الطباعة تصنيع السائبة متغاير الخلايا الشمسية و في الموقع الصرف توصيف

الهدف العام من هذه التجربة هو إظهار تصنيع الطباعة للخلايا الشمسية العضوية ذات الأغشية الرقيقة ومراقبة تطور مورفولوجيا الأغشية الرقيقة أثناء تبخر المذيبات. تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في الأغشية الرقيقة الوظيفية مثل الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة وطلاء البوليمر. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن تقنيات المعالجة الصناعية والسيكروترون مدمجة جيدا لإظهار الجانب الأساسي لعلم المواد.

تساعد الآثار المترتبة على هذه الطريقة في فهم تطور مورفولوجيا الأغشية الرقيقة المجاورة ، وهو أمر بالغ الأهمية في تحديد التشكل النهائي وأداء الجهاز. لذلك يمكن أن تعطينا هذه التقنية معلومات في مورفولوجيا الخلايا الكهروضوئية العضوية ذات الأغشية الرقيقة. يمكن أن يعطينا أيضا معلومات عن مواد أخرى ، على سبيل المثال ، الثنائيات الباعثة للضوء أو مواد الأغشية الرقيقة الوظيفية.

لتحميل الركيزة ، ضع الركيزة المعدلة PEDOT: المغلفة بطبقة أكسيد القصدير المصنوعة من الإنديوم PSS على اللوحة الأساسية لآلة طلاء القالب ذات الفتحة الصغيرة. باستخدام المناور الخطي الموجود أسفل لوحة الركيزة ، اضبط موضع الركيزة لوضعها أسفل رأس الطابعة مباشرة. اضبط إمالة الرأس باستخدام مناور الإمالة ثنائي الأبعاد الذي يحمل رأس الطباعة.

تأكد من أن الرأس يقف عموديا فوق الركيزة المحملة. اضبط الرأس على مسافة الركيزة إلى الصفر. يقترن المحرك الرأسي بمستشعر القوة.

عندما يكون رأس الطباعة عائما ، سيتم الحصول على قراءة قوة ثابتة من وزن رأس الطباعة وتجميعات مناور الإمالة. بمجرد أن يلمس رأس الطابعة الركيزة ، ستنخفض القراءة ، مما يشير إلى موضع الصفر. قم بتعيين رأس لقيمة الركيزة لتشغيل التجربة.

في هذه التجربة ، اضبط فجوة الرأس على الركيزة على 100 ميكرون. بعد ذلك ، اضبط محرك المرحلة الانتقالية الخطية الذي سيتم استخدامه للطباعة. اضبط موضع المحرك 10 ملم كنقطة البداية ، وموضع المحرك 80 ملم كنقطة نهاية.

اضبط سرعة الطباعة على 10 ملليمترات في الثانية باستخدام واجهة برنامج التحكم في المحرك. اضبط سرعة تسارع المحرك على 100 متر في الثانية. قم بتحميل حبر OPV في حقنة سعة مليلتر واحد ، وقم بتركيب المحقنة على مضخة الحقنة المتصلة بطابعة قوالب الفتحة.

قم بتعيين معلمات الطباعة في برنامج التحكم. لبدء تجربة الطباعة، اكتب موضع نقطة البداية في نافذة الموضع في برنامج التحكم. سيؤدي هذا الإجراء إلى نقل الركيزة إلى نقطة البداية.

ابدأ في ضخ المحلول في رأس قالب الفتحة بالنقر فوق ابدأ في برنامج مضخة الحقنة. قم بتشغيل المحرك الانتقالي بسرعة عندما يبدأ المحلول في الخروج من رأس الطباعة. ستنتقل الركيزة إلى الوضع النهائي.

أوقف مضخة الحقنة وارفع رأس الطباعة باستخدام المحرك الرأسي. قم بإيقاف تشغيل المكنسة الكهربائية ، وإزالة الركيزة من لوحة القاعدة. قم بتحميل الركيزة المطبوعة في فرن فراغ لمدة ثلاث إلى خمس ساعات لإزالة المذيبات المتبقية.

بعد ذلك ، ضع طبق بتري تحت رأس الطباعة. ضخ 10 مل من الكلوروفورم في رأس الطباعة لتنظيفه. اجمع محلول الكلوروفورم الملوث مع طبق بتري.

قم بإعداد صندوق هيليوم لمنع تشتت الهواء في قياس الأشعة السينية. قم بتركيب مغطي القالب الصغير في صندوق الهيليوم. قم بتركيب مقياس تداخل بصري على آلة الطباعة لمراقبة تغير السماكة على تبخر المذيب.

ضع ركيزة الرقاقة المطلية PEDOT: PSS على حامل الركيزة للطابعة ، واضبط موضع الرأس والركيزة كما كان من قبل. قم بتطهير صندوق الهيليوم لإزالة الهواء. يجب أن يكون مستوى الأكسجين أقل من 0.3٪ والذي يمكن مراقبته بواسطة مستشعر الأكسجين.

بمحاذاة الركيزة في الموضع الذي تصطدم فيه الأشعة السينية بالركيزة ، واضبط زاوية السقوط ، وهي 0.16 درجة في هذه الحالة. اضبط وقت التعرض للأشعة السينية في طريقة الحصول على البيانات. هنا ، استخدم ثانيتين كوقت التعريض الضوئي ، متبوعا بثلاث ثوان من وقت التأخير لتجنب تلف شعاع الخادم.

وبالتالي ، فإن كل فترة تجربة هي خمس ثوان. قم بتنفيذ قائمة انتظار مستمرة من 100 تكرار التقاط 100 صورة. قم بتسمية التجربة واختر مسار البيانات لحفظ الملفات التجريبية.

انقل الركيزة إلى وضع البداية عن طريق الدخول إلى موضع البداية في برنامج التحكم في المحرك. ابدأ تشغيل مصراع الأشعة السينية ، وسيقوم الكاشف بتسجيل إشارات الحيود والتشتت باستمرار. بعد ذلك ، ابدأ مضخة الحقنة لتغذية المحلول في رأس الطباعة.

عندما يبدأ المحلول في الخروج من رأس الطباعة كما يتم مراقبته بواسطة كاميرا مراقبة ، ابدأ عملية الطباعة بسرعة. عند الوصول إلى موضع القياس المختار مسبقا ، سيلتقط الكاشف ثنائي الأبعاد إشارة التشتت من المحلول. سيتم مراقبة سمك الفيلم بواسطة مقياس التداخل.

وبالتالي ، سيتم تسجيل تطور مورفولوجيا الأغشية الرقيقة. ارفع رأس الطابعة ونظف الرأس عند الانتهاء من التجربة. يظهر هنا ركيزة ITO مطلية بمزيج من البوليمر المترافق ثنائي الفينيل متعدد الكلور PCBM.

الفيلم سلس بصريا للغاية. بداية ونهاية الفيلم المطلي ليست دائما موحدة بسبب الغضروف المفصلي المتشكل والتجفيف من الحواف. يتم تحميل الركيزة المطلية حديثا في النهاية في أقنعة الظل.

يتم تحميل القناع في مبخر لإيداع طبقة الكاثود الرقيقة. يظهر هنا جهاز مكتمل بعد ترسيب طبقة الكاثود. يتم قياس أداء الجهاز باستخدام جهاز محاكاة للطاقة الشمسية أقل من 100 مللي واط لكل سنتيمتر مربع.

فيما يلي منحنى جهد تيار تمثيلي لجهاز مطلي بالقالب بفتحة صغيرة. يتم تحقيق متوسط كفاءة تحويل الطاقة بنسبة 5.2٪ للأجهزة المطلية بالقالب بالفتحات ، وهو قريب من تلك التي يحققها طلاء الدوران. يمثل هذا الشكل تجربة نموذجية لحدوث الرعي في الموقع ، وتجربة تشتت صغيرة الزاوية أثناء التجفيف بالمذيبات.

تطور الوقت مرمز بالألوان. في المرحلة المبكرة من التجفيف حيث يوجد فائض من المذيب ، يظهر منحنى تشتت أحمر وتختلط الخلطات جيدا. تطورت ذروة التشتت تدريجيا عند حوالي 0.02 أنجستروم عكسي ، مما يشير إلى ما يقرب من 60 نانومتر من فصل الطور.

تكشف هذه المعلومات ، عندما تقترن بنتائج حيود الأشعة السينية في الموقع ، عن حركية تبلور البوليمر وفصل الطور. بمجرد إتقان هذه التقنية ، يمكن القيام بها في حوالي خمس دقائق إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء محاولة هذه التجارب ، من المهم أن نتذكر أنه لكل نظام مادي علينا أن نجد الحالة المثالية.

يجب تحسين هذا لكل تجربة. مهدت هذه الطريقة الطريق للباحثين في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة لاستكشاف الهيكل وعلاقة الملكية في التصنيع الصناعي. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد جدا لكيفية إجراء تجربة الطباعة في الموقع على خط شعاع السنكروترون.