Fotovoltaicos orgánicos (OPV) materiales son inherentemente no homogénea a escala nanométrica. Falta de homogeneidad de escala nanométrica de materiales OPV afecta al rendimiento de los dispositivos fotovoltaicos. En este trabajo se describe un protocolo para las mediciones cuantitativas de las propiedades eléctricas y mecánicas de los materiales de la OPV con resolución sub-100 nm.
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Artículo de método
Conductividad concurrente cuantitativa y Medidas propiedades mecánicas de los materiales fotovoltaicos orgánicos utilizando AFM
En este artículo
Resumen
Resumen
Fotovoltaicos orgánicos (OPV) materiales son inherentemente no homogénea a escala nanométrica. Falta de homogeneidad de escala nanométrica de materiales OPV afecta al rendimiento de los dispositivos fotovoltaicos. Por lo tanto, la comprensión de las variaciones espaciales en la composición, así como las propiedades eléctricas de los materiales de la OPV es de suma importancia para mover hacia delante la tecnología fotovoltaica. 1,2 En este artículo, se describe un protocolo para mediciones cuantitativas de las propiedades eléctricas y mecánicas de los materiales de la OPV con sub -100 nm resolución. En la actualidad, propiedades de los materiales mediciones realizadas utilizando comercialmente disponibles basados en técnicas de AFM (PeakForce, conductora AFM) por lo general sólo proporcionan información cualitativa. Los valores de la resistencia así como el módulo de Young medido utilizando nuestro método en el prototipo de ITO / PEDOT: PSS/P3HT: PC 61 del sistema BM corresponden bien con datos de la literatura. El P3HT: PC 61 BM mezcla se separa en el PC 61 y BM-rico-rico P3HT Domains. Las propiedades mecánicas de PC 61 dominios ricos y BM-P3HT ricos son diferentes, lo que permite la atribución de dominio en la superficie de la película. Es importante destacar que, combinando los datos mecánicos y eléctricos permite la correlación de la estructura del dominio en la superficie de la película con la variación de propiedades eléctricas medidas a través del espesor de la película.
Introducción
Los recientes avances en la eficiencia de conversión de energía (PCE) de la fotovoltaica orgánica (OPV) células (empujando un 10% a nivel celular) 3 de común acuerdo con el cumplimiento de los procesos de fabricación de alto rendimiento y bajo costo-4 han puesto de relieve en la tecnología de la VPO como posible solución para el desafío de la fabricación económica de gran superficie de células solares. Materiales OPV son inherentemente no homogénea a escala nanométrica. Falta de homogeneidad de los materiales a nanoescala OPV y el rendimiento de los dispositivos fotovoltaicos están íntimamente conectados. Por lo tanto, la falta de homogeneidad e....
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Protocolo
1. Señal de adquisición
- Instale la muestra (células solares de polímeros sin cátodo (ITO / PEDOT: PSS/P3HT: PC 61 BM)) en un comercial de AFM multimodo (Veeco, Santa Barbara, CA) equipado con Nanoscope-V controlador.
- Instale conductor sonda AFM AFM en multimodo soporte de la sonda.
- Crear conexión eléctrica entre la sonda AFM, muestra y fuente de tensión.
- Ruta de salida del amplificador de corriente (señal de intensidad), la salida multimodo desviación AFM (fuerza de la señal), muestra multimodo salida AFM altura (señal de distancia) en una tarjeta de adquisición digital (NI-DAQ PCI-6115). La ganancia ....
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Resultados
Módulo de Young y mapas de resistividad (Figura 3) presentan resultados típicos de las mediciones descritas anteriormente. Las propiedades mecánicas y eléctricas de la ITO / PEDOT: PSS/P3HT: PC 61 pila BM se midieron a negativo (-10 V) y positivo (+6 V) tensiones aplicadas a la sonda AFM. Artefactos de imagen, asociados a la interacción electrostática entre la sonda de AFM y la muestra, son un problema común para las mediciones cuantitativas de las propiedades funcionales utilizando AFM. La s.......
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Divulgaciones
No hay conflictos de interés declarado.
Agradecimientos
MPN es agradecido al Programa de Becas del Director por el apoyo financiero. NMP quiere agradecer Yu-Chih Tseng para ayudar con el desarrollo del protocolo para el procesamiento de células solares. Este trabajo se realizó en el Centro de Materiales a Nanoescala, un Departamento de Energía de EE.UU., Oficina de Ciencia, Oficina del Fondo para el usuario Ciencias Básicas de Energía en virtud del Contrato N º DE-AC02-06CH11357.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Nombre del reactivo / material | Empresa | Número de Catálogo | Comentarios |
| Plextronics tintas | Plexcore | PV 1000 | |
| ITO recubiertos con sustratos de vidrio | Delta Technologies, Inc | 25 Ohms / sq | |
| 30 MHz sintetizado generador de funciones | Stanfor Investigación de Sistemas | DS345 | |
| Amplificador de intensidad | Femto | DLPCA-200 | |
| Multimodo AFM | Veeco, Santa Barbara, CA | equipado con un controlador Nanoscope-V | |
| DAQ tarjeta | National Instruments | NI PCI-6115 | |
| Pt metálico sondas | RMNano | 12Pt3008 | |
| MATLAB software | Mathworks | ||
| LabView software | National Instruments |
Referencias
- Chen, W., Nikiforov, M. P., Darling, S. B. Morphology characterization in organic and hybrid solar cells. Energy Environ. Sci. , (2012).
- Dupont, S. R., Oliver, M., Krebs, F. C., Dauskardt, R. H. Interlayer adhesion in roll-to-roll processed flexible inverted polymer solar cells. ....
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Reimpresiones y permisos
