreaks of COVID-19 infection

Studio dei LED organici e loro applicazioni per display

I LED organici (OLED) sono dispositivi al giorno d'oggi diffusissimi grazie al loro impiego nei display per smartphones e piccoli display per altri usi. Nella prima parte dell'elaborato si analizzano gli OLED dal punto di vista della loro struttura, del loro funzionamento e delle tecniche adottate al fine di incrementarne l'efficienza. La seconda parte approfondisce la costituzione dei display dal punto di vista circuitale, con particolare attenzione alla tecnologia AMOLE

Development of photocurrent and open circuit voltage decay models for the characterization and reliability study of bulk herejunction solar cells

Le celle solari organiche appartengono al fotovoltaico di terza generazione e i loro punti di forza risiedono nelle loro peculiarità, che le rendono molto adatte a molte applicazioni, come l'integrazione architettonica o l'elettronica indossabile. Nonostante i numerosi vantaggi, soffrono ancora di molti punti deboli. Il più significativo è la scarsa affidabilità, da cui deriva la necessità di studiare nuove procedure di indagine che conducano alla risoluzione dei problemi di affidabilità. Questa attività di ricerca mira a sviluppare una metodologia per la caratterizzazione e lo studio dell'affidabilità delle celle solari polimeriche. In particolare, sono qui sviluppati due modelli, insieme alla descrizione di una nuova tipologia di misura: la open circuit voltage decay (OCVD). Il primo modello si basa sull'analisi della fotocorrente prodotta da una cella solare organica e prende in considerazione il piegamento della banda elettronica vicino agli elettrodi causata da un accumulo di carica nell’active layer. Questi accumuli di carica hanno un forte impatto sulla fotocorrente prodotta dal dispositivo. Inoltre, il modello spiega diverse discrepanze che sorgono tra i risultati sperimentali e la predizione fatta da altri modelli precedentemente presentati in letteratura. Il secondo modello si basa sull'analisi delle OCVD (ovvero una misura non distruttiva per la cella solare che monitora il transitorio di decadimento della tensione di circuito aperto a partire dal momento in cui la luce sulla cella solare viene spenta). È dimostrato che la forma del transitorio del decadimento della tensione è correlata ai meccanismi di separazione e ricombinazione dei portatori liberi. Molti parametri che descrivono le celle solari polimeriche sono estrapolate dal modello: i tassi di ricombinazione, il numero di portatori intrinseci nell’active layer e il gap energetico dei materiali che compongono lo strato attivo. Al fine di migliorare il fit e l’estrapolazione dei parametri, nel modello OCVD viene aggiunta la considerazione della distribuzione di carica spaziale non costante all'interno dell’active layer. L'analisi è supportata da alcune simulazioni drift diffusion. Ciò consente di quantificare la carica accumulata sulle interfacce elettrodo/organico, ottenendo ulteriori informazioni sulla struttura della banda elettronica della cella solare, e in particolare sull'allineamento tra le funzioni lavoro dell'elettrodo e le bande di trasporto organiche. La seconda parte del lavoro fa uso dei modelli sviluppati nella prima parte. In particolare, sono applicati a dati sperimentali ottenuti da dispositivi solari. I modelli vengono applicati a due casi principali. Nel primo caso, i due modelli sono utilizzati per caratterizzare quattro tipi di celle solari, evidenziando le differenze tra i dispositivi. Nello specifico, vengono estrapolate diverse informazioni sui meccanismi di ricombinazione all'interno dello strato attivo e sul diagramma a bande dell’active layer. Inoltre, viene identificata l'origine delle prestazioni inferiori associate ad alcuni dispositivi rispetto ad altri, mostrando il motivo per cui alcuni dispositivi non si guastano durante stress elettrici. Inoltre, le misurazioni in temperatura consentono di estrapolare il diagramma a bande dei materiali che compongono le celle solari. Nel secondo caso, i modelli vengono utilizzati per monitorare alcune celle durante i test di vita accelerati, mostrando i principali fattori causa di degradazione. Lo stress elettrico danneggia solo lo strato attivo riducendo la velocità di generazione dei polaroni e la probabilità di separazione dei polaron. Dall'analisi della forma della curva di fotocorrente è stato anche osservato che lo stress termico degrada anche l'interfaccia con l'anodo

Development of photocurrent and open circuit voltage decay models for the characterization and reliability study of bulk herejunction solar cells

Le celle solari organiche appartengono al fotovoltaico di terza generazione e i loro punti di forza risiedono nelle loro peculiarità, che le rendono molto adatte a molte applicazioni, come l'integrazione architettonica o l'elettronica indossabile. Nonostante i numerosi vantaggi, soffrono ancora di molti punti deboli. Il più significativo è la scarsa affidabilità, da cui deriva la necessità di studiare nuove procedure di indagine che conducano alla risoluzione dei problemi di affidabilità. Questa attività di ricerca mira a sviluppare una metodologia per la caratterizzazione e lo studio dell'affidabilità delle celle solari polimeriche. In particolare, sono qui sviluppati due modelli, insieme alla descrizione di una nuova tipologia di misura: la open circuit voltage decay (OCVD). Il primo modello si basa sull'analisi della fotocorrente prodotta da una cella solare organica e prende in considerazione il piegamento della banda elettronica vicino agli elettrodi causata da un accumulo di carica nell’active layer. Questi accumuli di carica hanno un forte impatto sulla fotocorrente prodotta dal dispositivo. Inoltre, il modello spiega diverse discrepanze che sorgono tra i risultati sperimentali e la predizione fatta da altri modelli precedentemente presentati in letteratura. Il secondo modello si basa sull'analisi delle OCVD (ovvero una misura non distruttiva per la cella solare che monitora il transitorio di decadimento della tensione di circuito aperto a partire dal momento in cui la luce sulla cella solare viene spenta). È dimostrato che la forma del transitorio del decadimento della tensione è correlata ai meccanismi di separazione e ricombinazione dei portatori liberi. Molti parametri che descrivono le celle solari polimeriche sono estrapolate dal modello: i tassi di ricombinazione, il numero di portatori intrinseci nell’active layer e il gap energetico dei materiali che compongono lo strato attivo. Al fine di migliorare il fit e l’estrapolazione dei parametri, nel modello OCVD viene aggiunta la considerazione della distribuzione di carica spaziale non costante all'interno dell’active layer. L'analisi è supportata da alcune simulazioni drift diffusion. Ciò consente di quantificare la carica accumulata sulle interfacce elettrodo/organico, ottenendo ulteriori informazioni sulla struttura della banda elettronica della cella solare, e in particolare sull'allineamento tra le funzioni lavoro dell'elettrodo e le bande di trasporto organiche. La seconda parte del lavoro fa uso dei modelli sviluppati nella prima parte. In particolare, sono applicati a dati sperimentali ottenuti da dispositivi solari. I modelli vengono applicati a due casi principali. Nel primo caso, i due modelli sono utilizzati per caratterizzare quattro tipi di celle solari, evidenziando le differenze tra i dispositivi. Nello specifico, vengono estrapolate diverse informazioni sui meccanismi di ricombinazione all'interno dello strato attivo e sul diagramma a bande dell’active layer. Inoltre, viene identificata l'origine delle prestazioni inferiori associate ad alcuni dispositivi rispetto ad altri, mostrando il motivo per cui alcuni dispositivi non si guastano durante stress elettrici. Inoltre, le misurazioni in temperatura consentono di estrapolare il diagramma a bande dei materiali che compongono le celle solari. Nel secondo caso, i modelli vengono utilizzati per monitorare alcune celle durante i test di vita accelerati, mostrando i principali fattori causa di degradazione. Lo stress elettrico danneggia solo lo strato attivo riducendo la velocità di generazione dei polaroni e la probabilità di separazione dei polaron. Dall'analisi della forma della curva di fotocorrente è stato anche osservato che lo stress termico degrada anche l'interfaccia con l'anodo

Application of an Open-Circuit Voltage Decay Model to Compare the Performances of Donor Polymers in Bulk Heterojunction Solar Cells

We analyzed several polymeric solar cells fabricated by using four different donor polymers. On each device, we performed photocurrent, external quantum efficiency, and open-circuit voltage-decay transient measurements. A model was developed to explain the open-circuit voltage decay, which provided insight about the recombination mechanisms in the active layer and about the band diagram of the organic solar cell blend. By analyzing and comparing the data obtained with the open-circuit voltage-decay transient and the conventional dc measurements in the four polymers, the origin of lower performance in some devices was identified

Application of an Open-Circuit Voltage Decay Model to Compare the Performances of Donor Polymers in Bulk Heterojunction Solar Cells

We analyzed several polymeric solar cells fabricated by using four different donor polymers. On each device, we performed photocurrent, external quantum efficiency, and open-circuit voltage-decay transient measurements. A model was developed to explain the open-circuit voltage decay, which provided insight about the recombination mechanisms in the active layer and about the band diagram of the organic solar cell blend. By analyzing and comparing the data obtained with the open-circuit voltage-decay transient and the conventional dc measurements in the four polymers, the origin of lower performance in some devices was identified