Name: Método ambiente para la producción de un cátodo común iónicamente cerrada nanotubos de carbono en las células solares en tándem Orgánica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 37 s
Description: Aprende a fabricar células solares en tándem en condiciones ambientales usando nanotubos de carbono como cátodo común ionizado. Este método elimina procesos de vacío, reduciendo costos y simplificando la producción de dispositivos fotovoltaicos orgánicos eficientes.

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

playerTrialDesktop

El apoyo para este trabajo fue proporcionado por la subvención DE-SC0003664 del DOE STTR sobre Células Solares Orgánicas en Tándem Paralelas con Capas Intermedias de Láminas de Nanotubos de Carbono y la subvención AT-1617 de la Fundación Welch. Los autores agradecen a J. Bykova por proporcionar bosques de CNT y a A. R. Howard, K. Meilczarek y J. Velten por la asistencia técnica y las discusiones útiles.

1. óxido de estaño e indio (ITO) Patrones y limpieza NOTA: El uso 15Ω / □ vidrio ITO, y compra o cortar el vidrio ITO en tamaños adecuados para el recubrimiento por rotación y la fotolitografía. Es más eficiente para realizar los pasos 1.1 a 1.7 en un pedazo de vidrio tan grande como sea posible, y luego se corta en dispositivos más pequeños. También tenga en cuenta que los pasos 1.1 a 1.7 requieren el vidrio ITO a orientarse con el ITO-hacia arriba. Esto se puede comprobar fácilmente con el ajuste de la resistencia de un multímetro. <ol><li> Capa de la vuelta 1 ml de S1813 fotorresistente positivo en el lado ITO-del vidrio ITO a una velocidad de 3.000 rpm durante 1 min. Usar más para resistir grandes piezas de vidrio, asegúrese de que todo el vidrio está recubierta, y eliminar todas las burbujas antes de comenzar el revestidor de giro. </li><li> Recocer el vidrio revestido resistir, en una placa caliente, a 115 ° C durante 1 min. </li><li> Cargar la muestra y la fotomáscara sobre el alineador de contacto. </li><li> Exponga el vidrio ITO fotoprotector recubierto por una aprotiempo proceda. El tiempo de exposición es de alrededor de 10 segundos, pero este tiempo puede variar en base a la intensidad de la lámpara UV, el tipo de resina fotosensible, y grosor. </li><li> Desarrollar los sustratos UV-expuesta en desarrollador MF311. Proceso automatizado de un procesador de giro produce los mejores y más resultados repetibles, pero el desarrollo se puede hacer manualmente como sigue. <ol><li> Sumergir los sustratos expuestas a UV durante 1 min en el revelador, seguido de un enjuague en agua desionizada (DI) de agua y de secar con una pistola de nitrógeno. Debido a que el desarrollador pierde fuerza rápidamente, sustituya el revelador entre las muestras, o, alternativamente, aumentar el tiempo de desarrollo al reutilizar desarrollador. </li></ol></li><li> Etch los sustratos de ITO en ácido clorhídrico concentrado (HCl). Esto tarda entre 5-10 min dependiendo de la concentración del HCl. Enjuague en agua DI, seco, y poner a prueba la resistencia de las partes grabadas con un multímetro. Si cualquiera de conductividad permanece, grabar durante un tiempo más largo. </li><li> Una vez que el grabado, retire la photoresist con acetona. Tenga en cuenta que la pronta eliminación de la fotoprotección impide HCl residual de sobre-grabado de la OIC con dibujos. </li><li> Si es necesario, cortar los grabados sustratos de vidrio ITO en tamaños de los dispositivos. </li><li> Limpiar los sustratos de ITO en un ultrasonicador baño en una secuencia de disolventes - agua DI, acetona, tolueno, metanol, y, finalmente, alcohol isopropílico. </li></ol> 2. OPV Fabricación de células Sub <ol><li> Preparar P3HT: PC 61 BM solución. NOTA: Para obtener los resultados más consistentes, preparar las soluciones en un ambiente de nitrógeno. Es posible seguir este procedimiento en las condiciones ambientales. <ol><li> Encuentre y anote la masa de dos limpias, ~ 4 ml frasco de vidrio y sus tapas, y marcarlos con un marcador permanente para distinguirlos de los otros. </li><li> En una caja de guantes de nitrógeno o argón, transferir aproximadamente 10 mg de poli (3-hexiltiofeno-2,5-diilo) (P3HT) a un vial y aproximadamente 10 mg de fenil-C 61 éster metílico del ácido butírico (PC 61 BM) a la otra. </li><li> Pesar los viales otra vez para encontrar la masa de la P3HT y PC 61 BM. </li><li> La transferencia de los viales con P3HT y PC 61 BM en una caja de guantes para el resto del proceso de toma de solución. </li><li> Añadir una barra de agitación magnética en cada vial y luego agregue suficiente clorobenceno a cada uno para crear soluciones de 45 mg / ml. </li><li> Colocar las soluciones sobre una placa de agitación magnética caliente a 55 ° C durante aproximadamente 2 horas o hasta que los solutos se han disuelto completamente. </li><li> Mezclar volúmenes iguales de la P3HT y PC 61 BM soluciones juntos, y dejar que la solución mixta de agitación durante otra hora antes de su uso. </li></ol></li><li> Preparar PTB7: PC 71 BM solución. <ol><li> Repita los pasos 2.1.1 al 2.1.4 con poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl}) (PTB7) y 7,1-fenil-butírico éster metílico del ácido (PC 71 BM) en lugar de P3HT y PC61 BM. </li><li> Haga una mezcla de 3% en volumen 1,8-diiodooctane (DIO) en clorobenceno. Esta mezcla se llama DIO-CB. </li><li> Añadir una barra de agitación magnética en cada vial y luego añadir una cantidad suficiente DIO-CB al vial PTB7 tener una solución de 12 mg / ml y lo suficientemente DIO-CB a la PC 71 BM vial tener una solución 40 mg / ml. </li><li> Deja que estas soluciones revuelven en un plato caliente a 70 ° C durante dos días. </li><li> Mezclar las soluciones en una relación en peso de PTB7 a PC 71 BM de 1 a 1,5. </li><li> Deje que la solución mixta de agitación durante otra hora a 70 ° C antes de su uso. </li></ol></li><li> Filtro de poli (3,4-etilendioxitiofeno): poli- (estirenosulfonato) (PEDOT: PSS) a través de un filtro de nylon de tamaño de poro 0,45 micras. Tenga en cuenta este procedimiento utiliza P VP AI4083. </li><li> Girar Coat capas activas. <ol><li> Coloque sustratos ITO limpiados, ITO-hacia arriba, en un limpiador UV-ozono durante 5 min. </li><li> Spin-abrigo de 120 l de la PEDOT: PSS se filtraron a los rayos UV tratada con ozono, modelado ITO- sustrato de vidrios a 3.000 rpm durante 1 min. Esto debería producir una capa gruesa 30 nm. </li><li> Recocer el PEDOT: PSS sustratos recubiertos de ITO durante 5 min a 180 ° C. </li><li> Spin-abrigo de 70 l de la P3HT mixta: PC 61 BM solución sobre PEDOT: PSS recubierto ITO sustratos a aproximadamente 1.000 rpm durante 1 min. Variar la velocidad según sea necesario para depositar una capa activa nm de espesor 200. </li><li> Recocer el P3HT: sustratos PC 61 BM recubierto a 170 ° C durante 5 min. Los resultados pueden variar de la temperatura óptima de recocido. </li><li> Spin-abrigo de 70 l de la PTB7 mixta: PC 71 BM solución sobre PEDOT: PSS recubierto ITO sustratos a aproximadamente 700 rpm durante 1 min. Variar la velocidad según sea necesario para depositar una capa activa 100 nm de espesor. </li><li> Cargue el PTB7: PC 71 BM sustratos recubiertos en un alto vacío (&lt;2 x 10 -6 Torr) para eliminar la cámara de DIO residual. Por lo general, dejar las muestras en la cámara de O / N. </li></ol></li></ol> 3. Fabrique el dispositivo Tandem &lt;ol&gt; <li> Electrodos Laminado CNT. <ol><li> Cortar los sustratos PTB7 y P3HT por la mitad para hacer un dispositivo tándem. Un patrón de ITO especializada no requeriría este paso. El patrón de ITO debe tener al menos dos electrodos ITO paralelo que se extiende desde un borde a un mm de distancia de la otra. </li><li> En primer lugar preparar el PTB7 y sustratos recubiertos por P3HT secándose polímero y PEDOT a partir de los bordes del vidrio, y exponer la tira de ITO que se utiliza como electrodo común como se ve en el primer panel de la Figura 1. </li><li> Laminar el electrodo común CNT en la parte superior de los electrodos PTB7 y P3HT. Aplique una capa SWCNT colocando el lado de la CNT del papel de filtro en el dispositivo, presionando suavemente, y luego pelar el papel de filtro de distancia. Esto se muestra en el segundo panel de la Figura 1. </li><li> Densificar el electrodo de CNT sobre la superficie mediante la aplicación de metoxi-nonafluorobutano (C 4 F 9 OCH 3) (HFE) y recubriendo la CNT con una pequeña amount del líquido y luego dejar que se seque. </li><li> Limpie el polímero y CNT en la parte superior de la ITO y vidrio que tendrá el electrodo de puerta como se muestra en el tercer panel de la Figura 1. Retire todo el polímero desde el cristal para evitar fugas de puerta con una hoja de afeitar. </li><li> Lamine el electrodo de puerta de la CNT en el área limpiada de los sustratos PTB7 y P3HT recubiertos. Lamine el MWCNT tirando del borde del bosque MWCNT con una hoja de afeitar y dejar que la hoja de pie libremente entre unos tubos capilares. Pase el dispositivo a través de la hoja independiente para laminar la CNT en el dispositivo. El electrodo de puerta debe tener 2-3 veces el número de capas tal como se establece en el electrodo común. </li><li> Densificar el electrodo de puerta con HFE. </li></ol></li><li> Colocar una pequeña gota (≈10 l) de líquido iónico, N, N -dietil- N-metil-N - (2-metoxietil) tetrafluoroborato de amonio, DEME-BF 4, en la parte superior de ambos electrodos de CNT unode los sustratos. </li><li> Colocar con cuidado el sustrato sin líquido iónico en la parte superior del sustrato con líquido iónico con los electrodos comunes de puerta y en la parte superior de cada-otro. Esto se muestra en el último panel de la Figura 1. </li><li> Coloque una fotomáscara con un tamaño de abertura más pequeño que el tamaño del electrodo sobre el área activa. Use pequeños clips para mantener la fotomáscara en su lugar, así como para mantener el dispositivo juntos durante la prueba. </li></ol> 4. Medir el dispositivo <ol><li> Transferir el dispositivo en la guantera de medición. </li><li> Realice las conexiones eléctricas. <ol><li> Conecte la fuente de suministro de puerta entre el electrodo común y el electrodo de puerta con el común como suelo. </li><li> Conectar los dos ánodos de ITO a los cables que están conectados a un conmutador que permite la selección de cualquiera de ánodo o ánodos ambos. </li><li> Conecte la salida del interruptor a la entrada de la unidad de medida de fuente. </li><li> Conecte el suelo de las meas de origenunidad ure al electrodo común. </li></ol></li><li> Mida las características IV del dispositivo mediante la repetición de los siguientes pasos para ascender V Puerta. <ol><li> Set V Puerta al siguiente valor, a partir de V = 0 V Puerta a Puerta V = 2 V en incrementos de 0,25 V. </li><li> Espere 5 minutos o hasta que se estabiliza la corriente de puerta. Lo ideal sería que la corriente de puerta debería estabilizarse en torno a 10s de nanoamperios. </li><li> Ajuste el conmutador en ambas sub-células. </li><li> Abra el obturador de la lámpara. </li><li> Ejecutar un barrido de tensión en la unidad de medida de voltios fuente de -1 a +1 voltios en incrementos de alrededor de 100 o más. </li><li> Ejecutar un barrido de tensión de 1 volt a -1 voltio. </li><li> Cierre el obturador de la lámpara. </li><li> Ejecute los barridos de tensión de nuevo. </li><li> Ajuste el conmutador en la sub-celular frente. </li><li> Repita los pasos 4.3.4 al 4.3.8. </li><li> Ajuste el conmutador en la sub-celular de vuelta. </li><li> Repita los pasos 4.3.4 al 4.3.8. </li></ol></li><li> Calcular los parámetros del dispositivo. &lt;ol&gt; <li> Encuentra la corriente de cortocircuito (J SC) de cada sub-celular en cada puerta de V mediante la búsqueda de la corriente producida por el dispositivo cuando el voltaje a través de la sub-celular es 0 V. </li><li> Encuentra la tensión de circuito abierto (V OC) de cada sub-celular en cada puerta de V mediante la búsqueda de la tensión producida por el dispositivo cuando la corriente a través de la sub-celular es 0 A. </li><li> Encuentra la salida de potencia máxima de la célula solar multiplicando cada valor de la tensión con cada valor actual y seleccionando el valor máximo (más negativo). Esto supone que se mide la corriente actual como negativa la foto-generado. </li><li> Encuentra la eficiencia de conversión de potencia (η) dividiendo la potencia máxima por la potencia de la luz de entrada. </li><li> Calcula el factor de llenado (FF) dividiendo la potencia máxima por el producto de J SC y V OC. </li></ol></li></ol>

<ol><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+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Enhanced power-conversion efficiency in polymer solar cells using an inverted device structure.</a> Nature Photonics. 6, 591-595 (2012).</li>
<li>Yuan, Y., Huang, J., Li, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intermediate+layers+in+tandem+organic+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Green%22%5BJournal%5D)">Intermediate layers in tandem organic solar cells.</a> Green. 1 (1), 65-80 (2011).</li>
<li>Kim, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+tandem+polymer+solar+cells+fabricated+by+all-solution+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing.</a> Science. 317 (5835), 222-225 (2007).</li>
<li>Yu, B., Zhu, F., Wang, H., Li, G., Yan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-organic+tunnel+junctions+as+connecting+units+in+tandem+organic+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">All-organic tunnel junctions as connecting units in tandem organic solar cell.</a> Journal of Applied Physics. 104 (11), (2008).</li>
<li>Schueppel, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+current+matching+in+small+molecule+organic+tandem+solar+cells+using+doped+spacer+layers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Controlled current matching in small molecule organic tandem solar cells using doped spacer layers.</a> Journal of Applied Physics. 107 (4), (2010).</li>
<li>Hiramoto, M., Suezaki, M., Yokoyama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+thin+gold+interstitial-layer+on+the+photovoltaic+properties+of+tandem+organic+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Effect of thin gold interstitial-layer on the photovoltaic properties of tandem organic solar cell.</a> Chemistry Letters. 19 (3), 327-330 (1990).</li>
<li>Xue, J., Uchida, S., Rand, B. P., Forrest, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+tandem+organic+photovoltaic+cells+with+hybrid+planar-mixed+molecular+heterojunctions%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Asymmetric tandem organic photovoltaic cells with hybrid planar-mixed molecular heterojunctions.</a> Applied Physics Letters. 85 (23), 5757 (2004).</li>
<li>Tanaka, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+parallel+tandem+organic+photovoltaic+cell+with+transparent+carbon+nanotube+interlayer%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Monolithic parallel tandem organic photovoltaic cell with transparent carbon nanotube interlayer.</a> Applied Physics Letters. 94 (11), (2009).</li>
<li>Mielczarek, K., Cook, A., Kuznetsov, A., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OPV+Tandems+with+CNTS%3A+Why+Are+Parallel+Connections+Better+Than+Series+Connections%5BTitle%5D)+AND+%22Low-Dimensional+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">OPV Tandems with CNTS: Why Are Parallel Connections Better Than Series Connections.</a> Low-Dimensional Functional Materials. , 179-204 (2013).</li>
<li>Kim, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+tandem+polymer+solar+cells+fabricated+by+all-solution+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing.</a> Science. 317 (5835), 222-225 (2007).</li>
<li>Kuznetsov, A. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Physics+of+electron+field+emission+by+self-assembled+carbon+nanotube+arrays%22">Physics of electron field emission by self-assembled carbon nanotube arrays</a>. , The University of Texas at Dallas. (2008).</li>
<li>Kuznetzov, A. A., Lee, S. B., Zhang, M., Baughman, R. H., Zakhidov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+field+emission+from+transparent+multiwalled+carbon+nanotube+sheets+for+inverted+field+emission+displays%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Electron field emission from transparent multiwalled carbon nanotube sheets for inverted field emission displays.</a> Carbon. 48 (1), 41-46 (2010).</li>
<li>Zakhidov, A. A., Suh, D. -S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemically+Tuned+Properties+for+Electrolyte-Free+Carbon+Nanotube+Sheets%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Electrochemically Tuned Properties for Electrolyte-Free Carbon Nanotube Sheets.</a> Advanced Functional Materials. 19 (14), 2266-2272 (2009).</li>
<li>Cook, A., Yuen, J. D., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion-Reconfigurable+photovoltaic+cells%2C+hybrid+tandems+and+photodetectors+with+CNT+ionic+gate%5BTitle%5D)+AND+%22US+Patent+Application%22%5BJournal%5D)">Ion-Reconfigurable photovoltaic cells, hybrid tandems and photodetectors with CNT ionic gate.</a> US Patent Application. 61, (2012).</li>
<li>Cook, A. B., Yuen, J. D., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemically+gated+organic+photovoltaic+with+tunable+carbon+nanotube+cathodes%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrochemically gated organic photovoltaic with tunable carbon nanotube cathodes.</a> Applied Physics Letters. 103 (16), (2013).</li>
<li>Wadhwa, P., Liu, B., McCarthy, M. A., Wu, Z., Rinzler, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+Junction+Control+in+a+Nanotube-Semiconductor+Schottky+Junction+Solar+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoletters%22%5BJournal%5D)">Electronic Junction Control in a Nanotube-Semiconductor Schottky Junction Solar Cell.</a> Nanoletters. 10 (12), 5001-5005 (2010).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Los resultados ponen de manifiesto algunas consideraciones en el diseño de células solares en tándem paralelo. Cabe destacar que, si uno de los sub-células está realizando mal, el rendimiento en tándem afectada negativamente. Los resultados muestran que hay dos efectos principales. Si está en corto un sub-celular, por ejemplo, muestra un comportamiento óhmico, el FF T no será mayor que el FF de la mala sub-celular. J T SC y V T OC se verán afectados de mane...

Semiconductores de polímero son los fotovoltaicos orgánica (OPV) materiales principales debido a la alta capacidad de absorción, buenas propiedades de transporte, la flexibilidad, y la compatibilidad con sustratos sensibles a la temperatura. Dispositivos OPV eficiencia de conversión de energía, η, se han subido significativamente en los últimos años, con eficiencias de células individuales de hasta 9.1% 1, por lo que una tecnología de energía cada vez más viable. A pesar de las mejoras en η, los espesores de las capas delgadas activos óptimos de los dispositivos limitan la absorción de luz y dificultan la fabricación confiable. Además, la anchura espectral de absorción de la luz de cada polímero está limitada en comparación con materiales inorgánicos. Polímeros de emparejamiento de diferente sensibilidad espectral no pasa por estas dificultades, por lo que las arquitecturas tándem 2 una innovación necesaria. Dispositivos en tándem de la serie son la arquitectura tándem más común. En este diseño, un materi de transporte de electronesal, una capa de recombinación metálica opcional, y una capa de transporte de huecos se conectan dos capas fotoactivas independientes llamados sub-células. La vinculación de sub-células en una configuración en serie aumenta la tensión de circuito abierto del dispositivo de combinación. Algunos grupos han tenido éxito con capas de transporte dopadas degeneradamente de 3 - 5, pero más grupos han utilizado partículas de oro o plata para ayudar a la recombinación de huecos y electrones en la capa intermedia 6,7. En contraste, los tándems paralelas requieren un electrodo de alta conductividad, ya sea ánodo o cátodo, que une las dos capas activas. La capa intermedia debe ser altamente transparente, lo que limita la serie en tándem capas intermedias que contienen partículas metálicas, y más aún para las capas intermedias en tándem paralelas, compuestas de electrodos de metal delgada y continua. Los nanotubos de carbono (CNT) hojas muestran mayor transparencia de capas de metal. Así que el Instituto NanoTech, en colaboración con la Universidad de Shimane, tiene introducido el concepto de usar como el electrodo en capa intermedia, dispositivos en tándem paralelas monolíticos 8. Los esfuerzos previos del momento, OPV, dispositivos tándem paralelas monolíticas con hojas de la CNT que funcionan como ánodos de capa intermedia 8,9. Estos métodos requieren un cuidado especial para evitar el cortocircuito de una o dos células o capas precedentes perjudiciales al depositar capas posteriores. El nuevo método descrito en este documento facilita la fabricación colocando el electrodo de CNT en la parte superior de las capas activas poliméricos de dos células individuales, a continuación, laminación de los dos dispositivos separados entre sí como se muestra en la Figura 1. Este método es notable como el dispositivo, incluyendo un aire -stable cátodo CNT, puede ser fabricado en su totalidad en las condiciones ambientales que emplea sólo el procesamiento seco y la solución. Hojas de CNT no son intrínsecamente buenas cátodos, ya que requieren el dopaje de tipo n para disminuir la función de trabajo a fin de recoger los electrones de la región fotoactivade una célula solar 10. Eléctrico de doble capa de carga en un electrolito, tal como un líquido iónico, se puede utilizar para cambiar la función de trabajo de CNT electrodos 11-14. Como se describe en un documento anterior y 15 representado en la Figura 2, cuando el voltaje de puerta (V GATE) está aumenta, la función de trabajo del electrodo común CNT se disminuye, creando asimetría del electrodo. Esto evita que la colección agujero de donante de la vacuna antipoliomielítica oral en favor de la recogida de electrones del aceptador de la OPV, y los dispositivos de encender, cambiar de fotoresistor ineficiente en fotodiodo 15 comportamiento. También debe tenerse en cuenta que la energía utilizada para cargar el dispositivo y la potencia perdida debido a las corrientes de fuga puerta es trivial en comparación con la energía generada por la célula solar 15. Gating iónica de electrodos CNT tiene un gran efecto sobre la función de trabajo debido a la baja densidad de estados y el altorelación de superficie a volumen en los electrodos de la CNT. Métodos similares se han utilizado para mejorar una barrera Schottky en la interfase de CNT con n-Si 16.

<table><tbody><tr><td>Poli(3,4-etilendioxitiofeno):p oly-(estirenosulfonato)</td><td>Heraeus</td><td>Clevios PVP AI 4083</td><td></td></tr><tr><td>poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil)&nbsp;</td><td>Rieke Metals&nbsp; Inc.</td><td>P3HT:&nbsp; P200</td><td></td></tr><tr><td>fenil-C61-butírico&nbsp; ácido metil&nbsp; éster</td><td>1- Material</td><td>PC61BM</td><td></td></tr><tr><td>Poli({4,8-bis[(2-etilhexilo)oxi]benzo[1,2-b:4,5-b&prime;]ditiofeno-2,6-diil}{3-fluoro-2-[(2-etilhexilo)carbonilo]tieno[3,4-b]tiofenediil})&nbsp;</td><td>1- Material</td>: <td>PTB7</td><td></td></tr><tr><td>fenil-C61-butírico ácido metil&nbsp; éster</td><td>Solenne</td><td>PC71BM</td><td></td></tr><tr><td>1,8-diyodooctano</td><td>Sigma Aldrich</td><td>250295</td><td></td></tr><tr><td>clorobenceno</td><td>Sigma Aldrich</td><td>284513</td><td></td></tr><tr><td>Vidrio recubierto de óxido de indio y estaño 15 ohmios / SQ</td><td>Lumtec</td><td></td><td></td></tr><tr><td>S1813</td><td>UTD Sala limpia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MF311</td><td>UTD Sala</td><td></td><td></td>Limpia</tr><tr><td>HCl</td><td>UTD Acetona</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fisher</td><td>Scientific</td><td>A18-20</td><td></td></tr><tr><td>Tolueno</td><td>Fisher Scientific</td><td>T323-20</td><td></td></tr><tr><td>Metanol</td><td>BDH</td><td>BDH1135-19L</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A416-20</td><td></td></tr><tr><td>CEE Spincoater</td><td>Brewer Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm Impresora de contacto</td><td>Quintel</td><td>Q4000-6</td><td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm</td></tr><tr><td>CPK Procesador</td><td></td><td></td> de <td></td></tr><tr><td>centrifugado http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm Barniz</td><td>Laurell</td><td>WS-400-6NPP/LITE</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>Guantera</td><td>M-Braun</td><td>Lab Master 130</td><td></td></tr><tr><td>Simulador Solar</td><td>Thermo Oriel/Newport</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Keithley 2400 SMU</td><td>Keithley/Techtronix</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>Keithley 7002 Multiplexor</td><td>Keithley/Techtronix</td><td>7002</td><td></td></tr><tr><td>Limpiador ultrasónico</td><td>Kendal</td><td>HB-S-49HDT</td><td></td></tr><tr><td>Micropipeta</td><td>Eppendorf</td><td>200 &micro; l</td><td></td></tr></tbody></table>

método ambiente para la producción de un cátodo común iónicamente cerrada nanotubos de carbono en las células solares en tándem orgánica

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Se presenta un método de fabricación de tándems fotovoltaicos orgánicos (OPV) que no requiere procesamiento al vacío. Estos dispositivos están compuestos por dos células poliméricas procesadas en solución conectadas en paralelo por una capa intermedia de nanotubos de carbono transparentes (CNT). Esta estructura incluye mejoras en las técnicas de fabricación de dispositivos OPV en tándem. En primer lugar, se considera la necesidad de cátodos procesados a temperatura ambiente. El ánodo CNT en el dispositivo en tándem se ajusta a través de una compuerta iónica para convertirse en un cátodo común. La compuerta iónica emplea carga eléctrica de doble capa para reducir la función de trabajo del electrodo CNT. En segundo lugar, se aborda la dificultad de apilar secuencialmente capas en tándem mediante el procesamiento de soluciones. Los dispositivos se fabrican mediante solución y laminación en seco en condiciones ambientales con pasos de procesamiento paralelos. Se describe el método de fabricación de las celdas poliméricas individuales, los pasos necesarios para laminarlas junto con un cátodo CNT común y luego proporcionar algunos resultados representativos. Estos resultados demuestran la compuerta iónica del electrodo CNT para crear un cátodo común y la adición de corriente y eficiencia como resultado del procedimiento de laminación.

Un dispositivo tándem formado a partir de diferentes polímeros, particularmente polímeros de diferentes significativamente las brechas de la banda, es de interés práctico, ya que estos dispositivos pueden absorber el rango espectral de la luz más grande. En esta estructura del dispositivo, el sub-celular PTB7 es la célula hacia atrás y P3HT es la sub-celular frente. Con ello se pretende absorber la mayor cantidad de luz que la sub-celular P3HT es en gran medida transparente a la luz de longitud de onda más larga absorbi...

Se presenta un método para fabricar, en condiciones ambientales, dispositivos fotovoltaicos orgánicos en tándem en una configuración paralela. Estos dispositivos cuentan con un cátodo común de nanotubos de carbono, semitransparente y procesado por aire.

Método ambiente para la producción de un cátodo común iónicamente cerrada nanotubos de carbono en las células solares en tándem Orgánica

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

El objetivo general del siguiente experimento es demostrar que una celda solar en tándem puede fabricarse completamente en un entorno ambiente, sin que intervengan procesos de deposición en alto vacío. Esto se logra fabricando dos subcélulas fotovoltaicas orgánicas sobre dos sustratos de vidrio con patrón de óxido de indio y estaño separados, como segundo paso; luego, se laminan electrodos comunes de nanotubos de carbono y GA en la parte superior de los dispositivos. La compuerta permitirá controlar la función de trabajo del electrodo común, que actuará como cátodo para las dos subcélulas fotovoltaicas orgánicas.A continuación, coloque el líquido iónico sobre los electrodos de nanotubos de carbono y presione ambos juntos, formando un electrodo común de nanotubos de carbono impregnado con líquido iónico. Los resultados muestran que los electrodos de nanotubos de carbono pueden convertirse eficientemente en cátodos mediante carga, y se puede observar el rendimiento de una celda solar en tándem paralelo en el dispositivo, basado en mediciones de las características corriente-voltaje del dispositivo bajo iluminación. La principal ventaja de esta técnica frente a procesos existentes, co

ambient-method-for-production-an-ionically-gated-carbon-nanotube

Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

Una estrategia general para el desarrollo de la carga de separación de semiconductores compuestos de nanocristales de despliegue para la producción de energía solar se presenta. Se demuestra que el montaje de donante-aceptor dominios de nanocristales en una geometría sola nanopartícula da lugar a una función fotocatalítica, mientras que para cargas masivas de heterouniones de donante-aceptor películas nanocristal puede ser utilizado para la conversión de energía fotovoltaica.

Captación de energía solar por medio de carga de separación nanocristales y sus sólidos

Un dispositivo integrado, la incorporación de una célula y triplete-triplete aniquilación solar de conversión ascendente unidad sensibilizada por colorante fue producido, proporcionando una mayor cosecha de la luz, de una sección más amplia del espectro solar. Con los niveles de irradiación modestos se demostró una respuesta mejorada de manera significativa a los fotones de baja energía, produciendo una cifra récord de mérito para las células solares sensibilizadas por colorante.

La integración de un Sistema de Up-conversión trío-triplete Aniquilación para Mejorar sensibilizado-Dye respuesta de células solares a la luz Sub-gap

El sulfuro de estaño (SnS) es un material candidato para células solares no tóxicas y abundantes en la Tierra. Aquí, demostramos el procedimiento de fabricación de las células solares SnS que emplean la deposición de capas atómicas, que produce una eficiencia de conversión de energía certificada del 4,36%, y la evaporación térmica, que produce un 3,88%.

Haciendo eficiencia Registro SnS Células solares por evaporación térmica y la deposición de capas atómicas

Este protocolo describe la síntesis y la solución de deposición de la capa de nanocristales inorgánicos por capa para producir la electrónica de película delgada sobre las superficies no conductoras. tintas de solvente estabilizado pueden producir dispositivos fotovoltaicos completos sobre sustratos de vidrio a través de recubrimiento por centrifugación y pulverización siguientes intercambio de ligandos posterior a la deposición y la sinterización.

La fabricación de dispositivos fotovoltaicos Nanocrystal inorgánicos solución totalmente elaborados

Un método para células completamente imprimibles, libre de fullereno, altamente aire-estable, a granel heterounión solares basadas en alcóxidos de Ti como el aceptor de electrones y la fabricación de polímero donador de electrones se describe aquí. Por otra parte, se informa de un procedimiento para controlar la morfología de la capa fotoactiva a través del volumen molecular de las unidades de Ti-alcóxido.

Control de la morfología de las células solares a granel-heterounión orgánica-inorgánica completamente para imprimir Sobre la base de un Ti-alcóxido y semiconductores de polímero

A continuación, se presenta un protocolo para ajustar las propiedades de CH 3 NH 3 3 PBI solución de procesado a través de la incorporación de aditivos de cationes monovalentes con el fin de alcanzar las células solares de alta eficiencia perovskita.

Dopaje de cationes monovalentes de CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Para células solares eficientes perovskita

El objetivo general de este proyecto fue el uso de electrospinning para fabricar un fotoanodo con un rendimiento mejorado para las células solares sensibilizadas por colorantes.

Electrospinning de electrodos fotocatalíticos para células solares sensibilizadas por tinte

Este manuscrito describe cómo diseñar y fabricar células solares eficientes SMPV1:PC invertido71BM nanorods de ZnO (NRs) crecido en una capa de semilla del ZnO dopado Al (AZO) de alta calidad. Bien alineados verticalmente orientado a NRs ZnO exhiben alta cristalinas propiedades. La eficiencia de conversión de energía de células solares puede llegar a 6.01%.

Bien alineados verticalmente orientado a ZnO Nanorod matrices y su aplicación en invertida pequeña molécula de las células solares

Este trabajo es una demostración y una guía para realizar y analizar internamente (con un instrumento de rayos X de laboratorio) experimentos in situ de GISAXS de tintas de secado en fotovoltaicas orgánicas con ranura-troquel de rollo a rollo.

Incidencia de pastoreo in situ Dispersión de rayos X de ángulo pequeño en recubrimiento rollo a rollo de células solares orgánicas con instrumentación de rayos X de laboratorio

Los dispositivos de diodos orgánicos emisores de luz (OLED) ofrecen una calidad de visualización superior con un mejor contraste al tiempo que ofrecen beneficios ambientales al reducir el consumo de energía. Aquí, se presenta de manera secuencial una estrategia simple para la fabricación de dispositivos OLED procesados en solución.

Guía paso a paso para aprovechar los diodos orgánicos emisores de luz mediante la fabricación de dispositivos procesados en solución de un emisor TADF

Este protocolo guía la fabricación y el análisis electroquímico de electrocatalizadores bimetálicos de CuZn y NiCo soportados por MXene para la producción de combustibles verdes a partir de dióxido de carbono y agua utilizando energía solar.

Producción electroquímica de combustible verde impulsada por energía solar a partir deCO2 y agua utilizando catalizadores de CuZn y NiCo soportados por Ti3C2 T x MXene

Aprende a fabricar células solares en tándem en condiciones ambientales usando nanotubos de carbono como cátodo común ionizado. Este método elimina procesos de vacío, reduciendo costos y simplificando la producción de dispositivos fotovoltaicos orgánicos eficientes.

Método ambiente para la producción de un cátodo común iónicamente cerrada nanotubos de carbono en las células solares en tándem Orgánica (Video) | JoVE Journal

Método ambiente para la producción de un cátodo común iónicamente cerrada nanotubos de carbono en las células solares en tándem Orgánica

Explorar más videos