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Methodenartikel

Printing Herstellung von Bulk-Heterosolarzellen und In Situ Morphologie Charakterisierung

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DOI:

10.3791/53710

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29. Januar 2017

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1Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, 2Department of Polymer Science and Engineering, University of Massachusetts, Amherst, 3Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier präsentieren wir ein Protokoll organischen Dünnschicht-Solarzellen herzustellen mit einem Minischlitzdüsenbeschichtungsvorrichtung und der damit verbundenen In-line-Struktur Charakterisierungen Synchrotron Streuung Techniken.

Zusammenfassung

Polymerbasierte Materialien sind vielversprechend als kostengünstige, flexible, effiziente Photovoltaik-Bauelemente. Bei den meisten Laborbemühungen zur Herstellung von Hochleistungsgeräten wurden Geräte verwendet, die durch Schleuderbeschichtung hergestellt wurden, ein Verfahren, das für die Herstellung in großem Maßstab nicht geeignet ist. Diese Diskrepanz bei der Herstellung von Geräten macht es schwierig, die im Labor erzielten quantitativen Ergebnisse auf kommerzielles Niveau zu übertragen, was die Optimierung erschwert. Mit einem Mini-Slot-Die-Coater kann diese Diskrepanz behoben werden, indem der kommerzielle Prozess auf das Labor übertragen und die Strukturbildung in der aktiven Schicht des Geräts in Echtzeit und in situ charakterisiert wird, während Filme auf ein Substrat aufgetragen werden. Die Evolution der Morphologie wurde unter verschiedenen Bedingungen charakterisiert, was es uns ermöglichte, einen Mechanismus vorzuschlagen, durch den sich die Strukturen bilden und wachsen. Dieser Mini-Slot-Die-Coater bietet einen einfachen, bequemen und materialeffizienten Weg, mit dem die Morphologie in der aktiven Schicht unter industriell relevanten Bedingungen optimiert werden kann. Das Ziel dieses Protokolls ist es, experimentelle Details zu zeigen, wie ein Solarzellenbauelement mit einem Mini-Slot-Die-Coater hergestellt wird, sowie technische Details zur In-situ-Strukturcharakterisierung mit dem Mini-Slot-Die-Coater.

Einleitung

Organische Photovoltaik (OPV) sind eine vielversprechende Technologie kosteneffizienter erneuerbarer Energien in naher Zukunft herzustellen. 1, 2, 3 Enorme Anstrengungen unternommen wurden , photoaktive Polymere und Herstellung hocheffizienten Geräte zu entwickeln. Bisher wurden einschichtige OPV Geräte eine> 10% Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung (PCE) erreicht. Diese Wirkungsgrade wurden im Labormaßstab Geräte unter Verwendung von Spin-Coating erreicht, den Film zu erzeugen und die Translation zu größeren Größenskala Geräte hat voll gewesen mit erheblichen Verringerungen der PCE. 4, 5 in der Industrie, Rolle-zu-Rolle (R2R) ist Dünnschicht basierende Beschichtung zu erzeugen Photonen aktiven Dünnschichten auf leitfähige Substrate verwendet werden, die ganz verschieden von typischen im Labormaßstab Prozessen, insbesondere in der Rate der Entfernung des Lösungsmittels. Dies ist kritisch, da die Morphologien sind kinisch gefangen, aus dem Zusammenspiel zwischen mehreren kinetischen Prozesse, einschließlich Phasentrennung, Ordnung, Orientierung und Lösungsmittelverdampfung. Obwohl 6, 7 Diese kinetisch eingeschlossener Morphologie, bestimmt weitgehend die Leistungsfähigkeit der Solarzelle Geräte. Damit der Morphologie während des Beschichtungsprozesses die Entwicklung zu verstehen, ist von großer Bedeutung für die Morphologie manipulieren, um die Leistung zu optimieren.

Die Optimierung der Morphologie erfordert die Kinetik Verständnis mit der Ordnung des löcherleitenden Polymeren in Lösung assoziiert als Lösungsmittel entfernt wird; 8, 9 die Quantifizierung der Wechselwirkung des Polymers mit dem Fullerenbasierte Elektronenleiter; 10, 11, 12 , die Rollen von Additiven bei der Definition der morpho Verständnislogie; 13, 14, 15 und die relativen Raten der Verdampfung des Lösungsmittels (e) und Zusatzstoffe auszugleichen. 16 Es war eine Herausforderung , die Entwicklung der Morphologie quantitativ in der aktiven Schicht in einem industriell relevanten Einstellung zu charakterisieren. Roll-to-Roll-Verarbeitung ist für die Herstellung von großen OPV-Geräte untersucht. 4, 17 jedoch Diese Studien wurden in einer Herstellungseinstellung durchgeführt , wobei große Mengen an Materialien verwendet werden, wirkungsvoll Studien handelsübliche Polymere begrenzen.

In diesem Dokument werden die technischen Details der OPV Vorrichtungen Herstellen eines Minischlitzdüsenbeschichtungssystem demonstriert. Beschichtungsparameter wie Filmtrocknungs Kinetik und Filmdickensteuerung sind auf größeren Maßstab Prozesse, so dass diese Studie in direktem Zusammenhang mit der Industrie fagewährleisten maximale. Außerdem ist eine sehr kleine Menge an Material in dem Minischlitzdüsenbeschichtungsversuch verwendet, diese Verarbeitung für neue synthetische Materialien. Konstruktiv kann dies Minischlitzdüsenbeschichtungsvorrichtung auf Synchrotron Endstationen montiert werden und somit streifendem Einfall Kleinwinkel-Röntgenstreuung (GISAXS) und Röntgenbeugung (GIXD) verwendet werden können Echtzeit-Studien über die Entwicklung zu ermöglichen, der Morphologie über einen breiten Bereich von Längenskalen in verschiedenen Stadien der Filmtrocknungsprozess unter einer Reihe von Verarbeitungsbedingungen. Information in diesen Studien erhaltenen kann direkt an einem industriellen Fertigungseinstellung übertragen werden. Die geringe Menge der verwendeten Materialien ermöglicht eine schnelle Screening einer großen Anzahl von photoaktiven Materialien und deren Mischungen unter verschiedenen Verarbeitungsbedingungen.

Die halbkristallinen Diketopyrrolopyrrol und Quaterthiophen (DPPBT) basierten Low-Band konjugierten Polymeren wird als Modell Spendermaterial und (6,6) -phenyl C71-butyri verwendetc säuremethylester (PC 71 BM) als Elektronenakzeptor verwendet. 18, 19 Es ist in früheren Studien gezeigt , dass DPPBT: PC 71 BM - Mischungen große Phasentrennung bilden , wenn Chloroform als Lösungsmittel verwendet wird . A: Chloroform: 1,2-Dichlorbenzol Lösungsmittelgemisch, um die Größe der Phasentrennung zu verringern und somit die Leistung der Vorrichtung erhöhen. Die Morphologie Bildung während des Lösungsmitteltrocknungsprozess wird durch streifendem Einfall Röntgen in situ untersucht Beugung und Streuung. Solarzellen Vorrichtungen hergestellt unter Verwendung der Mini-Schlitzdüsenbeschichtungsvorrichtung mit einem durchschnittlichen PCE von 5,2% zeigte die besten Lösungsmittelgemisch Bedingungen mit, 20 , die ähnlich ist Spin-Beschichtung hergestellten Vorrichtungen. Der Minischlitz Schmelzbeschichter öffnet eine neue Route Solarzellenvorrichtungen in einer Forschungslaborumgebung herzustellen, die einen industriellen Prozess nachahmt, eine Lücke in der Vorhersage der Überlebensfähigkeit dieser Materialien in einem industriell rel Befüllenvanten Einstellung.

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Protokoll

1. Photon aktive Mischung Tintenherstellung

  1. Wiegen 10 mg DPPBT Polymer und 10 mg PC 71 BM Material (chemische Strukturen in Figur 1 gezeigt). Mischen Sie sie in einem 4-ml-Fläschchen.
  2. 1,5 ml Chloroform und 75 ul 1,2-Dichlorbenzol in die Mischung.
  3. Setzen Sie einen kleinen Rührstab in das Fläschchen, schließen Sie das Fläschchen mit einem Polytetrafluorethylen (PTFE) Kappe, und übertragen Sie die Fläschchen auf einer heißen Platte. Rühre bei ~ 400 Upm und Wärme bei ~ 50 ° C über Nacht vor dem Gebrauch.

2. ITO und Wafer-Substrat Reinigung und Vorbereitung

  1. Laden Indium - Zinn - Oxid (ITO) Glassubstrat (1 Zoll von 3 Zoll, wobei die Hälfte ITO entfernt) vorge gemustert oder Silizium - Wafer in eine Teflon Reinigung Rack und setzen Sie das Rack in einen Glasbehälter (Abbildung 2). In verdünnten Reinigungslösung (300 ml, 1% Universal-Reinigungslösung) in den Glasbehälter und setzen Sie den Glasbehälter in Beschallungsgerät und beschallen für 15 min.
  2. Entfernen Sie die Reinigungsmittel und spülen Sie das ITO-Glas mit deionisiertem (DI) Wasser ein paar Mal. Dann fügen Sie 300 ml DI-Wasser in den Behälter, und setzen Sie den Glasbehälter in Beschallungsgerät für weitere 15 Minuten.
  3. Entfernen des Wassers aus dem Behälter. Hinzufügen von 300 ml Aceton in den Behälter und beschallen für 15 min.
  4. Entfernen Sie das Aceton. In 300 ml 2-isopranol in den Glasbehälter, und dann für 15 min beschallen.
  5. Bewegen Sie die Reinigung in einen Ofen Rack aus. Stellen Sie die Ofentemperatur auf 100 ° C, und warten Sie 3-5 Stunden, bis das ITO-Glas vollständig getrocknet wird.
  6. Nehmen Sie gereinigten Substrate. Bringen Sie sie in eine UV-Ozon-Reiniger oder Sauerstoff-Plasma-Reiniger. Verwenden Sie High-Power-UV-Ozon oder Plasma zu reinigen für ~ 15 min nach dem Protokoll des Herstellers.
  7. Setzen Sie das gereinigte Substrat auf einen Spin-Coater, fügen Sie 150 ul Poly (3,4-ethylendioxythiophen) Polystyrolsulfonat (PEDOT: PSS) Lösung auf das gereinigte Substrat und Schleuderbeschichtung bei 3000 Umdrehungen pro Minute zu beschichtena ~ 30 nm dicken PEDOT: PSS (PEDOT: PSS 4083) Dünnfilm entweder auf die ITO-Glas oder Silizium-Wafern.
  8. Take off Spin-beschichtete Substrate. Übertragen Sie die frisch beschichtete Substrate auf einer Heizplatte und Glühen bei 150 ° C für 15 min.

3. Aktive Ebene Druck

  1. Last Substrat. Setzen Sie die PEDOT: PSS beschichtete ITO-Substrat auf die Grundplatte des Minischlitzdüsenbeschichtungsvorrichtung. Einschalten der Vakuumpumpe, die mit dem Vakuumspannfutter des Schlitzdüsenbeschichtungsvorrichtung verbunden ist, um das Substrat fest zu halten. (Siehe Abbildung 3 auf verschiedene Komponenten finden.)
  2. Stellen Sie die Position des Substrats, um es direkt unter Druckkopf. Dies kann durch Verwendung der Linearmanipulator unterhalb der Substratplatte durchgeführt werden.
  3. Stellen Sie den Kopf kippen mit der 2-D Neigungs Manipulator, der den Druckkopf hält. Stellen Sie sicher, dass der Kopf steht senkrecht auf der Oberseite des geladenen Substrats. Beachten Sie, dass in diesem Prozess kann der Druckkopf abgesenkt werden nahe der Substrate. Verwenden Sie den Abstand zwischen Druckkopf und Substrat zu zeigen, ob der Kopf geneigt ist oder nicht. Dies wird sehr nützlich sein, wenn ein Wafersubstrat verwendet wird, da eine kleinere Bild von Druckkopf wird sich zeigen, und es wird viel leichter sein, die Neigung zu überprüfen.
  4. Stellen Sie den Kopf-an-Substrat-Abstand auf Null. Der vertikale Motor ist mit einem Kraftsensor verbunden ist. Wenn der Druckkopf schwebt, wird eine konstante Kraft Lesung (aus dem Gewicht des Druckkopfes und Kippen Manipulator Baugruppen) erhalten werden. Sobald Druckerkopfsubstrat berührt, wird das Lesen zu verringern, die Nullpositionsmarkierung. Siehe Abbildung 4 für den Schritt Entfernungseinstellung. Verwenden Sie Jog-Modus in den Abstand zu stimmen.
    HINWEIS: Die vertikale Manipulator translationale Platte mit seiner Basis verbunden ist Federn und die Federkonstante mit leicht variiert. So kleine Änderungen in der Kraftsensor sind während des Experiments unvermeidlich.
  5. Stellen Sie einen Kopf-an-Substrat-Wert, das Experiment zu starten. In diesem Experiment hat dieKopfspalt auf 100 & mgr; m auf das Substrat.
  6. Stellen Sie die lineare Translationsstufenmotor, der verwendet wird, um zu drucken. Finden Sie den Startpunkt und Endpunkt. Notieren Sie diese Werte. Die Entfernung des Linearmotors ist 100 mm. Hier stellen 10 mm Motorposition als Ausgangspunkt und 80 mm Motorposition als Endpunkt.
  7. Stellen Sie die Druckgeschwindigkeit auf 10 mm / sec durch den Motor unter Verwendung von Steuersoftware - Schnittstelle (Abbildung 4b). Stellen Sie den Motorbeschleunigungsgeschwindigkeit auf 100 m / sec.
    1. Wenn der Motor nicht richtig funktioniert oder die Software einen Fehler hat, starten Sie die Software und klicken Sie auf "Enable" und dann "zu Hause" in der Software-Schnittstelle. Beachten Sie, dass Verfahren während des Druckens der Druckkopf fixiert bleibt und das Substrat bewegt, um die Lösung zu verzichten und ahmen die industrielle Druckverfahren.
  8. Last DPPBT: PCBM-Lösung (Raumtemperatur) in 1-ml-Spritze und montieren Sie die Spritze mit dem Spritzenpumpe, die mit dem Schlitz verbunden iststerben Drucker. Stellen Sie die Druckparameter in Steuersoftware (Spritzendurchmesser und Lösungszufuhrgeschwindigkeit, 0,3 ml / min in diesem Fall).
  9. Starten Sie den Druck Experiment.
    1. Bewegen Sie das Substrat zum Ausgangspunkt durch die Startpunktposition im Positionsfenster eingeben Software zu steuern. Siehe Abbildung 4c für weitere Einzelheiten.
    2. Starten Lösung in Schlitzdüsenkopf zu pumpen, indem Sie den Start in der Spritzenpumpe Software klicken. Alternativ manuell bedienen, die Spritzenpumpe. Für jede Beschichtung wird rund ~ 100 & mgr; l Lösung verwendet werden. Normalerweise verwenden 300 ul Lösung erstmals den Druck und verwenden ~ 100 & mgr; l Lösung für wiederholte Druck.
    3. Schnell die Translations Motor zu starten, wenn die Lösung aus dem Druckkopf herauskommt beginnt, und das Substrat wird in die Endposition bewegen. Bitte beachten Sie, dies ist ein wichtiger Schritt. Preload die Translationsmotor Endposition in das Positionsfenster, und drücken Sie die Eingabetaste, um den Motor zu starten movement.
    4. Stoppen Sie die Spritzenpumpe und heben Sie den Druckkopf durch die vertikale Motor. Schalten Sie das Vakuum aus, und nehmen Sie das Substrat aus der Grundplatte. mehr als 250 & mgr; l Lösung Beachten Sie, dass das Totvolumen für diesen Druckkopf 250 & mgr; l ist, und somit nimmt das erste Mal mit Wasser gefüllt.
    5. Legen Sie das bedruckte Substrat in einem Vakuumofen 3-5 Stunden restliches Lösungsmittel zu entfernen.
    6. Legen Sie eine Petrischale unter dem Druckkopf. Die Pumpe 10 ml Chloroform in den Druckkopf, den Kopf zu reinigen. Sammeln Sie die kontaminierte Chloroform-Lösung mit der Petrischale. Verwenden Sie Wattestäbchen den Druckkopf zu reinigen, während die Reinigungslösung zu pumpen. Nach jedem Beschichtungsgang, reinigen Sie den Druckkopf, vor allem, wenn eine andere Lösung verwendet wird.
      HINWEIS: Die DPPBT: PCBM Lösung zeigt eine dunkelgrüne Farbe. Wenn die Reinigung abgeschlossen ist, kann keine Farbe aus dem Chloroformlösungsmittel gesehen werden.

4. Kathodenelektrode Deposition

  1. Laden Sie dasaktive Schicht beschichtete Substrat auf Schattenmasken (5) und der Maske in die Verdampfungskammer montieren.
  2. Legen Sie zwei thermische Verdampferschiffchen zwischen den Elektrodenbolzen (6a). Legen Sie ein Boot mit LiF Salz (kaum für das Boot, ~ 0,2 g) und ein Boot mit Aluminiummetall (4 Pellets).
  3. Schließen der Verdampfungskammer und der Pumpe der Verdampfungskammer auf etwa 2 x 10 -6 Torr.
  4. Stellen Sie die Kammer 1 nm LiF von 100 nm von Aluminium gefolgt abzuscheiden. Im aktuellen Fall, verwenden 20% Leistung für LiF Abscheidung und verwenden 26% Leistung für Al-Abscheidung. Gezeigt in Figur 6b ist der Verdampfer - Steuerschnittstelle des Systems in dieser Studie verwendet.
  5. Stoppen Sie Evakuierungspumpen und füllen Sie die Kammer mit Stickstoffgas. Wenn der Druck wieder auf Atmosphärendruck, nehmen die Substrate aus.

5. Photovoltaik-Leistungsmessung

  1. Bereiten Sie einen Glasträger, die die Hälfte derBreite der ITO-Glas, das in der Bauelementherstellung verwendet wird. Führen Sie diesen Schritt in einem Handschuhkasten. Paste Epoxid - Kleber auf eine Seite des Glassubstrats, und decken den Gerätebereich mit den Epoxid - Kleber beschichtete Glasträger (siehe Abbildung 11 für die Probengerät). Wenn das Epoxid ausgehärtet ist, wird das Gerät vollständig abgedichtet werden.
  2. Starten Sie die Sonnensimulation Lampe und setzen 1,5 Strahlung mit 100 mW / cm 2 bis AM. Stabilisieren Sie die Lampe für etwa 15 Minuten vor der Messung. Gezeigt in Figur 7 ist das PV - Messsystem in dieser Studie verwendet.
  3. Montieren Sie das Gerät unter dem Solarsimulator am Instrument vorgeschlagen Abstand. Verbinden der Anode und der Kathode mit der Messschaltung. Aufzeichnen einer Strom-Spannungskurve mit einem elektrischen Multimeters Protokoll des Herstellers verwendet wird.
  4. Bestimmen die Leistung der Vorrichtung wie folgt:
    J sc: Kurzschlussstrom, der maximale Strom , dass eine Solarzellenvorrichtung liefern kann;
    V oc : Leerlaufspannung kann die maximale Spannung, dass eine Solarzellen-Vorrichtung liefern;
    FF: Füllfaktor, die maximale Fläche in IV - Kurve dividiert durch J sc * V oc;
    PCE: Energieumwandlungseffizienz, J sc * V oc * FF / (100mW / cm 2).

6. Synchrotron-Röntgenmess

  1. Einrichten einer Heliumkasten Luftstreuung in der Röntgenmessung zu unterdrücken. Montieren Sie den Mini-Slot-Die-Coater in den Helium Box. Gezeigt in der Abbildung 8 ist der Versuchsaufbau von streifenden Einfall Röntgenbeugungsexperimenten ein Helium - Box bei Advanced Light Source verwenden.
  2. Montieren eines optischen Interferometers auf die Druckmaschine die Dickenänderung über die Lösungsmittelverdampfung zu überwachen. In diesem Experiment verwenden , um ein UVX Modell (zB Filmetrix F20). Die Materialien, die in diesem Experiment verwendet werden, haben eine starke Lichtabsorption von 300 bis 900 nm Wellenlänge.
    1. Verwenden Sie eine Quellenlampe des optischen Interferometers thbei vermeidet Materialabsorption. Verwenden Sie eine 1,100-1,700 nm Wellenlänge Lampe in diesem Experiment. Pre-Kalibrierung des Instruments, bevor Experiment nach ihrer Betriebsabläufe.
  3. Setzen Sie die PEDOT: PSS beschichtete Wafersubstrat auf Substrathalter des Druckers und stellen Sie den Kopf und Substratposition folgenden Schritt 3,2-3,5. Schalten Sie die Vakuumpumpe und stellen Sie sicher, dass das Wafersubstrat fest an dem Substrathalter klebt.
  4. Spülen Sie die Helium Box Luft zu entfernen. Man beachte, dass Sauerstoffgehalt sollte weniger als 0,3% v, die durch Sauerstoffsensor überwacht werden kann.
  5. Ausrichten des Substrats an der Position, wo die Röntgenstrahlen auf das Substrat (die Endposition in Druck) und stellen die Einfallswinkel, 0,16 ° in diesem Fall trifft. Richten Sie nach Beamline-Protokoll.
  6. Stellen Sie die Röntgenbelichtungszeit und Datenerfassungsmethode. Hier verwenden 2 Sek wie die Belichtungszeit, und um 3 Sek der Verzögerungszeit folgte (auf Server Strahlschäden zu vermeiden). Somit wird jeder Versuch Zeitraum wirdsein 5 Sek. Führen Sie eine kontinuierliche Warteschlange von 100 Wiederholungen; also 100 Bilder aufnehmen.
  7. Nennen Sie das Experiment, und wählen Sie den Datenpfad experimentelle Dateien zu speichern. Gezeigt in der Abbildung 9 ist der Advanced Light Source - Strahlrohr 7.3.3 Benutzeroberfläche , wo die oben genannten Einstellungen können leicht entfernt werden.
  8. Bewegen des Substrats in die Ausgangsposition durch die Startposition in Motorsteuerungssoftware eingeben. Starten Sie den X-ray Shutter und der Detektor kontinuierlich Beugung / Streuung Signale aufzuzeichnen.
  9. Starten Sie die Spritzenpumpe Lösung in Druckkopf zuzuführen. Wenn die Lösung aus dem Druckkopf auszustoßen beginnt (von einer Überwachungskamera überwacht), schnell den Druckvorgang zu starten.
    HINWEIS: Wenn die vorgewählten Messposition erreicht ist, 2-D-Detektor wird das Streusignal aus der Lösung zu erfassen. Die Filmdicke wird durch Interferometer überwacht werden. So ist die dünne Evolution Filmmorphologie wird aufgezeichnet.
  10. Heben Sie den DruckerKopf und den Kopf reinigen, wenn Experiment durchgeführt wird.

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Ergebnisse

Dargestellt in Figur 3 ist der Minischlitzdüsenbeschichtungssystem. Es besteht aus einer Beschichtungsmaschine, eine Spritzenpumpe und einem zentralen Schaltkasten. Die Beschichtungsmaschine ist der wesentliche Bestandteil, der aus einer Breitschlitzdüse Kopf hergestellt ist, eine horizontale Translationsstufe und eine vertikale Translationsstufe. Die Schlitzdüsenkopf ist mit der Basis eines vertikalen Translationsmotor über ein 2-D Neigungs Manipulator montiert ist.

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Diskussion

Das hier beschriebene Verfahren konzentriert sich eine Filmherstellungsverfahren zu entwickeln, das leicht skaliert in der industriellen Produktion werden kann. Dünnfilmdruck und Synchrotron Morphologie Charakterisierung sind die kritischsten Schritte mit dem Protokoll. In früheren Labor skaliert OPV Forschung wird Spin-Coating als die dominierende Methode zur Dünnschichtvorrichtungen herzustellen. Jedoch verwendet dieses Verfahren hohe Zentrifugalkraft, um sich auszubreiten BHJ-Lösung, die aus der industriellen Basis R...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde unterstützt von Polymer-Based Materials for Harvesting Solar Energy (PHaSE), einem Energy Frontier Research Center, das vom U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences unter der Fördernummer DE-SC0001087 und dem U.S. Office of Naval Research unter dem Vertrag N00014-15-1-2244 finanziert wurde. Teile dieser Forschung wurden an den Beamlines 7.3.3 und 11.0.1.2 an der Advanced Light Source des Lawrence Berkeley National Laboratory durchgeführt, die vom DOE, dem Office of Science und dem Office of Basic Energy Sciences unterstützt wurde.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
PC71BMNano-C Incnano-c-PCBM-SF
DPPBTDie Universität von MassachusettsMaßgeschneidertes
PEDOT:PSSHeraeusP VP Al 4083
Mucasol FlüssigreinigerSigma-AldrichZ637181
AcetonSigma-Aldrich270725
IsopropylalkoholBDHBDH1133
ChloroformSigma-Aldrich372978 
1,2-DichlorbenzolSigma-Aldrich240664
LithiumfluoridSigma-Aldrich669431
AluminiumKurt LeskerEVMAL50QXHD
GlasfläschchenFisher Scientific03-391-7B
UltraschallreinigerCleanosonicBranson 2800
BackofenWVR414005-118
ReinigungsgestellLawrence Berkeley National LabCustom
Made Shadow MaskLawrence Berkeley National LabCustom Made
UV-Ozone Cleaner UVOCSINCT16X16 OES
HandschuhfachMBraunCustom Made
VerdampferMBraunCustom Made
Slot Die BeschichterJema Science IncCustom Made
Solar SimulatorNewportKlasse ABB
Spin CoaterSCS AusrüstungSCS G3
HeizplatteThermo ScientificSP131015Q
RöntgenmessungLawrence Berkeley National LabBeamline 7.3.3

Referenzen

  1. Brabec, C. J., et al. Polymer-Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells. Adv. Mater. 22 (34), 3839-3856 (2010).
  2. Thompson, B. C., Fréchet, J. M. J. Polymer-Fullerene Composite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed. 47 (1), 58-77 (2008).
  3. Günes, S., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. Conjugated Polymer-Based Organic Solar Cells. Chem. Rev. 107 (4), 1324-1338 (2007).
  4. Krebs, F. C., et al. The OE-A OPV demonstrator anno domini 2011. Energy Environ. Sci. 4 (10), 4116(2011).
  5. Krebs, F. C., Tromholt, T., Jørgensen, M. Upscaling of polymer solar cell fabrication using full roll-to-roll processing. Nanoscale. 2 (6), 873(2010).
  6. Liu, F., Gu, Y., Jung, J. W., Jo, W. H., Russell, T. P. On the morphology of polymer-based photovoltaics. J. Polym. Sci. Polym. Phy. 50 (15), 1018-1044 (2012).
  7. Liu, F., et al. Characterization of the morphology of solution-processed bulk heterojunction organic photovoltaics. Prog. Polym. Sci. 38 (12), 1990-2052 (2013).
  8. Schmidt-Hansberg, B., et al. In situ monitoring the drying kinetics of knife coated polymer-fullerene films for organic solar cells. J. appl. phys. 106 (12), 124501(2009).
  9. Pearson, A. J., Wang, T., Lidzey, D. G. The role of dynamic measurements in correlating structure with optoelectronic properties in polymer fullerene bulk-heterojunction solar cells. Rep. Prog. Phys. 76 (2), 022501(2013).
  10. Treat, N. D., et al. Interdiffusion of PCBM and P3HT Reveals Miscibility in a Photovoltaically Active Blend. Adv. Energy Mater. 1 (1), 82-89 (2010).
  11. Collins, B. A., et al. Molecular Miscibility of Polymer-Fullerene Blends. J. Phys. Chem. Lett. 1 (21), 3160-3166 (2010).
  12. Chen, D., Liu, F., Wang, C., Nakahara, A., Russell, T. P. Bulk Heterojunction Photovoltaic Active Layers via Bilayer Interdiffusion. Nano Lett. 11 (5), 2071-2078 (2011).
  13. Gu, Y., Wang, C., Russell, T. P. Multi-Length-Scale Morphologies in PCPDTBT/PCBM Bulk-Heterojunction Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2 (6), 683-690 (2012).
  14. Perez, L. A., et al. Solvent Additive Effects on Small Molecule Crystallization in Bulk Heterojunction Solar Cells Probed During Spin Casting. Adv. Mater. 25 (44), 6380-6384 (2013).
  15. Lee, J. K., et al. Processing Additives for Improved Efficiency from Bulk Heterojunction Solar Cells. J. Am. Chem. Soc. 130 (11), 3619-3623 (2008).
  16. Shin, N., Richter, L. J., Herzing, A. A., Kline, R. J., DeLongchamp, D. M. Effect of Processing Additives on the Solidification of Blade-Coated Polymer/Fullerene Blend Films via In-Situ Structure Measurements. Adv. Energy Mater. 3 (7), 938-948 (2013).
  17. Sødergaard, R., Hösel, M., Angmo, D., Larsen-Olsen, T. T., Krebs, F. C. Roll-to-roll fabrication of polymer solar cells. Mater. Today. 15 (1-2), 36-49 (2012).
  18. Liu, F., et al. Efficient Polymer Solar Cells Based on a Low Bandgap Semi-crystalline DPP Polymer-PCBM Blends. Adv. Mater. 24 (29), 3947-3951 (2012).
  19. Liu, F., et al. Relating Chemical Structure to Device Performance via Morphology Control in Diketopyrrolopyrrole-Based Low Band Gap Polymers. J. Am. Chem. Soc. 135 (51), 19248-19259 (2013).
  20. Liu, F., et al. Fast Printing and In Situ Morphology Observation of Organic Photovoltaics Using Slot-Die Coating. Adv. Mater. 27 (5), 886-891 (2015).

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