Name: Gut abgestimmten vertikal orientierte ZnO Nanorod Arrays und deren Anwendung in invertiert kleine Molekül Solarzellen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-25T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 32 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von invertierten organischen Solarzellen mit ZnO-Nanorods für effiziente Energiegewinnung. Diese kostengünstige Methode erreicht 6,01% Wirkungsgrad und ist kompatibel mit elektronischen Geräten.

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Die Autoren möchte National Science Council of China für die finanzielle Unterstützung dieser Forschung unter Vertragsnr. Die meisten 106-2221-E-239-035, und die meisten 106-2119-M-033-00.

1. Wachstum der AZO gesputterten Samen Schicht auf ITO Substrat
<ol><li>Kleben Sie Anti-Korrosions-Band 4-teilig (0,3 x 1,5 cm) auf der einen Seite des Substrates Indium-Zinn-Oxid (ITO) bilden ein Quadrat (1,5 x 1,5 cm). Legen Sie die ITO in Salzsäure für 15 min auf die exponierten Bereich des ITO Ätzen.</li>
	<li>Entfernen Sie das Klebeband und reinigen Sie die Probe mit einem sonikator; mit entionisiertem (DI)-Wasser, Aceton, Ethanol und Isopropanol wiederum für 30 min beschallen. Föhnen Sie die gemusterte ITO mit einer komprimierten Stickstoff-Pistole.</li>
	<li>Anbringen Sie die gereinigten gemusterten ITO Substrate auf den Untergrund-Halter durch Klebeband, und laden Sie den Halter in die Hauptkammer RF Sputter-System. Pumpen der Kammerdruck, unten 4 x 10-6 mm Hg über die mechanische und Diffusionspumpe um ökologische Reinheit zu gewährleisten.</li>
	<li>Legen Sie reines Argon-Gas (Durchflussmenge: 30 Sccm) in die Hauptkammer und Kontrolle der Pumpe der Druck der Kammer 1 Mtorr aufrecht zu erhalten.</li>
	<li>Bereiten Sie die AZO Saatgut-Schichten mit Hilfe der RF (13,56 MHz) Methode, basierend auf den gemeldeten Methode13Sputtern. Verwenden Sie eine Runde 2 in Dimension AZO (2 Gew.-% Al2O3 in ZnO) Keramik Ziel auf vorgereinigten ITO Glassubstrate zu hinterlegen. Halten Sie den Ziel-Substrat-Abstand 10 cm.</li>
	<li>Arbeitsdruck am 1 Mtorr und HF-Leistung 40 W während der Abscheidung zu erhalten. Kontrolle der Substrattemperatur bei Raumtemperatur. Legen Sie der angewandten DC-Bias und Abscheiderate 187 V und 4 nm/min, bzw. auf die AZO Dünnschicht einzahlen. Die Dicke der Schicht AZO Saatgut sollte kontrolliert werden, um 40 nm basierend auf der Quarzkristall Dicke Monitor.</li>
	<li>Nachdem die Probe bis zu 30 ° C in der Kammer abgekühlt, schalten Sie die Pumpe und der Hauptkammer stecken Sie Stickstoffgas, bis die Kammer geöffnet werden kann. Entfernen Sie die Probe aus dem Substrat-Halter.</li>
</ol>2. Wachstum von der Sol-Gel verarbeitet ZnO Seed Layer auf ITO Substrat
<ol><li>Hinterlegen Sie die ZnO-Samen-Schicht auf dem gemusterten ITO Substrat durch die Sol-Gel-Spin coating Methode14. Die Zink-Acetat-Dihydrat, 2-Methoxethanol und Monoethanolamin (MEA) werden als die Ausgangs-, Lösungsmittel, und Stabilisator verwendet.<ol>
<li>Auflösen der Zink-Acetat-Dihydrat (4,39 g) in einer Mischung aus 2-Methoxethanol (40 mL) und MEA (1,22 g), die Zink-Acetat-Konzentration von 0,5 M zu erhalten.</li>
		<li>Rühren Sie die resultierende Mischung bei 60 ° C für 2 h. Lassen Sie die Sol sitzen für 12 h um eine klare und transparente, homogene Lösung zu bilden.</li>
		<li>ZnO Samen Schicht auf die gereinigte ITO gemustert Glassubstrate mit der Spin-Beschichtung-Methode zu hinterlegen. Fügen Sie 0,1 mL Sol-Gel-Lösung auf das Substrat und drehen bei 3.000 u/min für 30 s mit einem Spin Coater.</li>
		<li>Nach Spin coating Trocknen des Films bei 200 ° C für 30 min auf einer heißen Platte erlauben das Lösemittel verdunsten und die organischen Rückstände zu entfernen. Die Schichtdicke ZnO Samen sollte etwa 40 nm14sein.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Wachstum von ZnO NR Array auf einem Seed Layer
<ol><li>Wachsen Sie das ZnO NR-Array mit der hydrothermalen Methode.<ol>
<li>Mix-1,49 g Zink Nitrat Hexahydrat (Zn (Nr.3)2·6H2O) und 0,7 g Hexamethylentetramin (HMT) (C6H12N4) in 100 mL DI Wasser. Rühren Sie die resultierende Mischung bei Zimmertemperatur 30 min.</li>
		<li>Befestigen Sie die ITO-Seite der AZO gesputterten Saatgut-Schicht mit der ZnO-Sol-Gel-Proben auf dem Deckglas mit Klebeband. Legen Sie die Proben in ein 50 mL Polypropylen konischem Rohr mit der 50 mL Lösung gefüllt (Nr.3) Zn2·6H2O und HMT.</li>
		<li>Während des Wachstums erhitzen Sie Polypropylen konische Rohr legen es horizontal in einem Labor-Ofen mit den Spin beschichteten Proben nach unten, und behalten Sie die Temperatur bei 90 ° C 90 min.</li>
		<li>Am Ende der Wachstumsperiode entfernen Sie die Substrate aus der Projektmappe und spülen Sie sofort die Probenoberfläche mit VE-Wasser und Ethanol (in zwei Waschflaschen) im Gegenzug für 1 min pro Salz von der Oberfläche zu entfernen. Föhnen Sie die Probe mit einem komprimierten Stickstoff-Gun und auf einer heißen Platte bei 250 ° C für 10 min backen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Herstellung und Messung der invertierten niedermolekularer Solarzellen
<ol><li>Laden Sie die ITO-Substrat mit dem ZnO NR-Array auf einen Spin Coater in das Handschuhfach. Mischen Sie 1 mL Toluol mit 15 mg SMPV1 und 11,25 mg PC71BM Add 0,1 mL Lösung, drehen Sie die Probe bei 2.000 u/min für 40 s mit einem Spin Coater und bei 60 ° C für 2 min Tempern.</li>
	<li>Platzieren Sie nach den glühprozess das Substrat in einem thermischen verdampfungsystem. Die Vakuumkammer zunächst mit einer mechanischen Pumpe, bis der Druck 4 x 10-2 Torr, wechseln dann zu einem Turbo erreicht Pumpe um den Umgebungsdruck < 4 x 10-6 mm Hg.</li>
	<li>Einzahlung der MoO3 Schicht bei einer Abscheiderate von 0,1 nm/s durch Erhitzen MoO3 Pulver in einem resistiven Molybdän-Boot mit einem Z-Verhältnis von 1,0 und einem Eingangsstrom von 105 A. Ablagerung der Ag Schicht bei einer Abscheiderate von 0,5 nm/s durch Heizung Silber Barren in einem resistiven t Ungsten Boot mit einem Z-Verhältnis von 0.529 und ein Eingangsstrom von 190 A. Das System sollte einen Quarzkristall Verdampfung Rate Monitor enthalten, für die Steuerung der Verdampfung. Die Dicke der MoO3 und Ag Schichten sollte kontrolliert werden, um 5 bis 150 nm, bzw. basierend auf der Quarzkristall Dicke Monitor zu sein.</li>
	<li>Nachdem die Probe bis zu 30 ° C in der Kammer abgekühlt, schalten Sie die Pumpe, und legen Sie Stickstoff-Gas in die Kammer, bis die Kammer geöffnet werden kann. Entfernen Sie die Probe aus dem Substrat-Halter und laden Sie die Probe in das Handschuhfach.</li>
	<li>Öffnen Sie das Solarsimulator System und warten Sie 20 min, bis die Lichtquelle das System stabil ist. Beleuchten die Probe bei 100 mW/cm2 aus einem Sonnensimulator mit einer Luftmasse 1.5 global (AM 1.5G) Filter. Gleichzeitig, benutze den Analyzer, um das Gerät von-1 V bis + 1 V, die Stromdichte-Spannung (J-V) Kurve14,15zu erhalten zu fegen.</li>
</ol>5. Charakterisierung Techniken
<ol><li>Führen Sie die x-ray Diffraction Measurment16 mit einer Cu Kα-Quelle, die Strukturen der ZnO NRs, auf die AZO gesputterten Saatgut-Schicht und die ZnO Sol-Gel verarbeitet Samen Schicht zu studieren. Die Scan-Geschwindigkeit sollte 1 ° / min, und der Scan-Bereich sollte 10-90 ° (2θ).</li>
	<li>Charakterisieren die Oberflächenmorphologie und Cross-Sectional Bild der Proben durch Feldemission Scannen Elektronenmikroskopie17 durch Festlegen der Betriebsspannung bei 10 kV.</li>
	<li>Erhalten die Mikro Photolumineszenz (PL) Spektren von allen Proben mit einem 325 nm-He-Cd CW-Laser (20 mW) als Anregungsquelle mit einem 2.400 Rillen/mm Gitter in der backscattering Geometrie. AllPL Messungen18 sollte bei Raumtemperatur durchgeführt werden.</li>
</ol>

<ol><li>Dou, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n3/full/nphoton.2011.356.html">Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer.</a> Nat. Photonics. 6 (3), 180-185 (2012).</li>
<li>You, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Oxide+Nanoparticles+as+an+Electron-Transport+Layer+in+High+Performance+and+Stable+Inverted+Polymer+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Metal Oxide Nanoparticles as an Electron-Transport Layer in High Performance and Stable Inverted Polymer Solar Cells.</a> Adv. Mater. 24 (38), 5267-5272 (2012).</li>
<li>Dou, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+Investigation+of+Benzodithiophene-+and+Diketopyrrolopyrrole-Based+Low-Bandgap+Polymers+Designed+for+Single+Junction+and+Tandem+Polymer+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Systematic Investigation of Benzodithiophene- and Diketopyrrolopyrrole-Based Low-Bandgap Polymers Designed for Single Junction and Tandem Polymer Solar Cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (24), 10071-10079 (2012).</li>
<li>Li, G., Zhu, R., Yang, Y. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n3/full/nphoton.2012.11.html">Polymer solar cells.</a> Nat. Photonics. 6 (3), 153-161 (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+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency.</a> Nat. Commun. 4, 1446(2013).</li>
<li>Chen, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Junction+Polymer+Solar+Cells+Exceeding+10%25+Power+Conversion+Efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Single-Junction Polymer Solar Cells Exceeding 10% Power Conversion Efficiency.</a> Adv. Mater. 27 (6), 1035-1041 (2015).</li>
<li>Zhang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developing+high-performance+small+molecule+organic+solar+cells+via+a+large+planar+structure+and+an+electron-withdrawing+central+unit%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Developing high-performance small molecule organic solar cells via a large planar structure and an electron-withdrawing central unit.</a> Chem. Commun. 53, 451-454 (2017).</li>
<li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conductive+Conjugated+Polyelectrolyte+as+Hole-Transporting+Layer+for+Organic+Bulk+Heterojunction+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Conductive Conjugated Polyelectrolyte as Hole-Transporting Layer for Organic Bulk Heterojunction Solar Cells.</a> Adv. Mater. 26 (5), 780-785 (2014).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhance+the+light-harvesting+capability+of+the+ITO-free+inverted+small+molecule+solar+cell+by+ZnO+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Enhance the light-harvesting capability of the ITO-free inverted small molecule solar cell by ZnO nanorods.</a> Opt. Express. 24 (16), 17910-17915 (2016).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-processed+small-molecule+solar+cells%3A+breaking+the+10%25+power+conversion+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Solution-processed small-molecule solar cells: breaking the 10% power conversion efficiency.</a> Sci. Rep. 3, 3356(2013).</li>
<li>Farahat, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ta/c6ta01368f/">Toward environmentally compatible molecular solar cells processed from halogen-free solvents.</a> J. Mater. Chem. A Mater. Energy Sustain. 4 (19), 7341-7351 (2016).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+ITO-free+polymer+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Plasmonic ITO-free polymer solar cell.</a> Opt. Express. 22 (S2), A438-A445 (2014).</li>
<li>Donato, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609009007263">RF sputtered ZnO-ITO films for high temperature CO sensors.</a> Thin Solid Films. 517 (22), 6184-6187 (2009).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1566119910002752">Sol-gel processed CuOx thin film as an anode interlayer for inverted polymer solar cells.</a> Org. Electron. 11 (11), 1828-1834 (2010).</li>
<li>Vandewal, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+origin+of+the+open-circuit+voltage+of+polymer-fullerene+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">On the origin of the open-circuit voltage of polymer-fullerene solar cells.</a> Nat. Mater. 8, 904-909 (2009).</li>
<li>Sharma, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.scienceflora.org/journals/index.php/rrst/article/viewFile/933/917">X-ray diffraction: a powerful method of characterizing nanomaterials.</a> Recent Research in Science and Technology. 4 (8), 77-79 (2012).</li>
<li>Huggett, J. M., Shaw, H. F. <a target="_blank" href="http://www.minersoc.org/pages/Archive-CM/Volume_32/32-2-197.pdf">Field emission scanning electron microscopy a high-resolution technique for the study of clay minerals in sediments.</a> Clay Miner. 32, 197-203 (1997).</li>
<li>Lou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+beam+homogenizing+system+design+for+photoluminescence%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Laser beam homogenizing system design for photoluminescence.</a> Appl. Opt. 53 (21), 4637-4644 (2014).</li>
<li>Huang, J. S., Lin, C. F. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2828172">Influences of ZnO sol-gel thin film characteristics on ZnO nanowire arrays prepared at low temperature using all solution-based processing.</a> J. Appl. Phys. 103, 014304(2008).</li>
<li>Leung, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+Management+with+Nanostructures+for+Optoelectronic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Light Management with Nanostructures for Optoelectronic Devices.</a> J. Phys. Chem. Lett. 5, 1479-1495 (2014).</li>
<li>Lee, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((White-light+electroluminescence+from+ZnO+nanorods%2Fpolyfluorene+by+solution-based+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechology%22%5BJournal%5D)">White-light electroluminescence from ZnO nanorods/polyfluorene by solution-based growth.</a> Nanotechology. 20 (42), (2009).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessenkonflikte.

Durch die Nutzung der NRs-Zwischenschicht, kann das J-sc und der FF der Geräte verbessert werden. Allerdings wird die Oberflächenrauhigkeit der NRs auch die nachfolgenden Prozessen beeinflusst. Daher sollte die Ausrichtung und die Morphologie der Oberfläche die NRs sorgfältig bearbeitet werden. Schon seit längerem verarbeitet das Sol-Gel ETL, wie TiO2 und ZnO in einheitlichen aufgrund ihrer einfachen Verfahren weit verbreitet waren. Jedoch die Kristallisation von Sol-Gel verarbeitet Schichten ist in...

Organische Photovoltaik (OPV) Geräte haben bemerkenswerte Fortschritte bei der Anwendung von erneuerbaren Energiequellen vor kurzem erfahren. Solche organischen Geräte haben viele Vorteile, einschließlich der Lösungsprozess Kompatibilität, niedrige Kosten, geringes Gewicht, Flexibilität, etc.1,2,3,4,5 bis jetzt, Polymer-Solarzellen (EAP) mit einem PCE von mehr als 10 % wurden durch den Einsatz der konjugierten Polymers gemischt mit PC71BM6entwickelt. Im Vergleich zu Polymer-basierten PSCs, kleine Molekül-basierte OPVs (SM-OPV) haben mehr Aufmerksamkeit bei der Herstellung von OPV aufgrund ihrer einige deutliche Vorteile, einschließlich der klar definierten chemischen Strukturen, einfache Synthese und Reinigung, und in der Regel höhere offenen Spannungen (VOc)7,8,9. Zur Zeit eine 2-D-Struktur konjugiert niedermolekularer SMPV1 (2,6-Bis[2,5-bis(3-octylrhodanine)-(3,3-dioctyl-2,2':5,2''-terthiophene)]-4,8-bis((5-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene) mit BDT-T (Benzo [1,2-B:4, 5-b "] Dithiophene) als zentrale Einheit und 3-Octylrodanine wie die Aberkennung der Elektron-Endgruppe10 wurde entworfen und zur Mischung mit PC71BM für vielversprechende nachhaltige OPVs Anwendung. Die PCE von konventionellen niedermolekularer Solarzellen (SM-OPV) basierend auf SMPV1 gemischt mit PC71BM hat mehr als 8,0 %10,11erreicht.
In der Vergangenheit konnten PSCs verbessert und optimiert, indem die Dicke der aktiven Ebene. Jedoch im Gegensatz zu EAP haben SM-OPVs im Allgemeinen eine kürzere Länge der Diffusion, die die Dicke der aktiven Ebene stark einschränkt. Daher wurde um die kurze Stromdichte (Jsc) von SM-OPVs zu steigern, unter Verwendung der Nanostruktur12 oder NRs9 zur Verbesserung der optischen Absorption von SM-OPVs notwendig.
Unter diesen Verfahren ist die Entspiegelung NRs Struktur in der Regel wirksam zur Lichtsammlung der aktiven Ebene über ein breites Spektrum von Wellenlängen; Daher ist es sehr kritisch, zu wissen, wie gut abgestimmten vertikal ausgerichteten Zinkoxid (ZnO) NRs wachsen. Die Rauheit der Oberfläche der Samen Schicht unterhalb der NRs ZnO-Schicht hat einen großen Einfluss auf die Ausrichtung der NR-Arrays; Daher muss um gut orientierten NRs einzahlen, die Kristallisation der Samen Schicht genau kontrollierten9.
In dieser Arbeit werden die AZO Filme von Fernsehsektors-Frequency (RF) Sputtern Technik vorbereitet. Im Vergleich mit anderen Techniken, ist RF Sputtern bekannt, ist eine effiziente Technologie, die für die Industrie dafür übertragbar ist eine zuverlässige Abscheidung-Technik ermöglicht die Synthese von hoher Reinheit, gleichmäßige, glatte und selbsterhaltende AZO Dünnschichten zu wachsen über großflächige Substrate. Nutzung der RF Sputtern Ablagerung ermöglicht die Bildung von qualitativ hochwertigen AZO Filme, die hohen Kristallisation mit reduzierten Rauheit der Oberfläche aufweisen. Daher in das anschließende Wachstum-Schicht, die Ausrichtungen der NRs sind hoch ausgerichtet, umso mehr, wenn im Vergleich zu ZnO-Filme von der Sol-Gel-Methode bereit. Mit dieser Technik kann der PCE der invertierten niedermolekularer Solarzellen basierend auf gut abgestimmten vertikal ausgerichteten ZnO NR Arrays 6.01 % erreichen.

<table><tbody><tr><td>AZO zielt</td><td>auf Ultimate Materials Technology Co., Ltd.</td> ab<td>keine</td><td>AZO (2 Gew.-% Al2O3 in ZnO) , 3" &psi; x 3 mmt + 3 mmt Cu B/P + Bonding</td></tr><tr><td>SMPV1</td><td>Luminescence Technology Corp.</td><td>1651168-29-4</td><td>2,6-Bis[2,5-bis(3-octylrhodanin)-(3,3-dioctyl-2,2':5,2''-terthiophen)]-4,8-bis((5-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen</td></tr><tr><td>HF-Sputtersystem</td><td>Kao Duen Technology Co., Ltd</td><td>keine</td><td>http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product</td></tr><tr><td>Zinkacetat-Dihydrat</td><td>J. T. Baker</td><td>5970456</td><td>4,39 g</td></tr><tr><td>Monoethanolamin</td><td>J. T. Baker</td><td>141435</td><td>1,22 g</td></tr><tr><td>2-Methoxyethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>109864</td><td>40 mL</td></tr><tr><td>Zinknitrat Hexahydrat</td><td>J. T. Baker</td><td>10196186</td><td>1,49 g</td></tr><tr><td>Hexamethylentetramin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>100-97-0</td><td>0,7 g</td></tr><tr><td>Indiumzinnoxid (ITO)</td><td>RiTdisplay</td><td></td><td>unbeschichtete Glassubstrate (< 10 &Omega; q&ndash; 1)</td></tr><tr><td>AFM</td><td>Veeco</td><td>Innova SPM SEM</td><td></td></tr><tr><td></td><td>FEI</td><td>Nova 200 NanoSEM</td><td>Betriebsspannung: 10 kV</td></tr><tr><td>XRD</td><td>Bruker</td><td>D8 Röntgendiffraktometer</td><td>2> Bereich: 10&ndash; 90 &Grad; Schrittgröße: 0,008 &Grad;</td></tr><tr><td>PL</td><td>Horiba</td><td>Jobin-Yvon HR800</td><td>Anregungsquelle: 325 nm UV-Laser 20 mW</td></tr><tr><td>Sonnensimulator</td><td>Newport</td><td>91192A</td><td>AM 1,5G</td></tr><tr><td>Präzisions-Halbleiter-Parameteranalysator</td><td>Keysight Technologies</td><td>Agilent 4156C</td><td>Sweep von -1 bis +1 V</td></tr><tr><td>Toluol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>108-88-3</td><td>1 mL</td></tr><tr><td>PC71BM</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>609771-63-3</td><td>11,25 mg</td></tr><tr><td>Thermisches Verdampfungssystem</td><td>Kao Duen Technology Co., Ltd</td><td>Kao Duen PVD System</td><td>http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product</td></tr><tr><td>HCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>MoO3</td><td>Alfa Aesar</td><td>1313-27-5</td><td>99,50%</td></tr><tr><td>Silberbarren</td><td>ADMAT Inc.</td><td>keine</td><td>100.00%</td></tr><tr><td>Dünnschicht-Abscheidungsregler</td><td>INFICON</td><td>XTC</td><td></td></tr><tr><td>Korrosionsschutzband (Polyimid-Folie)</td><td>3M Taiwan Corporation</td><td>keine</td><td>http://solutions.3m.com.tw/wps/portal/3M/zh_TW/InsulatingTape/home/product/Polyimide/</td></tr> <tr><td>Spin-Coater</td><td>Chemat Technology, Inc</td><td>KW-4A</td><td>http://www.chemat.com/chematscientific/KW-4A.aspx</td></tr></tbody></table>

gut abgestimmten vertikal orientierte zno nanorod arrays und deren anwendung in invertiert kleine molekül solarzellen

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

Dieses Manuskript wird beschrieben, wie zu entwerfen und fertigen effiziente umgekehrte Solarzellen, die auf eine zweidimensionale konjugierte kleines Molekül (SMPV1) basieren und [6,6] - Phenyl - C71-Buttersäure-Methylester (PC71BM), durch die Verwendung von ZnO Laptops (NRs) auf eine qualitativ hochwertige Al-dotierten ZnO (AZO) Samen Schicht angebaut werden. Die invertierte SMPV1:PC71BM Solarzellen mit ZnO NRs, die auf einer gesputterten und Sol-Gel verarbeiteten AZO Saatgut-Schicht wuchs werden hergestellt. Verglichen mit der AZO Dünnschicht, vorbereitet von der Sol-Gel-Methode, Exponate die gesputterte AZO Dünnschicht besser Kristallisation und geringer Oberflächenrauheit nach Röntgendiffraktometrie (XRD) und Rasterkraft-Mikroskop (AFM)-Messungen. Die Ausrichtung auf eine Schicht gesputterten AZO Saatgut angebaut ZnO-NRs zeigt besser vertikale Ausrichtung, die für die Ablagerung von der nachfolgenden wirkstoffschicht bilden bessere Oberfläche Morphologien von Vorteil ist. Morphologie die Oberfläche der aktiven Ebene dominiert im Allgemeinen, vor allem den Füllfaktor (FF) der Geräte. Infolgedessen kann die gut abgestimmten ZnO NRs, die Träger-Sammlung der aktiven Ebene zu verbessern und die FF der Solarzellen zu erhöhen verwendet werden. Darüber hinaus als Anti-Reflektions-Struktur, kann es auch genutzt werden, um zu verbessern, die Lichtsammlung der absorptionsschicht mit Wirkungsgrad (PCE) von Solarzellen erreichen 6.01 %, höher als das Sol-Gel-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 4,74 basierte %.

Der mehrschichtige Aufbau der Geräte bestand aus einer ITO Substrat/AZO (40 nm) / NRs ZnO-Schicht, SMPV1:PC71BM (80 nm) /3 MoO (5 nm) /Ag (150 nm) wie in Abbildung 1dargestellt. Im Allgemeinen ist die AZO oder ZnO Schicht Samen verbreitet als Elektron Transportschicht (ETL) in einheitlichen Geräten funktionieren. Neben der einheitlichen Ansprechpartner haben SM-OPVs in der Regel eine kürzere wirkstoffschicht, begrenzt durch die kürzere V...

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

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Das übergeordnete Ziel dieser Forschung besteht darin, die optischen und elektrischen Effekte von Solarzellen auf Basis kleiner Moleküle mithilfe gut ausgerichteter, vertikal orientierter Zinkoxid-Nanostäbchen (NR) zu untersuchen. Die Darstellung des NR-Wachstumsverfahrens übernimmt Shang-Hsuan Wu, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin aus unserem Labor. Die Herstellung und Charakterisierung der Bauelemente wird Widhya Budiawan, eine Doktorandin, demonstrieren.Mit dieser Methode können zentrale Fragen im Bereich der Energiegewinnung beantwortet werden, beispielsweise wie die Effizienz von Zellen und organischen photovoltaischen Bauelementen gesteigert werden kann. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass das Verfahren sehr kostengünstig ist und sehr gut mit den meisten elektronischen Bauelementen kompatibel ist. Sammeln Sie die Materialien, um die Substrate vorzubereiten.Es sollte ein Beschallungsgerät sowie Quellen für deionisiertes Wasser, Aceton, Ethanol und Isopropanol vorhanden sein. Außerdem sollten Korrosionsschutzband und ein Salzsäurebad bereitstehen. Beschaffen Sie ein Substrat und beginnen Sie die Arbeit.Dieses Indium-Zinn-Oxid-Substrat misst etwa 1,5 Quadratzent

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Eine allgemeine Strategie für die Entwicklung der Ladungstrennung Halbleiternanokristall Verbundwerkstoffen einsetzbar für Solarenergie vorgestellt. Wir zeigen, dass die Montage von Donor-Akzeptor Nanokristall Domains in einem einzigen Nanopartikel Geometrie führt zu einer photokatalytischen Funktion, während Bulk-Heteroübergängen von Donor-Akzeptor Nanokristall Filme für photovoltaischen Energieumwandlung genutzt werden kann.

Harvesting Solar Energy mittels Charge-Trennung Nanokristalle und ihre Solids

Wir beschreiben eine nanomoulding Technik, die Low-Cost-nanoskalige Strukturierung funktionaler Materialien, Materialien Stacks und voller Geräten ermöglicht. Nanomoulding kann auf jedem Nanoimprinting Setup durchgeführt werden und kann auf eine Vielzahl von Materialien und Abscheidungsverfahren aufgebracht werden.

Nanomoulding von Functional Materials, ein vielseitiges Complementary Pattern Replication Methode zur Nanoimprinting

Wir berichten über eine einfache Methode zur Herstellung einer Ultrahochvakuum Dichte Anordnung von vertikal bestellt kleinen molekularen organischen Nanodrähte. Diese Methode ermöglicht eine Synthese von komplexen heterostructured Hybrid Nanodraht Geometrien, die kostengünstig auf beliebigen Substraten gezüchtet werden können. Diese Strukturen haben potentielle Anwendungen in der organischen Elektronik, Optoelektronik, chemischen Sensorik, Photovoltaik und Spintronik.

Ultrahigh Density Array von vertikal ausgerichteten Klein-molekulare organische Nanodrähte auf beliebige Untergründe

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

Ein-Schritt-Herstellungsverfahren für den Erhalt von freistehenden epitaktischen Doppelheterostruktur dargestellt. Dieser Ansatz könnte ZnO Abdeckung mit einer höheren Dichte als die Anzahl der epitaxialen Einzelheterostruktur zu erzielen, die zu einem piezoelektrischen Nanogenerator mit einem erhöhten elektrischen Ausgangsleistung.

Herstellung von ZnO-Nanostäbchen / Graphene / ZnO-Nanostäbchen Epitaxial Doppelheterostruktur für Piezoelektrische Nanogenerator mithilfe Vorwärmen Hydrothermale

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

Hier bereiten wir und zu charakterisieren neuartige baumartige hierarchische ZnO / CdSSe Nanostrukturen, wo CdSSe Zweige auf vertikal ausgerichteten ZnO-Nanodrähte wachsen. Die resultierenden nanotrees sind ein potentielles Material für die Umwandlung von Solarenergie und andere optoelektronische Geräte.

Synthese von Hierarchical ZnO / CdSSe Heterostruktur Nanotrees

Berechnungen des Vienna Ab initio Simulation Package können verwendet werden, um die intrinsischen elektronischen Eigenschaften von nanoskaligen Materialien zu identifizieren und die potenziellen wasserspaltenden Photokatalysatoren vorherzusagen.

Probe Typ II BandAusrichtung in eindimensionalen Van Der Waals Heterostrukturen mit First-Principles Berechnungen

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

Hier beschreiben wir Methoden zur Mikrofabrikation von vertikal ausgerichteten Kohlenstoffnanofasern (VACNFs), zur Übertragung von VACNFs auf flexible Substrate und zur Anwendung von VACNFs auf starren und flexiblen Substraten auf Pflanzen zur Verabreichung von Biomolekülen und Farbstoffen.

Verwendung von vertikal ausgerichteten Kohlenstoff-Nanofaser-Arrays auf starren oder flexiblen Substraten zur Abgabe von Biomolekülen und Farbstoffen an Pflanzen

Erfahren Sie die Herstellung von invertierten organischen Solarzellen mit ZnO-Nanorods für effiziente Energiegewinnung. Diese kostengünstige Methode erreicht 6,01% Wirkungsgrad und ist kompatibel mit elektronischen Geräten.

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

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