Name: Morphologie-Steuerung für Volldruck organisch-anorganische Masse-Heterosolarzellen Basierend auf einem Ti-Alkoxid und halbleitendes Polymer (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von vollständig bedruckbaren, fullerenfreien Bulk-Heterojunction-Solarzellen mit voluminösen Titan-Alkoxiden als Elektronenakzeptoren zur Morphologiesteuerung.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Diese Arbeit wurde teilweise durch JSPS KAKENHI Grantnummer 25871029 unterstützt, der Nippon Sheet Glass Foundation for Materials Science and Engineering, und der Tochigi Industrie Promotion Center. Das National Institute of Technology, Oyama College, auch mit den Kosten für die Veröffentlichung dieses Artikels unterstützt.

1. Herstellung von Indium-Zinn-Oxid (ITO) Glas für die Solarzellenfertigung <ol><li> Schneiden Sie das ITO / Glassubstrat. <ol><li> Mit einem Glasschneider, schneiden Sie die ITO / Glassubstrat (10 cm × 10 cm) in Stücke mit Abmessungen von ungefähr 2 cm × 2 cm. </li></ol></li><li> Chemisch ätzen die ITO leitenden Schicht. <ol><li> Mit einem digitalen Multimeter, überprüfen Sie, dass der obere Teil des ITO / Glasstück eine leitfähige Seite hat. </li><li> Platzieren Klebeband auf beiden Seiten der ITO / Glasstück, einen zentralen Bereich von 2 mm × 2 cm in der Mitte bleibt. Mit Klebeband, schützen den Rest der ITO leitenden Schicht aus dem Ätzen. </li><li> Gießen ein paar Tropfen HCl (1 M) auf die ITO-leitende Schicht, die ITO leitenden Schicht von der Oberfläche des ITO / Glasstück zu entfernen. Nach ca. 3 min, wischen Sie das HCl mit einem Wattestäbchen, und dann das Abdeckband entfernen. </li></ol></li><li> Vorbehandeln die ITO / Glasstück. <ol><li> Legen Sie die ITO / Glasstücke in einVitrine und den Fall mit Wasser füllen. </li><li> Setzen Sie den Glaskasten in einem Wasserbad, das zwei Drittel mit Wasser gefüllt ist und befestigen einen Ultraschallreiniger. Dann schalten Sie den Ultraschall-Reiniger für ca. 15 min, die wenigen Spuren von chemischen Ätzmittel zu entfernen noch auf der ITO / Glasstück. Waschen, diese Stücke in einem Ultraschallbad mit Wasser, Aceton und Isopropylalkohol, jeweils für 15 min jeweils, und sie dann in einem Strom trockener Luft trocknen. Führen Beschallen bei einer Schwingungsfrequenz von 42 kHz. </li><li> Platzieren Sie die ITO / Glasstücke innerhalb eines Ultraviolett-Ozon (UV-O 3) Reinigungsmittel und die Maschine für 30 min laufen. </li></ol></li></ol> 2. Herstellung der Vorläuferlösung für die photoaktive Schicht <ol><li> Man löst 0,5 mg Poly [2,7- (9,9-dioctylfluoren) -alt-4,7-bis (thiophen-2-yl) benzo-2,1,3-thiadiazol] (PFO-DBT) als Elektronen Donor- und 1,0 mg Ti-Alkoxid in 1 mL Chlorbenzol. Wählen Sie die folgenden Ti-Alkoxide als ElektronenAkzeptoren: Ti (IV) isopropoxid, Ethoxid, Butoxid und butoxid Polymer. Dann löst man 0,5 mg PFO-DBT und 1,0 mg [60] PCBM in 1 mL Chlorbenzol als Referenz. HINWEIS: Hier werden die HOMO-LUMO - Niveaus sind wie 21 folgt. PFO-DBT: 5,4 bis 3,53 eV, Ti (IV) isopropoxid: 7,49 bis 3,86 eV, Ethoxid: 7,55 bis 3,90 eV, butoxid: 7,53 bis 3,76 eV und butoxid Polymer: 7,57 bis 3,83 eV. </li><li> Auf einem magnetischen Rührer hot erhitzen Precursorlösung auf 70 ° C, während es mit einem Rührstab mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 700 Upm gerührt wurde. Tun Sie dies für 20 Minuten in Abwesenheit von Licht, bis die Lösung optisch klar mit dem bloßen Auge ist. Die Lösung wird auf Raumtemperatur wieder in Abwesenheit von Licht, für den zukünftigen Gebrauch. </li></ol> 3. Herstellung der photoaktiven Schicht <ol><li> Hinterlegung der Film durch Schleuderbeschichtung. <ol><li> Erwärmen, um die Vorläuferlösung der photoaktiven Schicht und der ITO / Glasstücks auf 70 ° C. Für 10 Minuten erhitzen Vorläuferlösung auf einem magnetischen heißen stirrer erhitzt auf 70 ° C und einen Rührstab bei einer Drehzahl von 700 Umdrehungen pro Minute verwendet werden. Erhitzen Sie das ITO / Glas-Stück auf einer keramischen Kochplatte erhitzt auf 70 ° C für 5 min. </li><li> Legen Sie die ITO / Glasstück in der Mitte der Vakuumstufe des Spin-Coater, erhitzen Sie es mit einer Heißluftpistole auf etwa 70 ° C, und schalten Sie das Vakuum. HINWEIS: Das Vakuum unter Verwendung einer Vakuumpumpe mit einem Saugvermögen von 30 l / min erzeugt. Der Enddruck der Vakuumpumpe ist 26,6 × 10 3 Pa. </li><li> Geben Sie einige Tropfen der Vorläuferlösung der photoaktiven Schicht auf das ITO / Glasstück und starten Sie den Spin-Coater bei 2000-6000 Umdrehungen pro Minute für 60 s in der Luft. HINWEIS: Das Volumen der Vorläuferlösung 0,5 ml, gemessen mit einer 1-ml Spuit. </li><li> Trocknen Sie die Oberfläche der photoaktiven Schicht für 10 min bei Raumtemperatur in einer Luftatmosphäre in Abwesenheit von Licht mit einer 50 nm dicken Film als photoaktive Schicht zu erhalten. </li></ol></li><li> Entfernen Sie den zusätzlichen Film. <ol><li> Wischen Sie die zusätzliche photoactive Schicht von der Oberfläche der ITO / Glasstück mit einem mit Chlorbenzol benetzt Wattestäbchen. </li><li> Trocknen der photoaktiven Schicht erneut 10 min bei Raumtemperatur in einer Luftatmosphäre in Abwesenheit von Licht. HINWEIS: Die Temperatur unseres Experiments Raum wird bei 25 ° C gehalten. </li></ol></li></ol> 4. Herstellung der Elektrode <ol><li> Drucken Sie die organische Elektrode. <ol><li> Mit einem Siebdrucker, drucken Sie eine organische Elektrode durch Poly platzieren (3,4-ethylendioxythiophen) -Poly (styrolsulfonat) (PEDOT-PSS) auf die photoaktive Schicht 22. Die Metallmaske ist 50 um dick, und der Druckbereich beträgt 5 mm × 20 mm. </li><li> Die organische Elektrode für 30 min bei Raumtemperatur in einer Luftatmosphäre in Abwesenheit von Licht. </li></ol></li></ol> 5. Lamination für die Solarzellen <ol><li> Schneiden Sie das Glassubstrat in Stücke mit einer Größe von 1,5 cm × 2,5 cm mit einem Diamantschneider. Ausbreitungein Epoxidharz auf das Glassubstrat ein Kunststoffspachtel. Legen Sie das Glassubstrat mit Epoxidharz auf der photoaktiven Schicht zu schützen. </li></ol> 6. Vorbereitung zur Messung der Solarzellleistung <ol><li> Reinigen Sie die Elektroden, indem sie mit einem Wattestäbchen angefeuchtet mit Aceton abwischen. Bringen Sie eine Trägerelektrode auf die ITO ein Ultraschall-Lötanlage mit. Betreiben Sie den Lötkolben in einem 42-kHz-Frequenz und bei 230 ° C. </li></ol> 7. Die Messung der Solarzellenleistung <ol><li> Messung der Strom-Spannungs (JV) Eigenschaften der Solarzellen durch eine Gleichspannungsstromquelle / Monitor integrierten System, mit dem Sonnensimulator ein simuliertes AM1.5G von 100 mW / cm 2 von der Silizium - Photodiode zu liefern kalibriert. HINWEIS: Nähere Informationen über die Messung der JV - Kurven kann an anderer Stelle 23 gefunden werden, 24. </li></ol> 8. Analysis der Phasentrennungsstruktur <ol><li> Bereiten Sie einzelne Filme von photoaktiven Schichten aufgebaut mit Ti-Alkoxid und PFO-DBT, mit derselben Methode für Solarzellenherstellung, ohne die organische Elektrode und ohne Laminierung Prozess. </li><li> Verwenden eines optischen Mikroskops oder eines Rasterelektronenmikroskops (SEM), um die Morphologie der photoaktiven Schicht mit hoher Vergrößerung (50000 ×) zu beobachten, um die Phasentrennungsstruktur zu analysieren. HINWEIS: Nähere Informationen über SEM Betrieb kann an anderer Stelle 25 gefunden werden, 26. </li></ol>

<ol><li>Price, C. S., Stuart, C. A., Yang, L., Zhou, H., You, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorine+substituted+conjugated+polymer+of+medium+band+gap+yields+7%25+efficiency+in+polymer-fullerene+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Fluorine substituted conjugated polymer of medium band gap yields 7% efficiency in polymer-fullerene solar cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (12), 4625-4631 (2011).</li>
<li>Liang, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((For+the+bright+future-Bulk+heterojunction+polymer+solar+cells+with+power+conversion+efficiency+of+7.4%25%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">For the bright future-Bulk heterojunction polymer solar cells with power conversion efficiency of 7.4%.</a> Adv. Mater. 22, 135-138 (2010).</li>
<li>Chu, T. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bulk+heterojunction+solar+cells+using+thieno%5B3%2C4-c%5Dpyrrole-4%2C6-dione+and+dithieno%5B3%2C2-b%3A2%27%2C3%27-d%5Dsilole+copolymer+with+a+power+conversion+efficiency+of+7.3%25%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Bulk heterojunction solar cells using thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione and dithieno[3,2-b:2',3'-d]silole copolymer with a power conversion efficiency of 7.3%.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (12), 4250-4253 (2011).</li>
<li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+fluorinated+benzothiadiazole+as+a+structural+unit+for+a+polymer+solar+cell+of+7%25+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Development of fluorinated benzothiadiazole as a structural unit for a polymer solar cell of 7% efficiency.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 50 (13), 2995-2998 (2011).</li>
<li>Janssen, J. A. R., Nelson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+limiting+device+efficiency+in+organic+photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Factors limiting device efficiency in organic photovoltaics.</a> Adv. Mater. 25 (13), 1847-1858 (2012).</li>
<li>Nelson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer%3Afullerene+bulk+heterojunction+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Today%22%5BJournal%5D)">Polymer:fullerene bulk heterojunction solar cells.</a> Mater. Today. 14 (10), 462-470 (2011).</li>
<li>He, Z., Zhong, C., Su, S., Xu, M., Wu, H., Cao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+power-conversion+efficiency+in+polymer+solar+cells+using+an+inverted+device+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Enhanced power-conversion efficiency in polymer solar cells using an inverted device structure.</a> Nat. Photonics. 6, 591-595 (2012).</li>
<li>Baena, J. P. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+efficient+planar+perovskite+solar+cells+through+band+alignment+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Highly efficient planar perovskite solar cells through band alignment engineering.</a> Energy Environ. Sci. 8, 2928-2934 (2015).</li>
<li>Shuttle, G. C., Hamilton, R., O'Regan, B. C., Nelson, J., Durrant, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Charge-density-based+analysis+of+the+current-voltage+response+of+polythiophene%2Ffullerene+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Charge-density-based analysis of the current-voltage response of polythiophene/fullerene photovoltaic devices.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 16448-16452 (2010).</li>
<li>Dibb, G. F. A., Kirchartz, T., Credgington, D., Durrant, R. J., Nelson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+the+relationship+between+linearity+of+corrected+photocurrent+and+the+order+of+recombination+in+organic+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Analysis of the relationship between linearity of corrected photocurrent and the order of recombination in organic solar cells.</a> J. Phys. Chem. Lett. 2 (19), 2407-2411 (2011).</li>
<li>Maurano, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+optoelectronic+analysis+of+charge+carrier+losses+in+a+selenophene%3Afullerene+blend+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Transient optoelectronic analysis of charge carrier losses in a selenophene:fullerene blend solar cell.</a> J. Phys. Chem. C. 115, 5947-5957 (2011).</li>
<li>Yuan, Y., Michinobu, T., Oguma, J., Kato, T., Miyake, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attempted+inversion+of+semiconducting+features+of+platinum+polyyne+polymers%3A+A+new+approach+for+all-polymer+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Attempted inversion of semiconducting features of platinum polyyne polymers: A new approach for all-polymer solar cells.</a> Macromol. Chem. Phys. 214 (13), 1465-1472 (2013).</li>
<li>Granström, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laminated+fabrication+of+polymeric+photovoltaic+diodes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Laminated fabrication of polymeric photovoltaic diodes.</a> Nature. 395, 257-260 (1998).</li>
<li>Hal, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinduced+electron+transfer+and+photovoltaic+response+of+a+MDMO-PPV%3ATiO2+bulk-heterojunction%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Photoinduced electron transfer and photovoltaic response of a MDMO-PPV:TiO2 bulk-heterojunction.</a> Adv. Mater. 15 (2), 118-121 (2003).</li>
<li>Das, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+processable+ZnO+and+polythiophene+interface+for+dye-densitized+thin+film+organic+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Controlling the processable ZnO and polythiophene interface for dye-densitized thin film organic solar cells.</a> Thin Solid Films. , 302-307 (2013).</li>
<li>Campoy-Quiles, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+evolution+via+self-organization+and+lateral+and+vertical+diffusion+in+polymer%3Afullerene+solar+cell+blends%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Morphology evolution via self-organization and lateral and vertical diffusion in polymer:fullerene solar cell blends.</a> Nature Materials. 7, 158-164 (2008).</li>
<li>Schmidt-Hansberg, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moving+through+the+phase+diagram%3A+morphology+formation+in+solution+cast+polymer-fullerene+blend+films+for+organic+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Moving through the phase diagram: morphology formation in solution cast polymer-fullerene blend films for organic solar cells.</a> ACS Nano. 5 (11), 8579-8590 (2011).</li>
<li>Hou, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+red-emitting+fluorene-based+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Novel red-emitting fluorene-based copolymers.</a> J. Mater. Chem. 12, 2887-2892 (2002).</li>
<li>Zheng, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+C60+derivatives+for+polymer+photovoltaic+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Synth.+Met%22%5BJournal%5D)">Synthesis of C60 derivatives for polymer photovoltaic cell.</a> Synth. Met. 135, 827-828 (2003).</li>
<li>Svensson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-performance+polymer+solar+cells+of+an+alternating+polyfluorene+copolymer+and+a+fullerene+derivative%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">High-performance polymer solar cells of an alternating polyfluorene copolymer and a fullerene derivative.</a> Adv. Mater. 15 (12), 988-991 (2003).</li>
<li>Kato, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+control+for+highly+efficient+organic-inorganic+bulk+heterojunction+solar+cell+based+on+Ti-alkoxide%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Morphology control for highly efficient organic-inorganic bulk heterojunction solar cell based on Ti-alkoxide.</a> Thin Solid Films. 600, 98-102 (2016).</li>
<li>Shibata, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quasi-solid+dye+sensitized+solar+cells+with+ionic+liquid+Increase+in+efficiencies+by+specific+interaction+between+conductive+polymers+and+gelators%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Comm%22%5BJournal%5D)">Quasi-solid dye sensitized solar cells with ionic liquid Increase in efficiencies by specific interaction between conductive polymers and gelators.</a> Chem. Comm. 21, 2730-2731 (2003).</li>
<li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+thermoplastic+gel+electrolyte+for+stable+quasi-solid-state+dye-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">A thermoplastic gel electrolyte for stable quasi-solid-state dye-sensitized solar cells.</a> Adv. Funct. Mater. 17 (15), 2645-2652 (2007).</li>
<li>Johansson, J. M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photovoltaic+and+interfacial+properties+of+heterojunctions+containing+dye+sensitized+dense+TiO2+and+Tri-arylamine+derivatives%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Photovoltaic and interfacial properties of heterojunctions containing dye sensitized dense TiO2 and Tri-arylamine derivatives.</a> Chem. Mater. 19 (8), 2017-2078 (2007).</li>
<li>Echlin, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEchlin%2C+P+%22Handbook+of+Sample+Preparation+for+Scanning+Electron+Microscopy+and+X-Ray+Microanalysis%22">Handbook of Sample Preparation for Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis</a>. , Springer US. (2011).</li>
<li>Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFlegler%2C+SL+%22Scanning+and+Transmission+Electron+Microscopy%3A+An+Introduction%22">Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction</a>. , Oxford University Press. UK. (1993).</li>
<li>Cowan, R. S., Roy, A., Heeger, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recombination+in+polymer-fullerene+bulk+heterojunction+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Recombination in polymer-fullerene bulk heterojunction solar cells.</a> Phys. Rev. B. 82 (24), 245207(2010).</li>
<li>Street, A. R., Cowan, S., Heeger, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+test+for+geminate+recombination+applied+to+organic+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Experimental test for geminate recombination applied to organic solar cells.</a> Phys. Rev. B. 82 (12), 121301(2010).</li>
<li>Shuttle, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Charge+extraction+analysis+of+charge+carrier+densities+in+a+polythiophene%2Ffullerene+solar+cell%3A+Analysis+of+the+origin+of+the+device+dark+current%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Charge extraction analysis of charge carrier densities in a polythiophene/fullerene solar cell: Analysis of the origin of the device dark current.</a> Appl. Phys. Lett. 93, 183501(2008).</li>
<li>Shuttle, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bimolecular+recombination+losses+in+polythiophene%3A+Fullerene+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Bimolecular recombination losses in polythiophene: Fullerene solar cells.</a> Phys. Rev. B. 78, 113201(2008).</li>
<li>Reyes-Reyes, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methanofullerene+elongated+nanostructure+formation+for+enhanced+organic+solar-cells%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Methanofullerene elongated nanostructure formation for enhanced organic solar-cells.</a> Thin Solid Films. 516 (1), 52-57 (2007).</li>
<li>Shuttle, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+determination+of+the+rate+law+for+charge+carrier+decay+in+a+polythiophene%3A+Fullerene+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Experimental determination of the rate law for charge carrier decay in a polythiophene: Fullerene solar cell.</a> Appl. Phys. Lett. 92, 093311(2008).</li>
<li>Mori, D., Benten, H., Ohkita, H., Ito, S., Miyake, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer%2Fpolymer+blend+solar+cells+improved+by+using+high-molecular-weight+fluorene-based+copolymer+as+electron+acceptor%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Polymer/polymer blend solar cells improved by using high-molecular-weight fluorene-based copolymer as electron acceptor.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (7), 3325-3329 (2012).</li>
<li>You, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polymer+tandem+solar+cell+with+10.6%25+power+conversion+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Commun%22%5BJournal%5D)">A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency.</a> Nature Commun. 4, 1446(2013).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.

Um die Bauschigkeit Moleküls in diesem Verfahren zu verwenden, ist es wichtig, die Bedingungen für die Filmbildung durch Schleuderbeschichtung zu kennen. Zunächst werden die p-Typ- und n-Typ-Halbleitern müssen sich in den Lösungsmitteln gelöst werden. Wenn etwas Material bleibt, wird es die großen Kern der Domänen in der photoaktiven Schicht geworden. Die Verwendung eines geeigneten kommerziellen Filter für einzelne Lösungsmittel wird empfohlen, das verbleibende Material zu entfernen. Als nächstes, in dem die Vorläuferl...

Organische Photovoltaik - Anlagen sind vielversprechende erneuerbare Energiequellen angesehen aufgrund ihrer geringen Herstellungskosten und ein geringes Gewicht 1-7. Aufgrund dieser Vorteile wurde eine große Zahl von Wissenschaftlern wurde in diesem vielversprechenden Bereich eingetaucht. In den letzten zehn Jahren, farbstoffsensibilisierte, organischen Dünnfilm und Perowskit-Solarzellen haben erhebliche Fortschritte bei der Energieumwandlungseffizienz in diesem Bereich 8 erreicht. Insbesondere organische Dünnfilm-Solarzellen und BHJ organische Dünnschicht-Solarzellentechnologie sind effiziente und kostengünstige Lösungen für die Nutzung von Solarenergie. Weiterhin hat die Energieumwandlungswirkungsgrad von über 10% bei der Verwendung von Niedrigbandabstand - Polymere als Elektronendonator und Fullerenderivate als Elektronenakzeptor (Phenyl-C 61 buttersäure-Säure-methylester erreicht: [60] PCBM oder phenyl-C 71 buttersäure-Säure-Methylester: [70] PCBM) 11.09. Darüber hinaus h einige Forscherave berichteten bereits die Bedeutung der BHJ-Struktur in der photoaktiven Schicht, die mit Low-Band-Gap-Polymere und Fullerenderivate zu erhalten, einen hohen Gesamtwirkungsgrad aufgebaut ist. Allerdings Fullerenderivate sind luftempfindlich. Daher ist es eine luftstabile elektronenaufnehmenden Materials als Alternative benötigt. Einige Berichte zuvor vorgeschlagen, neue Arten von organischen Photovoltaik-Zellen, die n-Typ halbleitenden Polymeren oder Metalloxide als Elektronenakzeptoren verwendet. Diese Berichte unterstützt die Entwicklung von luftstabilen, Fulleren freien, organischen Dünnfilm - Solarzellen 12-15. Im Gegensatz jedoch Systeme Fulleren oder n-Typ - Halbleiterpolymersysteme, eine zufriedenstellende Leistung der BHJ - Struktur in der photoaktiven Schicht zu erhalten, die Ladungstrennung und Ladungstransfer Fähigkeiten hat, ist 16-17 in Metalloxid-Systeme schwierig. Weiterhin Fullerenderivate und n-halbleitenden Polymere haben eine hohe Löslichkeitin vielen Lösungsmitteln. Daher ist es einfach , die Morphologie der photoaktiven Schicht zu steuern , indem eine Tintenlösung als Lösungsmittel auszuwählen, das der Vorläufer des photoaktiven Schicht 18-20. Im Gegensatz dazu sind im Fall von Metallalkoxid Systeme in Kombination mit einer elektronenschiebenden Polymer, wobei beide Halbleiter in fast allen Lösungsmitteln unlöslich. Dies liegt daran, Metallalkoxide keine hohe Löslichkeit in dem Lösungsmittel haben. Daher ist die Selektivität der Lösungsmittel für Morphologiekontrolle extrem niedrig. In diesem Artikel berichten wir ein Verfahren zur Bestimmung der Morphologie der photoaktiven Schicht Steuerung durch molekulare Sperrigkeit Verwendung bedruckbar und sehr luftstabile BHJ-Solarzellen herzustellen. Wir beschreiben die Bedeutung der Morphologie Kontrolle für den Fortschritt der Fulleren freien BHJ-Solarzellen.

<table><tbody><tr><td>Ti(IV)-isopropoxid, 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>205273</td><td></td></tr><tr><td>Ti(IV)-ethoxid</td>, <td>Sigma Aldrich</td><td>244759</td><td></td></tr><tr><td>technisches Ti(IV)-butoxid, 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244112</td> Ti(IV)-butoxid-Polymer <td>in Reagenzqualität</td></tr><tr><td></td><td>Sigma Aldrich</td><td>510718</td><td></td></tr><tr><td>Poly[2,7-(9,9-dioctylfluoren)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo-2,1,3- Thiadiazol] (PFO-DBT)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>754013</td><td></td></tr><tr><td>[6,6]-phenyl-C61-buttersäuremethylester ([60]PCBM) 99,5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>684449</td><td>Forschungsqualität</td></tr><tr><td>Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-poly(styrolsulfonat) (PEDOT-PSS)</td><td>Heraeus</td><td>Clevios S V3</td><td></td></tr><tr><td>1 N Salzsäure</td><td>Wako</td><td>083-01095</td><td></td></tr><tr><td>Chlorbenzol 99,0%</td><td>Wako</td><td>032-07986</td><td></td></tr><tr><td>Aceton 99,5%</td><td>Wako</td><td>016-00346</td><td></td></tr><tr><td>Indium-Zinnoxid (ITO)-beschichtetes Glassubstrat</td><td>Geomatec</td><td>0002</td><td>100-fach; 100&mal; 1.1t (mm)</td></tr><tr><td>Glassubstrat</td><td>Matsunami Glass</td><td>S7213</td><td>76&mal; 26&mal; 1.2t (mm)</td></tr><tr><td>Baumwollschwanz&nbsp;</td><td>Als ein</td><td>1-8584-16</td><td></td></tr><tr><td>Epoxidharz</td><td>Nichiban</td><td>AR-R30</td><td></td></tr><tr><td>Kunststoffspatel</td><td>Als ein</td><td>2-3956-02</td><td></td></tr><tr><td>Ultraschallreiniger</td><td>Als ein</td><td>AS482</td><td></td></tr><tr><td>Magnetischer Heißrührer</td><td>Als ein</td><td>RHS-1DN</td><td></td></tr><tr><td>Keramikkochplatte</td><td>Als ein</td><td>CHP-17DN</td><td></td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Kyowariken</td><td>K-359 S1</td><td></td></tr><tr><td>Vakuumpumpe</td><td>ULVAC</td><td>DA-30S</td><td></td></tr><tr><td>UV-O3 Reiniger</td><td>Filgen</td><td>UV253E</td><td></td></tr><tr><td>Siebdrucker</td><td>Mitani Electronics</td><td>MEC-2400</td><td></td></tr><tr><td>Ultraschall-Lötsystem</td><td>Kuroda Techno</td><td>SUNBONDER USM-5</td><td></td></tr><tr><td>Gleichstrom Spannungs- und Stromquelle/Monitor integriert System</td><td>San-Ei Electric</td><td>XES-40S1</td><td></td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskop</td><td>JEOL Ltd.</td><td>JSM-7800</td><td></td></tr></tbody></table>

morphologie-steuerung für volldruck organisch-anorganische masse-heterosolarzellen basierend auf einem ti-alkoxid und halbleitendes polymer

Morphology Control for Fully Printable Organic&#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

Die photoaktive Schicht einer typischen organischen Dünnschicht-Bulk-Heterojunction (BHJ)-Solarzelle verwendet üblicherweise Fullerenderivate als elektronenaufnehmendes Material. Fullerenderivate sind jedoch luftempfindlich; Daher wird als Alternative luftstabiles Material benötigt. In der vorliegenden Studie schlagen wir die Eigenschaften von Ti-Alkoxid als alternatives elektronenaufnehmendes Material zu Fullerenderivaten vor und beschreiben sie, um hochgradig luftstabile BHJ-Solarzellen zu erzeugen. Es ist allgemein bekannt, dass die Kontrolle der Morphologie in der photoaktiven Schicht, die mit Fullerenderivaten als Elektronenakzeptor aufgebaut ist, wichtig ist, um einen hohen Gesamtwirkungsgrad durch das Lösungsmittelverfahren zu erzielen. Das herkömmliche Lösungsmittelverfahren ist nützlich für Materialien mit hoher Löslichkeit, wie z. B. Fullerenderivate. Für Ti-Alkoxide ist die herkömmliche Lösungsmittelmethode jedoch unzureichend, da sie sich nur in bestimmten Lösungsmitteln lösen. Hier demonstrieren wir einen neuen Ansatz zur Morphologiekontrolle, der die molekulare Sperrigkeit von Ti-Alkoxiden ohne die herkömmliche Lösungsmittelmethode nutzt. Das heißt, diese Methode ist ein Ansatz, um hocheffiziente, luftstabile, organisch-anorganische Bulk-Heterojunction-Solarzellen zu erhalten.

Wir haben ein Protokoll vorgestellt vollständig druckbare organisch-anorganischen BHJ-Solarzellen für die Herstellung, sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Phasentrennungsstruktur zu steuern. Der Solar-Zellenleistung wurde ausgiebig untersucht 27-31 als Ti (IV) isopropoxid und -ethylat als Elektronen aufnehmende Materialien (Figur 1) verwendet wurden. Diese Solarzellen zeigte eine Kurzschlussstromdichte (Jsc) , die etwa acht mal höher als die von Geräten mit...

Verfahren zur voll bedruckbar, fullerenfreie, hochluftstabile, bulk-Heterojunction-Solarzellen auf Basis von Ti-Alkoxide als Elektronenakzeptor und dem elektronenschiebenden Polymerherstellung wird hier beschrieben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Bestimmung der Morphologie der photoaktiven Schicht durch die molekulare Sperrigkeit der Ti-Alkoxid-Einheiten steuert berichtet.

Morphologie-Steuerung für Volldruck organisch-anorganische Masse-Heterosolarzellen Basierend auf einem Ti-Alkoxid und halbleitendes Polymer

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting ...

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist die Herstellung von vollständig druckbaren, fullerenfreien Bulk-Heterojunction-Solarzellen unter Verwendung von sperrigen Titanalkoxiden als morphologiesteuernde Elektronenakzeptoren. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im Bereich der Bulk-Heterojunction-Solarzellen zur Kontrolle der Phasentrennungsstruktur der photoaktiven Schicht von organisch-anorganischen Hybrid-Bulk-Heterojunction-Solarzellen zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie die Phasentrennungsstruktur kontrolliert, indem sie die Selbstorganisation mit sperrigen Molekülen behindert, ohne die Löslichkeitseinschränkungen der herkömmlichen Lösungsmittelmethode.Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Erzielung eines höheren Gesamtwirkungsgrads von Solarzellen, da geladene Trennungen und Ladungstransfer immer in der aktiven Schicht stattfinden. Diese Methode kann also einen Einblick in das PFO-DVT-Elektronendonorsystem geben. Es kann auch mit halbleitenden Polymeren wie P3HT oder PTV7 betrieben werden.Zu Beginn des Verfahrens schneiden Sie mit einem Glasschneider ein 1,1 Millimeter dickes ITO-Glassubstrat in zwei Zen

morphology-control-for-fully-printable-organicinorganic-bulk

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von organischen Photovoltaik-Tandembauelementen in einer parallelen Konfiguration unter Umgebungsbedingungen vorgestellt. Diese Geräte verfügen über eine luftverarbeitete, halbtransparente Kohlenstoffnanoröhren-Kathode.

Ambient Verfahren zur Herstellung eines ionisch Gated Carbon Nanotube Gemeinsame Kathode in Tandem Organische Solarzellen

Eine praktikable Transferdruck-basierte Methode zur Einführung plasmonischer Metallnanostrukturen in Solarzellen wird beschrieben.  Unter Verwendung von Nanosäulen-Poly(dimethylsiloxan)-Stempeln wurde ein Ag-basiertes geordnetes Nanodisk-Array in standardmäßige hydrierte mikrokristalline Si-Solarzellen integriert, was zu einer verbesserten Geräteleistung aufgrund des plasmonischen Lichteinfangs führte.

Integration of Light Trapping Silber-Nanostrukturen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells durch Transferdruck

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

Printing Herstellung von Bulk-Heterosolarzellen und In Situ Morphologie Charakterisierung

Diese Arbeit untersucht die Eignung des Tintenstrahldrucks für die Herstellung von farbstoffsensibilisierten Solarzellen. Eine bindemittelfreie TiO2-Nanopartikel-Tinte wurde formuliert und auf ein FTO-Glassubstrat gedruckt.  Die gedruckte Schicht wurde zu einer Zelle mit einer aktiven Fläche von 0,25 cm2 und einem Wirkungsgrad von 3,5 % verarbeitet.

Digitaldruck von Titandioxid für farbstoffsensibilisierte Solarzellen

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese und die Lösungsabscheidung von anorganischen Nanokristalle Schicht für Schicht-Dünnfilm-Elektronik auf nichtleitenden Oberflächen zu erzeugen. Solvent-stabilisierten Tinten können folgende nach der Abscheidung Ligandenaustausch und Sintern komplette Photovoltaik-Anlagen auf Glassubstraten durch Spin und Spritzbeschichtung erzeugen.

Die Herstellung von Voll Lösung verarbeitet Anorganische Nanokristalline Photovoltaik-Anlagen

Wir präsentieren eine umfangreiche Studie über die Auswirkungen verschiedener Herstellungsverfahren für organische / anorganische Perowskit dünnen Schichten durch Kristallstrukturen zu vergleichen, Dichte, Energieniveaus, und letztlich die Leistung der Solarzelle.

Einfluss von Hybrid Perowskit-Herstellungsverfahren auf Filmbildung, Elektronische Struktur und Leistung der Solarzelle

Dieses Manuskript wird beschrieben, wie zu entwerfen und fertigen effiziente invertierten SMPV1:PC71BM Solarzellen mit ZnO Laptops (NRs) auf eine qualitativ hochwertige Al-dotierten ZnO (AZO) Samen Schicht angebaut. Die gut abgestimmten vertikal ausgerichtet ZnO NRs Ausstellung hohe kristalline Eigenschaften. Der Wirkungsgrad von Solarzellen erreichen 6.01 %.

Gut abgestimmten vertikal orientierte ZnO Nanorod Arrays und deren Anwendung in invertiert kleine Molekül Solarzellen

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um Hochleistungs-Lücke/Si Heterojunction Solarzellen mit einer hohen Si Minderheit-Träger Lebensdauer zu entwickeln.

Entwicklung von Hochleistungs-Lücke/Si Heterojunction Solarzellen

Ein Protokoll für die Synthese von anorganischen-Blei-Halogenid Hybrid Perowskit Quantum Dot Druckfarben für den Inkjet-Druck und das Protokoll für die Vorbereitung und drucken die Quantum Dot Tinten in einem Tintenstrahldrucker mit Post Charakterisierung Techniken werden vorgestellt.

Inkjet-drucken alle anorganischen Halogenid-Perowskit-Tinten für photovoltaische Anwendungen

Dieses Papier ist eine Demonstration und eine Richtlinie zur Durchführung und Analyse interner (mit einem Labor-Röntgeninstrument) in situ GISAXS-Experimente zur Trocknung von Tinten auf Roll-to-Roll-Slot-Die-beschichteten, nicht-fullerene organischen Photovoltaikanlagen.

In situ Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering on Roll-To-Roll Coating of Organic Solar Cells with Laboratory X-ray Instrumentation

Wir beschreiben eine Blitz-Infrarot-Glühen-Methode für die Synthese von Perowskit und mesoskopischen-TiO 2-Filmen. Die Glühparameter sind abwechslungsreich und für die Verarbeitung von Fluor-dotiertem Zinnoxid (FTO)-Glas und Indiumzinnoxid-beschichtetem Polyethylenterephthalat (ITO PET) optimiert, wodurch den Geräten eine Leistungsumwandlungseffizienz von &gt;20% ermöglicht wird.

Flash Infrarot Glühen für Perovskite Solar Cell Processing

Erfahren Sie die Herstellung von vollständig bedruckbaren, fullerenfreien Bulk-Heterojunction-Solarzellen mit voluminösen Titan-Alkoxiden als Elektronenakzeptoren zur Morphologiesteuerung.

Morphologie-Steuerung für Volldruck organisch-anorganische Masse-Heterosolarzellen Basierend auf einem Ti-Alkoxid und halbleitendes Polymer (Video) | JoVE Journal

Morphologie-Steuerung für Volldruck organisch-anorganische Masse-Heterosolarzellen Basierend auf einem Ti-Alkoxid und halbleitendes Polymer

Weitere Videos entdecken