Summary
Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll für das Design, die Herstellung und die Verwendung einer einfachen, vielseitigen 3D-gedruckten und kontrollierten atmosphärischen Kammer für die optische und elektrische Charakterisierung von luftempfindlichen organischen optoelektronischen Geräten.
Abstract
In diesem Manuskript skizzieren wir die Herstellung einer kleinen, tragbaren, einfach zu bedienende atmosphärischen Kammer für organische und Perowskit optoelektronische Geräte mit 3D-Druck. Da diese Art von Geräten empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff sind, kann solch eine Kammer Forscher bei der Charakterisierung der elektronischen und Stabilität Eigenschaften unterstützen. Die Kammer soll als eine temporäre, wiederverwendbare und stabile Umgebung mit kontrollierten Eigenschaften (einschließlich Feuchtigkeit, Gas-Einführung und Temperatur) verwendet werden. Es kann verwendet werden, um luftempfindliche Materialien zu schützen oder in einer kontrollierten Weise für Abbau Studien Verunreinigungen ausgesetzt. Um die Eigenschaften der Kammer zu charakterisieren, skizzieren wir ein einfaches Verfahren um die Wasserdampf-Übertragungsrate (Metallbeschichteten) mit Relative Luftfeuchtigkeit gemessen an einem standard Feuchtesensor zu bestimmen. Dieses Standardverfahren, mit einer 50 %-Infill-Dichte von Polymilchsäure (PLA), resultiert in einer Kammer, die wochenlang ohne erheblichen Verlust der Eigenschaften des Geräts verwendet werden kann. Die Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit der Kammer ermöglicht es, jede Charakterisierung Bedingung angepasst werden, die eine kompakte kontrollierter Atmosphäre erfordert.
Introduction
Organische und Perowskit optoelektronische Geräte, Solarzellen und Leuchtdioden aufgrund konjugierte π halbleitenden organischen Molekülen und Organometall Halogenide sind ein schnell wachsendes Forschungsgebiet. Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind bereits ein Hauptelement technologische Beleuchtung zeigt1und organische Photovoltaik haben damit begonnen, Effizienzsteigerungen zu erzielen, die sie im Wettbewerb mit amorphem Silizium2machen. Die jüngste rasante Weiterentwicklung von Perowskit-basierten Geräten für Licht absorbieren und Licht emittierende Anwendungen3,4,5 legt nahe, dass kostengünstige, leicht verarbeitete Geräte wahrscheinlich bald weit verbreitet zu finden sind Bereitstellung. Allerdings leiden alle diese Technologien eine Empfindlichkeit, atmosphärische Verunreinigungen, insbesondere Feuchtigkeit und Sauerstoff, die ihre effektive Lebensdauer6,7,8,9begrenzt.
Für Forscher studieren solcher Systeme kann es sinnvoll, eine anpassbare, einfach zu bedienende tragbare und wiederverwendbare Kammer solche empfindlichen Materialien zu schützen oder Verunreinigungen in einer kontrollierten Art und Weise10,11ausgesetzt sein. Obwohl es möglich, eine Glovebox zur Charakterisierung von luftempfindlichen Geräte zu verwenden, diese großen, teuren, und stationären, inerten Umgebungen unvereinbar mit der breiten Palette der Charakterisierung möglicherweise, die erforderlich sein können. Um eine tragbare alternative, Reese Et Al. liefern 10 vorgeschlagen, eine kleine Metall Kammer basiert auf einer standard Vakuum Flansch für die elektrischen und optischen Charakterisierung von organischen Geräte geeignet. Wir haben dieses Design angepasst, so dass es billiger und vielseitiger mithilfe von 3D-Druck, die Kammer Komponenten herzustellen. Die Verwendung der 3D-Druck, sondern als Bearbeitung, ermöglicht schnelle, kostengünstige Anpassungen an veränderte Muster oder Umweltanforderungen und gleichzeitig das Dienstprogramm des grundlegenden Designs. In diesem Beitrag wir erläutern das Verfahren, um eine solche Kammer machen und verwenden, um die Strom-Spannungs-Kennlinien eines organischen Dioden-Geräts zu extrahieren.
Eine gute Einkapselung von organischen und Perowskit Geräte sollten WVTRs von 10-3 - 10-6 g/m2/Tag für langfristige Gerät Stabilität12,13, zu wenig Wasser Eindringen in das organische Gerät gewährleisten auch in sehr harten Bedingungen. Da diese Kammer zu einer kontrollierten Umgebung zu Testzwecken Zwecke anstatt eine langfristige Lagerung oder Kapselung Methode konzipiert wurde, sind die Voraussetzungen für eine effektive Kammer nicht so streng. Die Kammer sollte weiterhin die Geräteeigenschaften innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens Charakterisierung Experimente durchführen können. Das Standardverfahren der Verwendung von PLA resultiert in einer Kammer, die für mehrere Tage oder sogar verwendet werden können Wochen mit einer eingearbeiteten Gasfluss, ohne einen erheblichen Verlust von den Eigenschaften des Geräts.
Die Materialien zu verändern oder auch die Form und Größe des kammerkörpers können drastische Auswirkungen auf das Eindringen von Verunreinigungen aus der Luft in der Kammer. Das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff muss daher sorgfältig überwacht werden, für jedes Design um die Wirksamkeit der Kammer bestimmen. Zusätzlich beschreiben wir, auf die Fertigung der Kammer, ein einfaches Verfahren zur Bestimmung der Metallbeschichteten der Kammer, mit einem im Handel erhältlichen Feuchtesensor, um einen Zeitrahmen für die Verwendung der Kammer für Experimente zu etablieren.
Eine einfache und doch vielseitige Kammer kann mehrere Arten von Experimenten durchgeführt werden. Sie fungieren als inerter Atmosphäre Umgebungen außerhalb der Glovebox, geeignet für elektrische und optische Charakterisierung durch die Durchführung der elektrischen Anschlüsse und Fenster. Ihre Beweglichkeit ermöglicht es ihnen, mit standard Elektrische Charakterisierung Ausrüstung außerhalb des Labors, wo sie hergestellt wurden, verwendet werden, die in Round-Robin für Zuverlässigkeit14 Tests nützlich ist oder zertifizierte Messungen des Gerätes zu erhalten Leistung15. Diese Räume eignen sich auch besonders für die Untersuchung der Auswirkungen der Einführung von Schadstoffen für kontrollierten Abbau Tests mit einfachen Modifikationen. Der Einsatz von 3D Druck ermöglicht eine signifikante und schnelle Anpassungsfähigkeit an wechselnden Gerät Layouts, Größen, oder Testanforderungen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
(1) die 3D Print Kammerteilen
Hinweis: Alle Vorbereitung des Druckers "Slicer" Softwareeinstellungen und Druckparameter wurden speziell für den Drucker in der Tabelle der Materialienangegeben. Es gibt eine breite Palette von 3D-Druckern, jede mit ihren eigenen Satz von Vorbereitungsschritte und optimale Parameter. Es kann auch eine breite Palette von Farben für die Polymer-Filament für die gedruckten Teile verwendet. Es ist nicht erforderlich, die gleiche Kunststoff für jedes Bauteil zu verwenden.
- Wählen Sie die entsprechenden .stl Dateien anhand der gewünschten Kammer-Konfiguration.
Hinweis: Diese Konfigurationen sind in Abbildung 1, zusammen mit einer Explosionszeichnung der Konfiguration einer kompletten Kammer aufgeführt. - Einrichtung der slicing Software .gcode Dateien die STL-Dateien konvertieren, die der Drucker gelesen werden.
- Herunterladen Sie schneidene-Software aufgeführt in der Tabelle der Materialien.
- Wählen Sie den Drucker im Einsatz, indem Sie zur anderen navigieren und suchen Sie den Drucker im Einsatz.
- Navigieren Sie zu Einstellungen > Drucker > Drucker verwalten > Einstellungen und ändern Sie die Einstellungen, wie in Abbildung 2dargestellt.
- Eine .gcode-Datei mit Benutzer gewünscht-Parameter mit dem slicing-Software umwandeln Sie die STL-Datei.
- Speichern Sie die konvertierte .gcode Datei auf der SD-Karte und legen Sie sie in der 3D Drucker.
- Bereiten Sie den 3D Drucker für den Einsatz.
- Das druckbett mit blauem Klebeband abdecken. Stellen Sie sicher, es gibt keine Risse, Luftblasen oder unebene Flächen durch Ausführen einer Kreditkarte-Type-Objekt über die Oberfläche.
- Ausrichten des Drucker-Bettes, wenn nötig. Die Methode unterscheidet sich pro Drucker und kann recherchiert werden.
- Navigieren Sie zum Drucken von SD-Karte auf dem Druckerdisplay 3D und wählen Sie die gewünschte Datei.
Hinweis: Der Drucker wird zunächst Wärme Bett und Düse, und dann beginnt des Drucks. - Wiederholen Sie die Schritte 1,3-1,6 für jeden Teil gedruckt werden soll.
Abbildung 1: eine Konfigurationstabelle mit einer Explosionszeichnung der Prüfkammer. (ein) zeigt diese Tabelle die STL-Dateien für verschiedene Konfigurationen der Kammer. Die Zeilen zeigen 3D-gerenderte Schaltpläne der Variationen auf jeder Kammer Teil gedruckt werden soll. Die Spalten zeigen die notwendigen Teile eine einzige Kammer abschließen. Beachten Sie, dass eine Kammer wird entweder eine untere Kammer oder eine untere Kammer mit gasentlastungsbohrungen, nicht beides. (b) zeigt dieses Fenster eine aufgelöste CAD-Ansicht einer gedruckten Kammer für eine 4-Pixel-IV-Test-Konfiguration. Beachten Sie, dass der o-Ring, der Bio-Gerät und die KF50-Zentrierung Dichtung nicht 3D gedruckt sind. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: 3D Druckereinstellungen. Dies ist ein Screenshot der notwendige Einstellungen in der Schneid-Software, die 3D-gedruckten Drehteile für die Kammern. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
(2) die obere Kammerversammlung
- Obere Kammer Gewindeeinsätze hinzufügen (siehe Abb. 3 b für Informationen zur Antragstellung Gewindeeinsätze).
- 4 tippen die Bohrungen von 0,404 cm Durchmesser (Größe 21 Imperial) bis zu einer Tiefe von 0,397 cm (5/32 Zoll) in die 4 Bohrungen an der Unterseite des gedruckten obere Kammer (siehe Abbildung 1a).
- Legen Sie eine Messing-konisch Gewindeeinsatz mit einer #4-40 Gewindegröße (0,248 cm im Durchmesser) in das gebohrte Loch mit dem kleineren Durchmesser nach unten.
- Schalten Sie einen Lötkolben. Wenn Sie auf rund 330-350 ° C erhitzt, drücken Sie die Lötspitze zu den Gewindeeinsatz und gelten Sie Nenndruck, wie der Einsatz den Kunststoff in die vorbereiteten Löcher schieben lassen heizt. Halten Druck (Sicherstellung des Einsatzes gerade nach unten geht), bis die obere Fläche des Einsatzes und der Unterseite der oberen Kammer sind ca. 1 mm auseinander.
- Drücken Sie den Rand von einem Lineal gegen die obere Fläche des Einsatzes während der Kunststoff immer noch heiß ist, um sicherzustellen, dass es bündig mit der Unterseite der oberen Kammer ist. Können Sie 1 min für den Kunststoff abkühlen, bevor Sie fortfahren.
- Die Ausrichtung der Einsätze durch den Sicherungsring über die Einlage und überprüft, ob die Löcher Line-up zu gewährleisten. Siehe Abbildung 3 c.
- Wiederholen Sie Schritte 2.1.2 - 2.1.5 für alle 4 Einsätze.
- Und drücken Sie die Größe 116 Butyl o-Ring in die kreisförmige Nut an der Unterseite der oberen Kammer.
- Platzieren Sie das Bio Gerät auf den o-Ring (siehe Abbildung 4 Einzelheiten 2 mögliche Pixel-Muster).
Hinweis: Ein einziges Bio Gerät kann eine Reihe von einzelnen Dioden bestehen, die unabhängig voneinander gemessen werden kann. Diese werden als "Pixel." bezeichnet Die Muster in Abbildung 4 vertreten die Ausrichtung der organischen Vorrichtung, wie es in die obere Kammer platziert werden soll. Die Einkerbung an der Seite der Kammer sollte auf der linken Seite des organischen Gerätes (4-Pixel) oder unter dem organischen Gerät (6 Pixel) (bezogen auf die Orientierung Markierungen auf die Muster in Abbildung 4). - Befestigen Sie in einer Glovebox Umgebung den Sicherungsring, die obere Kammer durch aufschrauben der vier 4-40 Gewinde Schrauben (0,248 cm im Durchmesser, 0,478 cm lang) durch den Sicherungsring der Gewindeeinsätze. Drücken Sie das Gerät zwischen den Sicherungsring und der o-Ring. Extreme Vorsicht nicht, das Gerät zu knacken, indem man die Schrauben schrittweise, ein Achtel gehen jedem Durchgang umdrehen.
Hinweis: Um eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten, überprüfen Sie, dass der o-Ring gegen das Gerät rundum mit einer Kompression von 15-25 % gedrückt wird.
Abbildung 3: die Montage der oberen Kammer. (ein) zeigt dieses Fenster eine ausgebaute 4-Pixel obere Kammer. (b) dieses Panel zeigt die Anwendung von Gewindeeinsätzen in die obere Kammer mit einem Lötkolben. (c) zeigt dieses Panel teilmontierte obere Kammer Komponenten zeigt die Ausrichtung der Sicherungsring, die obere Kammer (Anmerkung, die den o-Ring und Schrauben aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht angezeigt werden). Verschiedene Farben der PLA Kunststoff dienten für den Druck von verschiedenen Teilen; Diese haben keinen Einfluss auf die Leistung der Kammer. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: mögliche Gerät Pixel-Muster für eine Pin-Layout. Diese Tafeln zeigen das Layout der organischen Solarzelle oder Light Emitting Diode Vorrichtung verwendet für die Benennung der Kontaktstift Positionen für (ein) ein 4-Pixel und (b) eine 6 Pixel IV Testkonfiguration Kammer. Jedes Pixel ist für die korrekte Platzierung in der Kammer mit einem Verweis auf die Orientierung Markierungen (grüne Sterne) nummeriert. Schwarze und rote Kreise repräsentieren die Kathode und Anode Kontakte (d. h., Pin-Positionen). Beachten Sie, dass für die 6 Pixel-Konfiguration, die oberen zwei Pixel durch die Öffnung in der oberen Kammer maskiert und nicht nummeriert, da nur vier Pixel Beleuchtung oder Emission Bedingungen getestet werden können. (c) dieses Panel zeigt die Ausrichtung eines Geräts 6 Pixel im Vergleich zu den 6 Pixel untere Kammer mit seiner Pin-Positionen angegeben. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
- Verlassen Sie die montierte obere Kammer in einer Glovebox Umgebung für ≥ 24 h um Feuchtigkeit absorbiert von der Kammer zu entkommen, das Material zu ermöglichen. Fahren Sie mit Schritt 3 während der Wartezeit.
(3) die untere Kammer Baugruppe
Hinweis: Führen Sie nur Schritt 3.1, ggf. eine Konfiguration mit einer unteren Kammer mit gasentlastungsbohrungen fließen.
- Die untere Kammer mit Gas-Durchfluss-Häfen (siehe Abbildung 5) fügen Sie Push connect Pneumatische Anschlüsse für eine Inertgasstrom hinzu.
- 1/8-Größe National Pipe Thread (NVV) tippen mit einer Hand T-Schlüssel verwenden, tippen Sie auf beide Löcher an der Seite der unteren Kammer mit der Gas-Durchfluss-Häfen. Sicherstellen, dass das Loch angezapft werden vertikal und die Kammer ist sicher in Position gehalten, stellen Sie den Hahn in das Loch.
- Mit dem T-Schraubenschlüssel an den Wasserhahn angeschlossen, langsam drehen Sie den Schlüssel im Uhrzeigersinn, um sicherzustellen, dass der Hahn bleibt senkrecht und aufgereiht mit dem Loch als die Fäden gebildet werden. Alle 5 Umdrehungen drehen den Schlüssel gegen den Uhrzeigersinn eine volle drehen und drehen Sie dann ein weiteres 5 Umdrehungen, wiederholt, bis ein Gewinde an der Unterseite der Bohrung zu schneiden ist.
- Wickeln Sie Teflonband um die 2-pneumatische Push connect Stecker durch das Band gegen den Uhrzeigersinn um die Fäden umwickeln, (wenn die Montage von oben ansehen wie es in geschraubt wird) 2 X.
Hinweis: Weitere Informationen finden Sie auf einem Maschinisten klopfen Ratgeber. - Schrauben Sie die Pneumatische Anschlüsse in die Gewindebohrungen mit einem Schraubenschlüssel, um sie zu verfeinern. Achten Sie darauf, nicht beschädigt und den Kunststoff zu knacken.
- Gelten Sie Niederdruck Epoxy um die sitzende Beschläge. Verwenden Sie auf ein Stück Folie einen Eis am Stiel-Stick auf Basis 2-Komponenten-Harz mit 1 Teil Härter mischen (beide sind im Preis inbegriffen). Diese Mischung ist das Epoxid.
- Mit einem Zahnstocher, eine Schicht Epoxy in und um den Abstand zwischen der unteren Kammer mit der Gas-Durchfluss-Häfen und die Beschläge. Lassen Sie das Epoxidharz zu sitzen für 1-2 h für das Harz bei 25 ° c Aushärten Ermöglichen Sie für eine vollständige Heilung das Epoxidharz ruhelagerung für 24 h bei 25 ° C. Sicherstellen Sie, dass das Set Harz weiß und fest gedrückt ist.
Achtung: Epoxy härter und Epoxidharz Verbrennungen und Reizung der Augen und der Haut verursachen. Epoxidharz kann eine allergische Haut oder Atemwege Reaktion verursachen. Es kann die Atemwege reizen. Es möglicherweise schädlich wenn geschluckt oder über die Haut aufgenommen. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung und vermeiden Sie den Kontakt mit Haut und Kleidung vermeiden. Der Dampf nicht einatmen. Tragen Sie einen Augenschutz und Handschuhe beim Umgang mit Epoxidharz. - Schließen Sie die pneumatische Push connect Stecker mit handbetätigten Push connect Ventile mit 2 cm Stücke von Teflon-Schläuche. Der Durchmesser des Schlauches sollte entsprechen die verwendeten Push connect Stecker erforderlich ist.
Abbildung 5: eine montierte Kammer mit gasentlastungsbohrungen. Dieses Fenster zeigt eine komplett montierte Kammer einschließlich eine untere Kammer mit gasentlastungsbohrungen. Eingebettet in die verfügbaren Löcher in der Kammer Stoß herstellen gasentlastungsbohrungen hängen auf Schläuche mit Gas Stromregelventilen um die Einführung von Gas zu steuern. Beachten Sie, dass die Kontaktstifte sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
- Die untere Kammer für eine aktuelle Spannungsmessung (IV) Elektrische Kontaktstifte hinzufügen (siehe Abbildung 6).
- Die Buchse ein Lot Cup stecken Sie 6-7 mm von dem schmalen Ende einer Pogo PIN. Die Kombination dieser 2 Teile wird ein Kontaktstift genannt. Mit Lötzinn helfende Hände, beide Teile der Kontaktstift horizontal auszusetzen.
- Schalten Sie den Lötkolben. Tippen Sie auf ca. 330-350 ° C erhitzt, das Eisen auf der Anschlussbereich zwischen der Pogo Pin und der Lot-Cup.
- Drücken Sie während der weiterhin berührt das Eisen in das Gebiet, das Lot der Anschlussbereich. Wenn es genug erwärmt hat, wird das Lötzinn schmelzen. Sicherzustellen Sie, dass eine dünne Schicht von Lötzinn auf die Fläche zwischen den beiden Teilen ganz um das äußere des kontaktstiftes. Sicherstellen Sie, dass das Lot mit keine Unebenheiten glatt ist. Siehe Abbildung 6 b.
- Schieben Sie den Kontaktstift in 1 der Bohrungen an der Unterseite der unteren Kammer. Folie der Kontaktstift ist also, dass 2,2 cm vom Lot Cup Ende vom unteren Rand der unteren Kammer herausragt.
Hinweis: Der Lot-Cup sollte stick heraus die Unterseite der unteren Kammer während die Pogo Pin auf der Innenseite der unteren Kammer sein sollte. - Zur Abdichtung, decken Sie die Region, wo der Kontaktstift in den Kunststoff mit Niederdruck Epoxy geeignet für Vakuum-Anwendungen eingefügt wurde. Verwenden Sie auf einem Stück Folie einen Eis am Stiel-Stick, 2-Komponenten-Harz mit 1 Teil Härter mischen, bis die Mischung gleichmäßig erscheint.
- Mit einem Zahnstocher, gelten Sie das Epoxidharz rund um den Kontaktstift und Loch, um zu verhindern das Eindringen von Luft. Lassen Sie 1-2 h für das Harz bei 25 ° c Aushärten Ermöglichen Sie für eine vollständige Heilung das Epoxidharz ruhelagerung für 24 h bei 25 ° C. Sicherstellen Sie, dass das Set Harz weiß und fest gedrückt ist.
Achtung: Epoxy härter und Epoxidharz Verbrennungen und Reizung der Augen und der Haut verursachen. Epoxidharz kann eine allergische Haut oder Atemwege Reaktion verursachen. Es kann die Atemwege reizen. Es möglicherweise schädlich wenn geschluckt oder über die Haut aufgenommen. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung und vermeiden Sie den Kontakt mit Haut und Kleidung vermeiden. Der Dampf nicht einatmen. Tragen Sie einen Augenschutz und Handschuhe beim Umgang mit Epoxidharz. - Wiederholen Sie die Schritte 3.2.1 - 3.2.6 der unteren Kammer, die Löcher zu füllen die korrekte Anzahl der Kontaktstifte hinzu.
- Die montierten unteren Kammer in einer Glovebox Umgebung und lassen Sie ihn für mindestens 24 h.
Hinweis: Dies ist keine Feuchtigkeit absorbiert von der Kammer zu entkommen, das Material zu ermöglichen.
Abbildung 6: eine komplette, montierten unteren Kammer. (ein) dieses Panel zeigt eine montierten unteren Kammer für eine 4-Pixel-IV-Test-Konfiguration mit den Kontaktstiften sitzend mit Niederdruck Epoxy für Vakuum-Anwendungen geeignet. Braun o-Ring (KF50)-Ring-Dichtung Zentrierung wird verwendet, um eine eng anliegende mit der oberen Kammer zu gewährleisten. (b) zeigt dieses Fenster eine Lot Cup und Pogo Pin nach dem Löten. (c) dieses Panel zeigt eine Nahaufnahme von Set Epoxy-Kleber, den korrekten Sitz des kontaktstiftes in der unteren Kammer Löcher zeigen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
(4) die Endmontage
Hinweis: Dieser Versammlung ist es, innerhalb einer Glovebox-Umgebung ausgeführt werden, nachdem die montierten oberen und der unteren Kammer in das Handschuhfach für ≥ 24 h gewesen sein.
- Legen Sie KF50-Zentrierung Dichtung auf der unteren Kammer, wie in Abbildung 6dargestellt.
- Legen Sie die obere Kammer auf der unteren Kammer, mit der glatten Seite der oberen Kammer nach oben und richten Sie die Kerben an beiden kammerteilen um einen richtigen Kontakt mit dem Bio-Gerät. Siehe Abbildung 1 für eine Explosionsansicht der gesamten Kammer.
- Sichern Sie die 2 Kammer Teile zusammen mit den KF50 Schelle.
- Lösen Sie Wingnut auf die Klemme und legen Sie die Klammer um den Rand des kombinierten untere Kammer und obere Kammer.
- Mit der Einfügung von Abbildung 7 für eine übersichtliche Darstellung, drehen Sie die Wingnut, soweit es gehen kann, um den Bolzen, gewährleistet eine sichere Abdichtung um die 2 Hälfte-Kammern zu befestigen. Lassen Sie die abgeschlossene Kammer in das Handschuhfach bis die Software detaillierte in Schritt 5 konfiguriert wurde.
Abbildung 7: einer montierten, komplette Prüfkammer. (ein) zeigt dieses Fenster eine komplett montierte 4-Pixel-IV-Prüfkammer mit KF50 gegossen Schelle gewährleistet einen festen Sitz zwischen der unteren und oberen Kammer. Der Inset zeigt einen anderen Winkel der KF50 Klammer in die maximale Dichtheit Position geschlossen. (b) dieses Panel zeigt eine Versammlung der oberen Kammer 4-Pixel mit Sicherungsring (Beachten Sie, dass der o-Ring in die obere Kammer bereits montiert ist). Andere Kammer-Konfigurationen werden in gleicher Weise montiert. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
5. Verhalten IV Messungen der einzelnen Pixel auf dem Gerät
Hinweis: In diesem Abschnitt erläutert das Verfahren verwendet, um die Daten in die Vertreter Ergebnissegenerieren. Die Quelle-Maßeinheit (SMU) und Zero Insertion Force (ZIF) Test-Board verwendet werden in der Tabelle der Materialienaufgeführt. Jedoch kann jede Methode der Kammer Anbindung an eine SMU für die Strom-Spannungs-Datensammlung verwendet werden. Alle IV-Messung-Schritte wurden auf einem Windows-Rechner durchgeführt. "Pixel" bezieht sich auf eine einzelne Diode auf dem organischen Gerät.
- Downloaden Sie und installieren Sie die mitgelieferte Python-IDE.
- Ein BNC-Kabel aus dem SMU 1 Kanal befindet sich auf der SMU, ZIF-Test-Board zu verbinden.
- Schließen Sie das Netzteil an der SMU und verbinden Sie es mit einem Computer über ein USB-2.0-Kabel.
- Ermitteln Sie die richtige COM Port/Serial Port-ID, die die angeschlossenen SMU entspricht.
- Für Windows-Geräte entspricht überprüfen welchen COM-Port angeschlossenen SMU im Geräte-Manager. Beachten Sie die com-Nummer.
- Öffnen Sie das Python-Skript BasicIV.py .
- Fügen Sie den com-Port (Windows) in der angegebenen Zeile von Code in BasicIV.py , wie in Abbildung 8zu sehen.
Hinweis: Standardmäßig wird das Programm Daten in das aktuelle Arbeitsverzeichnis ausgeben.
Abbildung 8: The IV Maßnahme in Python. Dies ist ein Screenshot von der BasicIV.py -Python-Skript mit dem COM-Port-Standort angegeben. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
- Auf der SMU Schalter Bereich mit der Bezeichnung "2" in der Nähe des SMU 1 Kanals auf die Position ON . Siehe Abbildung 9 b.
- Entfernen der fertigmontierten Kammer aus dem Handschuhfach-Umfeld.
- Die Verbindung zwischen den Kontaktstiften und der ZIF-Test-Board mit einer Methode der Wahl zu überbrücken (siehe Abbildung 9).
Hinweis: Für dieses Setup wurde ein benutzerdefinierte Adapter gemacht, um die Verbindung zwischen den Kontaktstiften und der ZIF-Test-Board zu überbrücken, wenn IV Messungen ausgeführt. Diese Methode kann variieren, solange die Anschlüsse ausreichend sind und vernachlässigbar Widerstand hinzufügen. - Wechseln Sie die Kathode Pin zu Boden und schalten sich die Anode Pin, BNC für nur 1 Pixel zu einem Zeitpunkt, Sicherstellung den Rest von ihnen aus.
- Führen Sie BasicIV.py.
Hinweis: Wenn die Messung abgeschlossen ist, Dateien von Ergebnissen und einem Grundstück von V0versus ich0 erzeugt werden, in dem zuvor ausgewählten Dateipfad. - Wiederholen Sie die Schritte 5.10 und 5.11 für jedes Pixel auf dem Gerät mit den Pixel-Schaltern in Abbildung 9 gezeigt, um die IV für jedes Pixel zu messen.
Abbildung 9: Messanordnung The IV. (ein) zeigt dieses Fenster eine komplett montierte Kammer an der Zero Insertion Force (ZIF) Test Board und Quelle Maßeinheit (SMU) zu Testzwecken ein IV Messung angeschlossen. (b) dieses Panel zeigt den Bereich Schalter "2" auf richtig Anschluss des Geräts an der SMU für die Messung auf on festgelegt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
6. Montieren Sie die Kammer zu Testzwecken Metallbeschichteten
- Die Metallbeschichteten Prüfkammer für die Bestimmung der Metallbeschichteten fügen Sie eine interne Feuchtesensor hinzu.
- 3 Drähte, die interne Feuchtesensor zu löten, wie in Abbildung 10 c: 5 V (rot), Boden (grün) und Daten (gelb). Sicherzustellen Sie, dass sie von ausreichender Länge (ca. 15 cm).
- Füttern Sie interne Feuchtigkeit Sensor Kabel durch die Löcher an der Unterseite der unteren Kammer Metallbeschichteten Test.
- Tragen Sie mit einem Zahnstocher Niederdruck Epoxy um die Drähte innerhalb und außerhalb der unteren Kammer so gut wie keine Öffnungen. Verwenden Sie auf einem Stück Folie einen Eis am Stiel-Stick, 2-Komponenten-Harz mit 1 Teil Härter mischen, bis die Mischung gleichmäßig erscheint.
- Wenden Sie das Epoxidharz rund um den Draht und Loch, um zu verhindern das Eindringen von Luft. Lassen Sie 1-2 h für das Harz bei 25 ° c Aushärten Ermöglichen Sie für eine vollständige Heilung das Epoxidharz ruhelagerung für 24 h bei 25 ° C. Sicherstellen Sie, dass das Set Harz weiß und fest gedrückt ist.
Achtung: Epoxy härter und Epoxidharz Verbrennungen und Reizung der Augen und der Haut verursachen. Epoxidharz kann eine allergische Haut oder Atemwege Reaktion verursachen. Es kann die Atemwege reizen. Es möglicherweise schädlich wenn geschluckt oder über die Haut aufgenommen. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung und vermeiden Sie den Kontakt mit Haut und Kleidung vermeiden. Der Dampf nicht einatmen. Tragen Sie einen Augenschutz und Handschuhe beim Umgang mit Epoxidharz.
- Wiederholen Sie Schritt 2 zu montieren eine obere Kammer, dem Gerät durch ein Stück Glas zu ersetzen, die gleiche Größe und Dicke wie das Gerät, das die Kammer einschließen würde.
Hinweis: Wenn eine obere Kammer bereits montiert ist, kann dann es für diesen Zweck verwendet werden. Da kein Gerät gemessen wird, um die Bedingungen eines Geräts zu imitieren eine Stück Glas dient, die obere Kammer optische Öffnung zu versiegeln. - Verlassen der Prüfkammer unten montierte obere Kammer und KF50-Zentrierung Ring unmontiert in einer Sauerstoff- / Feuchtigkeit-freie Umgebung (Handschuhfach) für 24 h zu eine Anfangsbedingung 0 % interne Relative Luftfeuchtigkeit zu gewährleisten.
- Wiederholen Sie Schritt 4, um die komplette Montage eine Kammer gebaut, um die Metallbeschichteten innerhalb der Glovebox Messen wie in Abbildung 10a.
Abbildung 10: die Luftfeuchtigkeit testen Setup. (ein) zeigt dieses Fenster eine komplett montierte Metallbeschichteten Prüfkammer verdrahtet, um interne und externe DHT22 Feuchtigkeitssensoren mit einem Steckbrett Jumper an einen Mikrocontroller. (b) zeigt dieses Panel DHT22-feuchte-Sensor in der Prüfkammer unten Metallbeschichteten. Beachten Sie, dass die Drähte durch die untere Kammer gefüttert werden und mit Niederdruck Epoxy in Position gehalten werden. (c) dieses Panel zeigt eine schematische Darstellung der internen und externen Feuchtigkeitssensor DHT22 und einem Mikrocontroller Board Schaltplan mit einem einzigen Steckbrett (für Komfort). Der Sensor wird an den Microcontroller Pins "5V" angeschlossen (rot) und "GND" (grün) zur Versorgung des Sensors. Die Datenausgabe vom Sensor (gelb) verbindet mit den Pins in der "Digitalen" [2 für den internen Sensor (INT)] und 4 für den Außensensor (EXT) mit einem Widerstand von 10 kΩ. Der Inset zeigt einen DTH22 Sensor mit der korrekten Pin-Verkabelung: 5V (rot), Boden (grün) und Daten (gelb). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
7. führen Sie eine Feuchtemessung um die Metallbeschichteten bestimmen
- Download der Mikrocontroller-Board-Software und Python 2.7.12. IDE auf einem kompatiblen Computer.
- Öffnen Sie Python-Datei Run_WVTR_Test.py.
- Stecken Sie den Mikrocontroller, der Computer über ein USB-A-B-Kabel.
- Installieren Sie die Bibliothek um die Ausgabe der Daten in eine Tabellenkalkulation zu ermöglichen.
- Wiederholen Sie Schritt 5.4 die COM-Nummer des angeschlossenen Mikrocontrollers zu bestimmen. Kopieren Sie und fügen Sie dies in der Python-Code, wie in Abbildung 11a.
- Identifizieren Sie gewünschte Dateipfad für raw-Daten-Tabellen zu und geben Sie ihn in der Python-Code, wie in Abbildung 11a.
- Öffnen Sie die Mikrocontroller-Datei ARDUINO_HUMIDITY_TESTS.ino.
- Wählen Sie unter der Registerkarte " Extras " den entsprechenden Mikrocontroller Board. Unter der Registerkarte " Extras " und wählen Sie erneut den Anschluss wie im Schritt 7.5 ermittelt.
- Überprüfen und hochladen den Mikrocontroller-Code an den Mikrocontroller durch Anklicken des Symbols in der oberen links im Fenster wie in Abbildung 11 bzu sehen.
- Verdrahten Sie die Schaltung, wie in Abbildung 10 cgezeigt; verbinden die 5 V (rot), Boden (schwarz) und signal (gelb) Kabel des externen Sensors (EXT) Feuchtigkeit an ihren jeweiligen Standorten. Weglassen des internen Sensors (INT) bis Schritt 7.12 da es sich in der abgeschlossenen Kammer befindet, wie in Abbildung 10dargestellt.
- Entfernen Sie die versammelte Kammer aus der Glovebox.
- Verdrahten Sie sofort des internen Sensors in der Kammer mit Mikrocontroller Board, wie in Abbildung 10 cgezeigt.
- Führen Sie das Python-Skript aus, und befolgen Sie die Anweisungen, die in der Python-Shell angezeigt.
- Geben Sie in das Material der Kammer.
- Geben Sie die Dauer in Stunden. Klammer die Zahl mit einem Unterstrich. Zum Beispiel, wenn 6 h gewünscht wird, geben Sie dann "_6_".
Hinweis: Sollte der Test beginnen und erstellen xlsx Dateien in den Pfad zum Speicherort im Skript angegeben werden, wenn der Test abgeschlossen ist. Lassen Sie die Sensoren zu trennen das Setup nicht . Der Test muss neu gestartet werden, wenn dies geschieht. Der Mikrocontroller-Code für die Metallbeschichteten Messung wurde aus dem Standardprogramm des Anbieters angepasst. Der Python-Code, der die IV-Messung läuft wurde aus dem Code des Herstellers der ZIF-Test-Board angepasst.
Abbildung 11: ein Wasserdampf Transmission Rate Screenshot. Diese Tafeln zeigen (ein) einen Screenshot von der Run_WVTR_Test.py -Python-Skript mit (b) der COM-Anschluss-Standort angegeben. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Strom-Spannungs-Messungen:
Diese Kammer ist so konstruiert für das Testen einer luftempfindlichen Diode-Geräts, z. B. einer organischen oder Perowskit Solarzelle oder eine Leuchtdiode zu ermöglichen. Es kann als eine wiederverwendbare, temporäre Kapselung oder als Methode zur Einführung von Verunreinigungen zum kontrollierten Abbau Tests ausführen fungieren. Die Stromdichte-Spannung (JV) Kurven, die hier gezeigt wurden mit ZIF-Test-Board eine SMU unter dunkel (d.h. keine Beleuchtung) und beleuchtete Bedingungen beigefügt, um die grundlegende Diode Merkmale zu extrahieren bewertet. Durch die Verbindung der Kontaktstifte aus der Kammer in den ZIF-Vorstand, kann jedes Pixel einzeln angesprochen werden. In den Beispieldaten unten wurde standard untere Kammer, ohne gasentlastungsbohrungen, gedruckt von 50 % Dichte PLA Kunststoff verwendet, um eine organische Solarzelle mit 6 Pixel-Konfiguration zu testen. In diesen organischen Bauelementen "Pixel" bezieht sich auf die einzelne Diode, die mit den Messaufbau gemessen werden kann. Mit dem mitgelieferten Python-Programme im Ordner " IV-Messung-Code " (gefunden in den Zusatzinformationen), wurden die folgenden Kurven aus organischen Bauelementen mit einem Gerät-Architektur von ITO/PEDOT für ein einzelnes Pixel erreicht: PSS/P3HT: PCBM / Al. Die Details für die Herstellung der Geräte finden Sie ebenfalls16.
Abbildung 12 stellt die erwarteten JV Kurven eine gute organische Photovoltaik Arbeitsgerät im Dunkeln und unter Beleuchtung. Beachten Sie, dass die Stromdichte (J) zu extrahieren, die Strom-Spannungs-Kurven, die die Ausgänge aus dem BasicIV.py -Python-Programm waren geteilt durch die gemessene Diode Fläche. Das war für unsere Dioden rund 1,2 mm2. Abbildung 12 zeigt das Verhalten einer Diode innerhalb der Kammer, mit guten Stiftkontakt mit den Elektroden. Alle vier Pixel, die in einer solchen Konfiguration messbar sind, zeigen ein ähnliches Verhalten. Eine arbeiten-Bio-Diode, die nicht abgebaut wird sollte gleichrichtende Verhalten, ein low-Signal zu Rauschen und einen exponentiellen Anstieg in der Strömung nach einer angelegten Spannung von etwa 1 V bei schlechten Lichtverhältnissen zeigen; unter Beleuchtung soll es ähnliche Diode haben Eigenschaften wie in der Dunkelheit durch die induzierte fotostromes2,16ausgeglichen. Abbildung 12 zeigt zum Vergleich auch die JV-Kurven für ein Pixel aus dem gleichen Gerät, gekapselt, mit einem Mikroskop-Objektträger über die aktive Fläche (d.h., die rote Umrandung aus Abbildung 4, mit Niederdruck Vakuum-Versiegelung Epoxidharz versiegelt nach der ersten in-Kammer-Tests). Beachten Sie, dass in der Kammer gibt es Hinweise auf höheren Übergangswiderstand wie gezeigt durch die Abnahme der Füllung Faktor17 [die Kurve wird weniger durch, um Kurzschluss aktuelle (Jsc)18 und offener Stromkreis Neigung "Quadrat" Spannung (VOc)]19. Dies kann den höheren Kontakt Sonde Widerstand des Gerätes in der Kammer im Vergleich zu dem Gerät direkt über die Messung Board20sondiert zugeschrieben werden. Es sollte möglich, die Widerstandsverluste deutlich durch besser Löten und Verdrahtung Entwürfen zu verringern. Im Falle ein erniedrigtes würde nicht funktionieren oder schlecht kontaktiert Bio Gerät, sehen wir keine Diode-ähnliche Kurve wie in Abbildung 12 c. Solche Kurven haben in der Regel einen geringen gemessenen Strom, keine gleichrichtende Verhalten und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis, die Angabe "Lärm" oder offenen Kontakt. Ein Kurzschluss, wie z. B. auftreten würden, gäbe es ein direkter Kontakt zwischen der oberen Metall-Elektrode und die ITO-Elektrode auf der Unterseite, würde durch eine gerade Linie des Abhanges proportional zum Widerstand über den Kontakt (Bild 12d) gezeigt werden.
Abbildung 12: Vergleich An IV. Diese Tafeln zeigen die Messkurven Stromdichte-Spannung (JV) aus einem standard organische Solarzelle Gerät im Inneren der Kammer und dem gleichen Gerät gekapselt und kontaktiert direkt an den ZIF-Vorstand durch die integrierte Pins (ein) unter schlechten Lichtverhältnissen ( d. h.nicht unter Beleuchtung) und (b) unter Beleuchtung mit einer Labor-Lichtquelle zeigt Diode Verhalten erwartet. (c) zeigt dieses Fenster eine IV-Messkurve eines Geräts standard organische Solarzelle unter Beleuchtung zeigt degradiert oder berührungslose Verhalten. (d) zeigt dieses Fenster eine IV-Diode-Messkurve eines kurzgeschlossenen Gerätes nicht unter Beleuchtung. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Wirksamkeitstests Kammer:
Diese Kammer ist gedacht als temporäre, wiederverwendbare stabile Umgebung mit kontrollierten Eigenschaften (einschließlich Feuchtigkeit, Gas-Einführung und Temperatur). Um die Wirksamkeit der atmosphärischen Kammern zu ermitteln, wurden sie auf zwei Arten gekennzeichnet: ein Wasserdampf Übertragung Geschwindigkeit Test mit einem Feuchtesensor und ein Devicetest Abbau der organischen Solarzelle Gerät verwendet, um die Strom-Spannungs demonstrieren Messungen im vorherigen Abschnitt.
Metallbeschichteten Tests:
Einer der kritischen Faktoren in den Abbau der Geräte ist das Eindringen von Wasser in das Gerät21,22. Für Langzeitstabilität Gerät hätte eine gute Einkapselung von organischen Bauelementen 10-4 - 10-6 g/m2/Tag Wasser eindringen12,13. Da diese Kammer zu einer kontrollierten Umgebung zu Testzwecken Zwecke anstatt eine langfristige Lagerung oder Kapselung Methode konzipiert wurde, sind die Voraussetzungen für eine effektive Kammer nicht so streng. Vielmehr sollte die Kammer die Geräteeigenschaften innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens für einen bestimmten experimentellen Zustand halten können. Die primäre Methode der Charakterisierung von Wasserdampf eindringen und die Nutzungszeit der Kammer ist der Wasserdampf Transmission Rate (Metallbeschichteten)21.
Die Metallbeschichteten nehmen unterschiedliche Bedeutungen abhängig von den Bedingungen, unter denen gemessen wird und die Einheiten, die verwendeten23sind. Für die Zwecke dieser Beitrag richtet sich die Metallbeschichteten durch ein Maß für die Relative Luftfeuchtigkeit Änderung24, ähnlich wie eine gravimetrische Cup Test23. Aufgrund der Komplexität der Feuchtigkeit eindringen Pfade in der Kammer, die Massenänderung des Wasserdampfes erreicht des Sensors dient, normalisiert durch die pro prozentuale Differenz (als Bruch von 0 - 1) von der relativen Luftfeuchtigkeit über die Grenze hinweg angepasst von der Methode der Basha Et al. 25.
(1)
Hier, 
repräsentiert die Änderungsrate in Bezug auf die Zeit der Masse des Wasserdampfes in der Kammer enthielt und 
ist der Unterschied der relativen Luftfeuchte innerhalb und außerhalb der Kammer. Ein solcher Ansatz liefert Einheiten für die Metallbeschichteten Masse pro Zeiteinheit.
Implizit in dieser Gleichung ist die Annahme, dass das Eindringen von Wasserdampf proportional zur Differenz zwischen innen und außen der Kammer Relative Luftfeuchtigkeit beträgt. Diese Annahme führt zu die folgende Differentialgleichung:
(2)
Hier, 
ist das Volumen der Kammer (entnommen aus der 3D Modelle), und 
wird die Sättigung Dichte des Wasserdampfes bei der Temperatur aufgezeichnet, während des Tests.
Diese Gleichung zu lösen und ersetzen in den ursprünglichen Zustand der 0 % Feuchtigkeit in der Kammer (gewährleistet durch Verlassen der Kammer in das Handschuhfach für > 24 h), die Gleichung dieser Experimente, wie unten dargestellt finden.
(3)
Wenn Sie die Luftfeuchtigkeit Test durchführen, wurden Relative Luftfeuchte Messwerte gleichzeitig innerhalb und außerhalb des Plenarsaals 3D-gedruckten entnommen. Sobald diese Daten kompiliert wurde, war es Zeit, t, siehe Abbildung 13adargestellt. Linearer Regression wurde verwendet, um die Metallbeschichteten aus der Steigung der beste Fit Linie berechnen.
Bei diesem Test war 50 % Druckdichte PLA 3D-gedruckten Kunststoff verwendet. Der Test wurde durchgeführt, für die Dauer von 4 h, was zu einer Metallbeschichteten 270 µg/Tag (R2 = 0.985). Dies ist hoch im Vergleich zu den Anforderungen für ein gutes organisches Gerät Verkapselungen12,13, aber es ist ausreichend, um den Abbau Gerät für eine elektrische Prüfung dauert mehrere Stunden21 zu minimieren (siehe nächster Abschnitt, Gerät Abbau-Test). Im Gegensatz dazu hatte eine undichte Kammer wie dargestellt in Abbildung 13 b einer Metallbeschichteten 855 µg/Tag (R2 = 0,99).
Die Rate, mit welcher Feuchtigkeit dringt die Kammer richtet sich nach den Diffusionskoeffizienten der durchlässigsten Material23. Die gleichen abdichtenden Bedingungen vorausgesetzt, werden verschiedene Materialien für die Kammerwände unterschiedliche Werte von Metallbeschichteten nachgeben. Ergebnisse für ein paar Repräsentative Materialien und Bedingungen sind in Tabelle 1zusammengefasst. Die typische PLA-Kammer hat eine höhere Metallbeschichteten als eine gleichwertige Kammer aus Metall10bearbeitet. Angenommen, einen proportionalen Zusammenhang zwischen den Abbau Metallbeschichteten und Gerät, können wir die Lagerzeit vor einen Verlust von 80 % der ursprünglichen Leistung (T80)6,8 für ein Testgerät schätzen, mit derselben Kammer als Grundlage für die Feuchtigkeit Eindringen der Dichtungen. Dies kann eine grobe Schätzung der Usability-Zeit für eine Kammer in einer bestimmten Konfiguration geben. Unter diesen Bedingungen sollten die 50 % ige Dichte PLA Kammer eine Probe ohne erhebliche Verluste für ca. 3 Tage speichern zu können. Dies kontrastiert mit einer wahren Kapselung, wo erhebliche Leistungseinbußen nach mehr als zwei Wochen Lagerung bei Umgebungsbedingungen beobachtet wurde.
Es ist auch möglich, das nutzbare Zeitfenster für eine Kammer fließt ein inertes Gas, z. B. N2zu erweitern. In einer solchen Konfiguration Metallbeschichteten für die 50 % PLA Kammer sank auf unter die Nachweisgrenze des Sensors (siehe Abbildung 13). Mit einer minimalen Erkennung von einem ~ 0,1 % Relative Luftfeuchtigkeit Veränderung, die einer Metallbeschichteten weniger als 0,13 µg/Tag, mit einem deutlichen Anstieg der geschätzten Lagerzeit schlägt. Frühere Studien haben10,27 angegeben, die Proben haben jedoch eine T90 von ca. 6 Wochen in einer Glovebox. Da dieses Gas Flow Kammer Konfiguration vergleichbar mit einem Inertgas Glovebox Umfeld ist, handelt es sich um eine eher obere Schranke für die Lagerung der Probe. Um ein genaueres Maß von Metallbeschichteten für solche niedrige Niveaus der Wassereintritt zu bestimmen, sollte ein empfindlicher Test wie der elektrische Calcium Test28 verwendet werden, um eine bessere Einschätzung geben.
Nach Wunsch weitere Tests der Kammern ein Sauerstoff-Sensor in der Kammer platziert werden konnte und die Sauerstoffwerte überwacht werden könnte, im Laufe der Zeit, die Sauerstoff-Übertragungsrate (OTR), geben mit der Metallbeschichteten verglichen werden könnte.
| Material | DRHInt (gesamte Testdauer) | Metallbeschichteten (mg/Tag) | Geschätzte Gerätespeicher Zeit (Tage) |
| 50 % ige Dichte PLA | 1,80 % | 271 ± 30 | 3.3 |
| 50 % ige Dichte PLA (undicht) | 4,70 % | 855 ± 90 | 1 |
| 50 % ige Dichte PLA mit N2 Flow | < 0,1 % | < 0.130 | > 7000 |
| Wasserdicht Kunststoff | 9,00 % | 3064 ± 300 | 0.29 |
| Metall 1 | -- | 90 * | 10 |
| * korrigiert für externe Relative Luftfeuchtigkeit | |||
| 1 Reese, Et al. [10] | |||
Tabelle 1: Ergebnisse nach ein paar Repräsentative Materialien für die Kammerwände und abdichtende Bedingungen. Diese Tabelle zeigt die totale Veränderung im internen Relative Feuchtigkeit und Wasserdampf Übertragungsrate für Kammern aus verschiedenen Materialien und in verschiedenen Bedingungen.
Abbildung 13: Wasserdampf Übertragungsrate Grundstücke. (ein) dieses Panel zeigt eine Änderung der relativen Luftfeuchtigkeit verwendet, um die Gleichung 3 Metallbeschichteten bestimmen. Die abhängige Variable ist ohne Einheitenangabe natürlichen Logarithmus des Verhältnisses der relativen Feuchte (RH) der internen und externen Sensoren, aufgetragen gegen die Zeit (siehe Gleichung 3 in den Vertreter Ergebnisse). Die Steigung der reduzierten quadratischen linearen Regressionsgeraden ist proportional zur Metallbeschichteten, berichtet in Tabelle 1 (R2 = 0,99). (b) dieses Panel zeigt eine Veränderung der relativen Luftfeuchtigkeit für eine 50 % PLA 3D-gedruckten Kammer unter verschiedenen Bedingungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Device-Abbau-Test:
Um den Abbau in der Geräteleistung unter Dauerbetrieb zu testen, wurden die Dioden elektrisch alle 5 min. von-5 bis 5 V, bis die dunklen aktuelle Antwort als Strom-Spannungs-Kurve aufzeichnen betont. Abbildung 14 zeigt, dass ein Vergleich zwischen der Stromänderung bei 4 V für ein Gerät im Inneren der Kammer im Vergleich zu eine standard gekapselte Diode getestet. Aufgrund des erhöhten Widerstandes hat das Gerät in der Kammer einen etwas niedrigeren anfangsstrom als das gekapselte Gerät. Für beide Geräte wird ein anfänglichen Anstieg der Strom über die ersten 50 min Zeitraum beobachtet. Nach eine maximale Stromstärke, um erreicht wird 50-60 min, gibt es eine Inversion in den Kurven und der Strom beginnt zu sinken. Dieses Verhalten dürfte für diese Art von Gerät, da die Bildung einer dünnen Oxidschicht Zwischenschicht auf der oberen kontaktelektrode zunächst die Eigenschaften der Schnittstelle zwischen Metall und organische Halbleiter6verbessert. Dieser Effekt ist in das Gerät in der Kammer, was auf größere und schnellere Oxidation viel ausgeprägter. Dies unterstreicht, dass die Kammer nicht dient als Ersatz für die Kapselung für die langfristige Lagerung, aber ein tragbares Umgebung, die verwendet werden kontrollierten, um sich ändernden Eigenschaften des Geräts zu messen. Hinzufügen von Gas-Häfen mit fließenden inerte Gase, die die Metallbeschichteten verringern würde die Stabilität der Geräte im Inneren der Kammer wahrscheinlich verbessern.
Wie das Gerät weiter betont wird, beginnt die aktive Schicht aufgrund einer Vielzahl von Interaktionen6,7,8,22abgebaut. Beide Geräte zeigen rund 0,3 - 0,4 µA/min Verlust von Strom als die Messung verläuft, aber wieder, die Kammer zeigt eine höhere Rate der Zerstörung. Dies unterstreicht, dass das Gerät im Inneren der Messkammer gleichwertig mit dem gekapselten Gerät elektrische Belastung verhält. Wie in Abbildung 14gezeigt, die Verfall Kurven, basierend auf den normalisierten Stromänderung im Laufe der Zeit schlägt eine T80 für den Dauereinsatz, die für die beiden Geräte ähnelt (26 h Vs. 30 h), wenn auch etwas länger für das gekapselte Gerät.
Abbildung 14: operative Gerät Abbau. (ein) zeigt dieses Panel eine gemessene Dunkelstrom bei 4 V für IV-Messungen, die alle 5 min. ein standard organische Solarzelle. (b) dieses Panel zeigt normalisierte dunkle Stromkurven der Verfall bei 4 V, ich icho, wo icho ist der anfangsstrom. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
In der raw-Daten Verfall Kurve für das gekapselte Bio Gerät (Bild 14a) wird zwischen der ersten und zweiten Messung im Laufe von 5 min ein starken Rückgang beobachtet. Dieser Rückgang ist nicht für das organische Gerät getestet in der Kammer beobachtet. Dies ist wahrscheinlich eine Folge der Tatsache, die dass es dauert länger, bis das Bio Gerät im Inneren der Kammer montieren und verbinden es mit der ZIF-Board, während das gekapselte Gerät direkt sofort nach Entnahme aus der Glovebox Umwelt gemessen werden kann.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Die entscheidenden Schritte in neu zu diesem Experiment beinhalten den Druck von den Kammern zu vermeiden Risse, Lücken oder schlechten in-Fill-Eigenschaften die Metallbeschichteten, Abdichtung der Kammer um ein Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff zu verhindern durch anziehen KF50 Klemme zu verringern kann eine vollständige Abdichtung zwischen den oberen und unteren Kammern, mit einer Vakuum-bewertete Niederdruck Epoxy um die Kontaktstifte oder irgendwelche Durchführungen um zu verhindern, undicht, und erstellen eine Dichtung zwischen der Probe und die obere Kammer mit einer richtigen o-Ring-Platzierung zu erreichen und ausreichender Druck mit der Verschärfung Schrauben an den Sicherungsring, Undichtigkeiten zu verhindern ohne Rissbildung der Probenmaterials. Der o-Ring sollte vollständig in die Nut, ohne Grate oder Partikel, passen und sollte zwischen 15-25 % seines Querschnitts für eine ausreichende Abdichtung10komprimiert werden. Es ist auch wichtig, seien Sie vorsichtig bei der Kammer Körper sowohl guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten und zu verhindern, dass Wege für Sauerstoff und Feuchtigkeit eindringen durch Niederdruck Epoxy die Kontaktstifte zuweisen. Ein Epoxy bewertet als Dichtstoff für Vakuum-Anwendungen bieten eine ausreichende Abdichtung. Es ist wichtig, dass die Kontaktstifte angeschlossen die Messung gegenüber Serie Widerstandsverluste während der IV-Messungen zu minimieren. Speichern Sie die Kammer in einer inerten Umgebung wie ein Handschuhfach für mindestens 24 Stunden vor Gebrauch sicherstellen, dass keine Feuchtigkeit absorbiert von der Kammer aus dem Material entweichen konnte. Dies ist besonders wichtig, wenn die Kammer für mehr als ein paar Tage unter Umgebungsbedingungen in der offenen Testumgebung gespeichert wurde. Es wird nicht empfohlen, um die Kammer zur Beschleunigung des Prozesses der Entgasung, um zu vermeiden, eine Aufweichung der Wände der Kammer und das Risiko des Zusammenbruchs der Kammerstruktur zu heizen.
Bestimmte gemeinsame Probleme können bei diesem Experiment Neuerstellung. Wie die Kammer eine o-Ringdichtung direkt auf die Probe, anstatt eine komplett geschlossene Kammer gedrückt nutzt, ist es möglich, die Probe zu knacken, wenn übermäßige Gewalt eingesetzt wird, bei der Montage des sicherungsringes. Darüber hinaus können Partikel auf den o-Ring oder in der Nut oder Grate auf der Abdichtung Gelenke eine gute Abdichtung, zusätzlich zu knacken die Probe bei der Montage10verhindern. Es ist wichtig, eine sorgfältige Reinigung des o-Rings und die Gelenke vor der Montage des Rings.
Es ist auch wichtig, zu vermeiden, schmelzen die Kammer während der Aushärtung von Epoxy. Nach dem Auftragen von Epoxidharz zu sichern absehen die Pogo Pins in die untere Kammer, Anwendung von Wärme um den Trocknungsprozess zu beschleunigen. Dadurch wird schmelzen die 3D-gedruckten Material und damit in eine Entstellung der Kammer.
Die Verwendung von unzureichend elektrische Verbindungen zwischen den Kontaktstiften und Test-Board ist ein erhebliches Problem. Eine schlechte Löt-, lange Kabelverbindungen oder zu dick Gradmesser für Draht führt zu einem erheblichen, vermeidbare Rückgang der Geräteleistung durch Widerstandsverluste, die entlang die elektrischen Verbindungen zwischen der Kammer und der Testplatine auftreten. Es wird empfohlen, immer eine gekapselte organische Gerät als Hinweis auf die Qualität der Verbindungen außerhalb des Saales zu überprüfen, wenn eine neue Kammer Verkabelung machen. Hohe Verluste sind wahrscheinlich, wenn das Gerät in der Kammer Größenordnungen weniger Dunkelstrom oder eine erhebliche Neigung um Kurzschluss aktuelle18 zeigt (d.h., ichsc, um V = 0) und die offene Schaltung Spannung19 (d.h. VOc, um I = 0). Diese Effekte sind in Abbildung 15, wo die Verwendung von dicken langen Drähten, eine nicht unterstützte Kammer die Messung gegenüber zu verbinden ist im Vergleich zu einer Unterstützung Kragen gezeigt mit eingebetteten verbindet. Wie man sehen kann, führte die Verwendung des Kragens Unterstützung zu einem Anstieg der Dunkelstrom von zwei Größenordnungen (Abb. 15a) und zu einem Anstieg der Füllung Faktor17 von 22,7 % auf 34,6 %. Es möglicherweise möglich, die Widerstandsverluste durch besser Löten und Verkabelung Entwürfe weiter zu verringern.
Abbildung 15: ein Vergleich der HiRs IV. Diese Tafeln zeigen elektrische Messungen für Geräte mit schlechten und guten Kontakten: (ein) dunklen Strom-Spannungs-Messungen und (b) Strom-Spannungs-Messungen unter Beleuchtung. Die eingeblendeten Bilder repräsentieren die schlechten elektrischen Kontakt Konfigurationen (den schwarzen Rand auf der linken Seite) und die guten elektrischen Kontakt Konfigurationen (der rote Rand auf der rechten Seite) Verbindung die Kontaktstifte aus der Kammer auf die Probe Messung-Board. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Die Verwendung von einem dritten helfende Hand Löten station, Klemmen, und Krokodilklemmen, die Lot-Cup und Pogo-Pin zu sichern werden Löten die Kontaktstifte einfacher, Armen Löten der Kontaktstifte zu verhindern. Stellen Sie sicher, dass die Perle des Lotes extern angewendet, die Pin und die Tasse nicht zu groß ist; Andernfalls wird es nicht durch die eingebetteten Löcher in der unteren Kammer passen. Das Lot muss auf der Außenseite des Stiftes, platziert werden, da Löten im Inneren das Lot führt, geben die Feder und die Pin unbrauchbar. Überprüfen Sie den elektrischen Anschluss über die Pin und die Tasse mit einem Multimeter.
Beim externen Leitungen an den DHT22 Temperatur und Luftfeuchte-Sensor zu löten, kann Schwierigkeiten durch die Präzision durch, wie eng die Pins sind, führt zu einer armen Löten der Drähte an den Sensor. Mit einem dritten helfende Hand Lötstation oder Klemmen und Krokodilklemmen hilft bei Sicherung der Sensor und Kabel vorhanden. Beachten Sie, dass die Positionierung der Lötkolben zu nah an die Basis des Stifts auf dem Sensor für längere Zeit die Pin, wodurch es zu fallen brennen kann.
Es gibt zwei wesentliche Einschränkungen zu den generellen Ansatz vorgeschlagen hier eine 3D-gedruckten atmosphärische Kammer zu verwenden. Die erste ist, dass die Metallbeschichteten für die 50 % PLA gedruckt Kammer wesentlich höher, als wäre es eine gleichwertige Kammer gefertigt aus Metall. Daher um die Metallbeschichteten zu reduzieren, existieren zwei Modifikationen für die Kammer-Design, das die Nutzungszeit der Kammer erhöhen kann: fließende Inertgas und Trockenmittel Brunnen. Um das fließen von Inertgas zu ermöglichen, kann die untere Kammer mit Gas Anschlüsse Konfiguration des Kammer-Designs verwendet werden. Die Metallbeschichteten wurde auf weniger als 0,13 µg/Tag in einer solchen Konfiguration erheblich verringert. Um Trockenmittel gerecht zu werden, hat die untere Kammer drei Brunnen um die Durchführung Löcher. Diese Brunnen können mit standard Feuchtigkeit oder Sauerstoff Getter keine Gase absorbieren, die die Kammer geben Sie gefüllt werden. Reese Et al. 10 festgestellt, dass hohe Fläche Getter von gemischten Mg und Drierite (beide standardlabor Trockenmittel) ausreichen, um die Metallbeschichteten für Metall Kammern bis 0,5 µg/Tag verringern.
Die zweite Einschränkung ist, dass die Kammer, durch den Einsatz von Pogo Pins und Verdrahtung die Messung gegenüber immer höhere Übergangswiderstand Verluste im Vergleich zu einem gleichwertigen gekapselte Gerät zeigt. Abbildung 12 b zeigt dieses Verhalten für ein Gerät in der Kammer im Vergleich zu dem gleichen Gerät gekapselt und kontaktiert direkt an die ZIF-Test-Board. Dies kann Auswirkungen auf die Interpretation von den Eigenschaften des Geräts haben. Alles muss unternommen werden, um die Verluste dieser Art durch korrekte Verdrahtung und Löten zu begrenzen. Wie in Abbildung 15gezeigt, ist es möglich, die Verluste erheblich reduzieren, indem die Kabelverbindungen zwischen Kammer und der ZIF-Test-Board zu verbessern. Mit einem benutzerdefinierten 3D-gedruckten Collar eingebettet mit Kupferdrähten, die direkt in den ZIF-Test-Board passen, wurde die Leistung des Geräts deutlich verbessert. Weitere Verbesserungen können mit besseren Anschlusskonfigurationen oder mit anderen Testboards möglich.
Eine weitere Einschränkung ist spezifisch für die Kammer-Designs, die in diesem Protokoll beschrieben aber kann durch Forscher Annahme Entwürfe für ihre eigenen Zwecke durch die Kammer Konfigurationen ändern gelindert werden. Jedes organische Gerät getestet mit den Kammern wie angegeben durch die bereitgestellten CAD-Dateien (siehe Abbildung 1) sind in der Größe bis 40 mm im Durchmesser begrenzt. Die aktive Gesamtfläche, die beleuchtet werden kann wird auch durch die Größe des Fensters in die obere Kammer begrenzt. Die 6 Pixel Design erfordert eine ovale Form für die obere Kammer öffnen welche Blöcke zwei Pixel, während die 4-Pixel-Design alle Pixel in einer 18 mm Kreis ausgesetzt hat.
Dieses Protokoll beschreibt einen Ansatz zum Erstellen und Testen einer kleinen tragbaren Kammer, basierend auf dem original-Design von Resse Et al. 10. haben wir dieses Design macht es billiger und vielseitiger mithilfe 3D-Druck um die Kammer-Komponenten erzeugen angepasst. Die Bedeutung in Bezug auf andere Protokolle liegt in seiner Einfachheit, Anpassungsfähigkeit und Zugänglichkeit. Die Verwendung von 3D Drucken, anstatt Bearbeitung ermöglicht schnelle, kostengünstige Anpassungen an veränderte Muster oder Umweltanforderungen und gleichzeitig das Dienstprogramm des grundlegenden Designs. In diesem Beitrag haben wir vorgeschlagenen drei Varianten der Kammer, die produziert werden kann, einschließlich verschiedener Pixel Layouts für die organischen Bauelementen und Eindringen Ports verschiedener Gase zu fließen. Die geringen Kosten und Geschwindigkeit der Produktion mit Hilfe der 3D Druck können Forscher, den Entwurf für ihre eigenen Zwecke, einschließlich verschiedener Pixel Layouts, skalierte Gerätegrößen, zusätzliche Anschlüsse und zusätzliche Sensoren schnell ändern.
Die wichtigsten Gründe für den Einsatz von 3D Druck für diese Kammer war, damit für eine erhöhte Vielseitigkeit der Kammer Konstruktion auf die spezifischen Bedürfnisse der Nutzer anzupassen. Das bedeutet grundsätzlich, dass Änderungen leicht gemacht werden können, um einen bestimmten Zweck zu entsprechen, von Aufstockung eine größere organische Gerät oder Modul Designs, unterschiedlichen Funktionalitäten hinzufügen, ändern Bio Geräteanordnung, geben eine Vielzahl von Zukunft Anwendungen. Wir schlagen zwei mögliche Entwicklungen, die die Verwendung dieser Kammern noch weiter ausdehnen werden. Dazu gehören die Fähigkeit, das Gerät Layout zu ändern und um die Temperatur zu kontrollieren.
Um das Gerät zu ändern kann Layout, wie oben dargelegt, für die 4 - und 6-Pixel-Kammer-Konfigurationen, dargestellt in Abbildung 1 und Abbildung 4, die Kammer an verschiedene organische Gerät Pixel Layouts mit den CAD-Dateien zur Verfügung, in der leicht angepasst werden. Ergänzende Informationen. Die Lage der elektrischen Durchführung Löcher in der unteren Kammer sollte sorgfältig neu gestaltet, um die entsprechende organische Gerätekonfiguration unterzubringen. Beachten Sie, dass der Sicherungsring überschneidet sich mit den Ecken der organischen Vorrichtung um sie in die obere Kammer zu sichern und als solche elektrischen Anschlüsse nicht in jene Bereiche gelegt werden sollten. Die obere Kammer hat ein Loch, um die Absorption/Emission von Licht durch das Gerät zu ermöglichen. Jedes organische Gerät getestet mit dieser Kammer ist daher beschränkt auf aktives Material in einer Region nicht außerhalb dieses Bereichs. Die 6 Pixel Design erfordert eine ovale Form für die obere Kammer öffnen welche Blöcke zwei Pixel, während die 4-Pixel-Design alle Pixel in einer 18 mm Kreis ausgesetzt hat. Pflege muss dafür gesorgt werden, um sicherzustellen, dass die Nut tief genug ist, um einen neuen o-Ring bei Bedarf anzupassen. Reese Et al. 10 zeigen, dass der o-Ring zwischen 15-25 % seines Querschnitts für eine ausreichende Abdichtung komprimiert werden sollen. Einige CAD-Dateien für den oberen und unteren Kammern ohne ein bestimmtes Design gehören auch die Zusatzinformationen zu jedem Forscher helfen bei der Entwicklung ihrer eigenen Designs.
Als die Kammer Design basiert auf einer standard Vakuum Fitting-a KF50-Zentrierung Dichtung-um eine gute Abdichtung zwischen den oberen und unteren Kammern zu gewährleisten, ist es gut geeignet, um Geräte, die kleiner als 40 mm Durchmesser aufzunehmen. Skalierung auf größere Größen ist möglich, mit anderen im Handel erhältlichen Vakuum Flansch-Konfigurationen wie die ISO-Serie, die das gleiche Design für Zentrierung Dichtung verwendet. Mit einem handelsüblichen Siegel geprüft und zertifiziert ist erleichtert, wiederholt die Kammer ohne Bedenken für die Integrität der Dichtung10wieder zusammenzusetzen. Wenn das Design geändert werden, um mehr Platz zu integrieren, beachten Sie, dass die Größe der Kammer auch die Übertragung von Wasserdampf und Sauerstoff erhöht.
Alle Tests der Bio-Geräte in der Regel nicht Temperaturkontrolle während der IV Charakterisierung14integrieren. Da die organischen Geräteleistung und Stabilität ist stark abhängig von der Temperatur6,7,8, kann dies zu ein erhebliches Problem in die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der gemeldeten Labortest führen Ergebnisse14. Bemühungen um standard Prüfprotokolle für organischen Bauelementen29,30 legen nahe, dass eine Temperaturmessung und Kontrolle in jeder elektronischen Testkonfiguration integriert werden soll. Um dieses Problem zu beheben, haben die atmosphärischen Kammern zwei Modifikationen.
Erstens ein Thermoelement-Sonde-Durchführung ist bereits in die verfügbaren Ausführungen als eine zusätzliche Kontaktstift in der Mitte des Gerätes implementiert (siehe die blauen Punkte in Abbildung 4). Obwohl es in der Mitte, Ungenauigkeiten in Pixel zu Pixel Temperaturwerte von Steigungen über das Gerät zu minimieren platziert ist, kann das Thermoelement auch in den Sicherungsring bewegt werden, um nicht mit den elektrischen Messungen stören. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von PLA bedeutet, dass eine solche Änderung die Verwendung von Metall für den Sicherungsring erfordern.
Die zweite, eine Methode zur Kontrolle der Temperatur ist eine thermoelektrische Kühlung/Heizung-Ring auf die obere Kammer angewendet. Die Keramische-Kartusche Heizen/Kühlen-Ring kann an der Außenseite der oberen Kammer zu emittieren oder Wärme, angewendet werden, wie in Abbildung 16dargestellt. Der Ring kann verwendet werden, zum Heizen oder kühlen einfach durch Umkehrung der Seite in die Kammer gebracht. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von PLA wirkt sich diese Methode nur für eine obere Kammer hoch thermisch leitfähige Material, wie Metall.
Abbildung 16: eine Explosionsansicht der Kammer mit Kühlung. Dieses Fenster zeigt eine Explosionszeichnung von einem Test kammerversammlung mit einem Kühlring und der Kühlkörper Platzierung in blau dargestellt. Beachten Sie, dass die Rute Kühlkörper für eine optimale Leistung rund um den Durchmesser des Ringes, nicht nur die beiden hier gezeigten aus Gründen der Übersichtlichkeit platziert werden soll. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Um Wärme effektiv abzuführen, müssen ein Kühlkörper und Lüfter auch während der Operation verwendet werden. Für eine optimale Leistung sollte der Kühlkörper um die Kühlring, die überdachte Fläche zu maximieren platziert werden. Jeder Fan kann verwendet werden, wenn stärkere Fans eine bessere Leistung bieten. Die Anwendung von kühlenden Ring und Kühlkörper kann mit einem thermisch leitfähige Epoxy erfolgen. Während die meisten Epoxy mit Aceton entfernt werden kann, stellen Sie sicher das Epoxidharz kann entnommen werden, der Kühlkörper und Ring vor dem Auftragen Wenn Heizung ist erforderlich.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Acknowledgments
Die Autoren erkennen Peter Jonosson und Lyon New Media Centre für den 3D-Druck der Kammern. Diese Forschung wurde durch 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123 und der McMaster Dekan des Engineering Excellence Undergraduate Sommer Research Award Programms Undergraduate Research Möglichkeiten unterstützt.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ORION DELTA DESKTOP 3D PRINTER RTP | SeeMeCNC | 87999 | Known in Report As: 3D Printer |
| 1.75 mm PLA Filament | SeeMeCNC | 50241 | Known in Report As: PLA |
| Somos® WaterShed XC 11122 chamber | Somos | printed at Custom Prototypes, Toronto. | https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html Known in Report As: Water resistant polymer |
| CURA | CURA | https://ultimaker.com/en/products/cura-software Known in Report As: slicing software |
|
| Soldering iron with 600° F tip | Weller | WTCPT | |
| Xtralien X100 Source Measure Unit | Ossila | E561 | Known in Report As: SMU |
| ZIF Test Board for Pixelated Anode Substrates | Ossila | E221 | Known in Report As: Zero insetion force/ZIF Test Board; |
| BNC Cable | |||
| Generic USB A - B | |||
| Generic USB A - Micro | |||
| #12 O-Ring | Source unkown Known in Report As: o-ring |
||
| 116 Butyl O-Ring | Global Rubber Products | 116 VI70 | Bought in-store Known in Report As: o-ring |
| Retaining ring | McMaster | NA | 3D printed in-house |
| Bottom Chamber | McMaster | NA | 3D printed in-house |
| Top Chamber | McMaster | NA | 3D printed in-house |
| KF50 Cast Clamp (Aluminum) | Kurt J. Lesker | QF50-200-C | |
| KF50 Centering Ring (Aluminum) | Kurt J. Lesker | QF50-200-BRB | |
| Sn60/Pb40 Solder | MG Chemicals | 4895-2270 | |
| #4-40 x 3/16" machine screw | Hardware store | ||
| #4-40 IntThrd Brass TaperSingleVane Insert For Thermoplastic | Fastenal | 11125984 | Fastenal requires to be affiliated with company/university Known in Report As: #4-40 brass tapered threaded insert |
| Varian Torr Seal Vacuum Equipment High Vacuum Epoxy | Vacuum Products Canada Inc. | Known in Report As: low-pressure epoxy | |
| Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUS | Mouser Electornics | 818-S-100-D-3.5-G | Known in Report As: pogo pin |
| Smiths Interconnect/IDI Contact Probes Receptacle Solder Cup | Mouser Electornics | 818-R-100-SC | Known in Report As: solder cup |
| 1/4" Teflon Tubing | Hardware store | ||
| Teflon tape | Hardware store | ||
| 1/4" Tube x 1/8" Male NPT Nickel Plated Brass Push-to-Connect Connector | Fastenal | 442064 | Not the same ones used for this study, but are fuctionally equivalent Known in Report As: push-to-connect pneumatic connector |
| 1/8" NPT Tap and T-wrench | Hardware store | ||
| 1/4" Tube Push-to-Connect Manually Operated Valves | Fluidline | 7910-56-00 | Known in Report As: manually operated push-to-connect valves |
| Adafruit DHT22 Humidity Sensor (small) | Digi-Key | 385 | Known in Report As: internal humidity sensor |
| Adafruit DHT22 Humidity Sensor (large) | Digi-Key | Known in Report As: external humidity sensor | |
| Arduino Uno | Arduino | ||
| Glovebox environment | |||
| 10 kOhm Resistor | |||
| Oscilla Xtralien Scientific Python IDE | Oscilla | https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python Known in Report As: Python IDE |
References
- Tremblay, J. -F. The rise of OLED displays. Chemical & Engineering News. 94 (28), 30-34 (2016).
- Kang, H., et al. Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells: Five Core Technologies for Their Commercialization. Advanced Materials. 28 (36), 7821-7861 (2016).
- Jacoby, M. The future of low-cost solar cells. Chemical & Engineering News. 94 (18), 30-35 (2016).
- Veldhuis, S. A., et al. Perovskite Materials for Light-Emitting Diodes and Lasers. Advanced Materials. 28 (32), 6804-6834 (2016).
- Park, N. -G. Perovskite solar cells: an emerging photovoltaic technology. Materials Today. 18 (2), 65-72 (2015).
- Turak, A. Interfacial degradation in organic optoelectronics. RSC Advances. 3 (18), 6188 (2013).
- Scholz, S., Kondakov, D., Lüssem, B., Leo, K. Degradation Mechanisms and Reactions in Organic Light-Emitting Devices. Chemical Reviews. 115 (16), 8449-8503 (2015).
- Jørgensen, M., Norrman, K., Gevorgyan, S. A., Tromholt, T., Andreasen, B., Krebs, F. C. Stability of Polymer Solar Cells. Advanced Materials. 24 (5), 580-612 (2012).
- Habisreutinger, S. N., McMeekin, D. P., Snaith, H. J., Nicholas, R. J. Research Update: Strategies for improving the stability of perovskite solar cells. APL Materials. 4 (9), 091503 (2016).
- Reese, M. O., Sigdel, A. K., Berry, J. J., Ginley, D. S., Shaheen, S. E. A simple miniature controlled-atmosphere chamber for optoelectronic characterizations. Solar Energy Materials and Solar Cells. 94 (7), 1254-1258 (2010).
- Gevorgyan, S. A., Jorgensen, M., Krebs, F. C. A setup for studying stability and degradation of polymer solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells. 92 (7), 736-745 (2008).
- Park, J. -S. S., Chae, H., Chung, H. K., Lee, S. I. Thin film encapsulation for flexible AM-OLED: a review. Semiconductor Science and Technology. 26 (3), 034001 (2011).
- Ahmad, J., Bazaka, K., Anderson, L. J., White, R. D., Jacob, M. V. Materials and methods for encapsulation of OPV: A review. Renewable & Sustainable Energy Reviews. 27, 104-117 (2013).
- Gevorgyan, S. A., et al. Round robin performance testing of organic photovoltaic devices. Renewable Energy. 63, 376-387 (2014).
- Osterwald, C. R., Hammond, R., Zerlaut, G., D'Aiello, R. Photovoltaic module certification and laboratory accreditation criteria development. Solar Energy Materials and Solar Cells. 41, 629-636 (1996).
- Turak, A., et al. Systematic analysis of processing parameters on the ordering and performance of working poly(3-hexyl-thiophene):[6,6]-phenyl C(61)-butyric acid methyl ester solar cells. Journal of Renewable and Sustainable Energy. 2 (5), 53103 (2010).
- Qi, B., Wang, J. Fill factor in organic solar cells. Physical Chemistry Chemical Physics. 15 (23), 8972-8982 (2013).
- Lu, N., Li, L., Sun, P., Liu, M. Short-circuit current model of organic solar cells. Chemical Physics Letters. 614, 27-30 (2014).
- Qi, B., Wang, J. Open-circuit voltage in organic solar cells. Journal of Materials Chemistry. 22 (46), 24315-24325 (2012).
- Xue, J., Uchida, S., Rand, B. P., Forrest, S. R. 4.2% efficient organic photovoltaic cells with low series resistances. Applied Physics Letters. 84 (16), 3013-3015 (2004).
- Hauch, J. A., Schilinsky, P., Choulis, S. A., Rajoelson, S., Brabec, C. J. The impact of water vapor transmission rate on the lifetime of flexible polymer solar cells. Applied Physics Letters. 93 (10), 103306 (2008).
- Norrman, K., Madsen, M. V., Gevorgyan, S. A., Krebs, F. C. Degradation Patterns in Water and Oxygen of an Inverted Polymer Solar Cell. Journal of the American Chemical Society. 132 (47), 16883-16892 (2010).
- Dameron, A. A., Reese, M. O., Moriconie, T. J., Kempe, M. D. Understanding Moisture Ingress and Packaging Requirements for Photovoltaic Modules. Photovoltaics International. 5, 121-130 (2009).
- ASTM International. Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate of Sheet Materials Using Dynamic Relative Humidity Measurement. ASTM E398 - 13. , Available from: https://www.astm.org/Standards/E398 (2013).
- Basha, R. K., Konno, K., Kani, H., Water Kimura, T. Water Vapor Transmission Rate of Biomass Based Film Materials. Engineering in Agriculture, Environment and Food. 4 (2), 37-42 (2011).
- Kim, N., et al. A correlation study between barrier film performance and shelf lifetime of encapsulated organic solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells. 101, 140-146 (2012).
- Reese, M. O., et al. Pathways for the degradation of organic photovoltaic P3HT: PCBM based devices. Solar Energy Materials and Solar Cells. 92 (7), 746-752 (2008).
- Kempe, M. D., Reese, M. O., Dameron, A. A. Evaluation of the sensitivity limits of water vapor transmission rate measurements using electrical calcium test. Review of Scientific Instruments. 84 (2), 025109 (2013).
- Reese, M. O., et al. Consensus stability testing protocols for organic photovoltaic materials and devices. Solar Energy Materials and Solar Cells. 95 (5), 1253-1267 (2011).
- Castro, F. Current landscape of standardisation efforts in organic and printed electronics 2015 - a VAMAS review. , National Physical Laboratory. Available from: https://www.researchgate.net/publication/278035615_Current_landscape_of_standardisation_efforts_in_organic_and_printed_electronics_2015_-_a_VAMAS_review (2015).
