Summary
이 원고에서는 디자인과 고품질 알 실수로 ZnO (AZO) 씨앗 층에 성장 하는 ZnO nanorods (NRs)와 효율적인 거꾸로 SMPV1:PC71BM 태양 전지를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 잘 정렬 된 수직으로 ZnO NRs 전시 높은 결정 속성 지향. 전력 변환 효율의 태양 전지는 6.01%를 도달할 수 있다.
Abstract
이 원고 디자인과 효율적인 거꾸로 태양 전지, 2 차원 활용된 작은 분자 (SMPV1)에 근거 하는 조작 하는 방법에 설명 합니다 및 [6,6]-페 닐-C71-ZnO nanorods (NRs)을 이용 하 여 버터 산 메 틸 에스테 르 (PC71BM), 높은 품질 알 실수로 ZnO (AZO) 씨앗 층에 성장. 거꾸로 SMPV1:PC71BM 태양 전지 모두 스퍼터 링 및 졸-겔의 처리 아조 씨 계층에 ZnO NRs와 조작 됩니다. 졸-겔 방법에 의해 준비 된 AZO 박막에 비해, 스퍼터 AZO 박막 더 나은 결정 및 낮은 표면 거칠기, x 선 회절 (XRD) 및 원자 힘 현미경 (AFM) 측정을 전시 한다. 스퍼터 아조 씨앗 층에 성장 하는 ZnO NRs의 방향을 보여줍니다 더 나은 세로 맞춤, 더 나은 표면 형태학 형성 이후 활성 층의 증 착에 대 한 유용 합니다. 일반적으로, 활성 층의 표면 형태는 주로 장치 채우기 비율 (FF)를 지배 한다. 결과적으로, 활성 층의 캐리어 컬렉션을 개선 하 고 태양 전지의 FF를 증가을 잘 정렬 된 ZnO NRs는 사용할 수 있습니다. 또한, 반사 방지 구조, 그것은 또한 이용 될 수 있다 6.01%, 졸-겔 4.74의 효율을 가진 태양 전지를 기반으로 보다 높은 도달 하는 태양 전지의 전력 변환 효율 (PCE) 흡수 층의 빛 수확을 향상 시키기 위해 %.
Introduction
유기 태양 전지 (OPV) 장치 최근 놀라운 발전 신 재생 에너지 자원의 응용 프로그램에서 받은. 이러한 유기 장치는 솔루션 프로세스 호환성, 저렴 한 비용, 경량, 유연성, 등1,2,3,,45 지금까지를 포함 하 여 많은 이점이 있다 폴리머 태양 전지 (PSCs) 10%의 PCE PC71BM6혼합 활용 된 고분자를 이용 하 여 개발 되었습니다. 폴리머 기반 Psc에 비해, 작은 분자 기반 OPVs (SM-OPVs)가 관심을 끌었다 더 잘 정의 된 화학 구조, 손쉬운 합성 및 정화를 포함 하 여 그들의 여러 가지 장점으로 인해 OPVs를 날조에 관해서 그리고 일반적으로 높은 개방 회로 전압 (Voc)7,,89. 현재, 2 차원 구조 작은 분자 SMPV1 활용 (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) BDT t (benzo [1, 2-b:4, 5-b'] dithiophene) 코어 단위 및 3-octylrodanine 전자 철수 끝-그룹10 PC71BM 유망한 지속 가능한 OPVs 응용 프로그램을 설계 하 고 사용 혼합 되었습니다. 전통적인 작은 분자 태양 전지 (SM-OPVs) SMPV1 PC71BM과 혼합에 따라의 PCE는 8.010,11이상에 도달 했습니다.
과거에는, Psc 향상 된 고 활성 층의 두께 조정 하 여 최적화 될 수 있습니다. 그러나, PSCs, 달리 SM OPVs 짧은 확산 길이, 활성 층의 두께 크게 제한 일반적으로 있다. 따라서, SM-OPVs의 짧은 전류 밀도 J (sc)을 더욱 높이기 위해 SM OPVs의 광 흡수를 개선 하기 위해 나노 구조12 또는 NRs9 를 활용 하 여 필요한 되었다.
이러한 방법 중에서 반사 NRs 구조는 일반적으로 넓은 범위의 파장; 활성 레이어의 빛 수확에 대 한 효과적 따라서, 잘 정렬 된 세로 방향된 산화 아연 (ZnO) NRs를 성장 하는 방법을 알고 것은 매우 중요 합니다. ZnO NRs 레이어 아래 씨앗 층의 표면 거칠기는 NR 배열;의 방향에 큰 영향 따라서, 잘 지향된 NRs 예금, 씨앗 층의 결정 화 해야 정확 하 게 제어9합니다.
이 작품에서 아조 영화 theRadio 주파수 (RF) 기술을 스퍼터 링에 의해 준비 된다. 다른 기술에 비해, 그것에 대 한 업계에 게 양도할 수는 효율적인 기술 이다 신뢰할 수 있는 증 착 기술, 고 순도, 균일 한, 부드러운, 그리고 자체 지속 가능한 아조 박막 성장 합성 수 있는 것으로 알려져 있다 RF 스퍼터 링 이상 큰 면적 기판. RF 스퍼터 링 증 착을 이용 하 여 감소 된 표면 거칠기와 높은 결정 화 하는 고품질 아조 필름을 형성 수 있습니다. 따라서 이후의 성장 레이어에서는 NRs의 방향은 매우 정렬, 졸-겔 방법에 의해 준비 하는 ZnO 필름에 비해 더욱 그렇고. 이 기술을 사용 하면 세로 방향된 잘 정렬 된 ZnO NR 배열에 따라 거꾸로 작은 분자 태양 전지의 PCE 6.01%를 도달할 수 있다.
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Protocol
1. ITO 기판에 아조 스퍼터 씨앗 층의 성장
- 사각형 (1.5 x 1.5 cm)를 형성 하는 인듐 주석 산화물 (ITO) 기판의 한 면에 4 부식 방지 테이프 조각 (0.3 x 1.5 c m)를 스틱. 염 산 이토의 노출된 영역을 엣지를 15 분 동안에 이토를 넣어.
- 테이프를 제거 하 고 청소 sonicator;를 사용 하 여 샘플 이온 (DI) 물, 아세톤, 에탄올, 그리고 30 분 동안 차례로 소 프로 파 놀과 sonicate. 압축 된 질소 총으로 패턴화 이토 타격 건조.
- 테이프, 기판 홀더 위에 청소 패턴된 ITO 기판 부착 하 고 RF 스퍼터 링 시스템의 메인 챔버에 홀더를 로드 합니다. 기계를 통해 4 x 10-6 torr 및 환경 순수성을 보장 하기 위해 확산 펌프의 밑에 약 실 압력 펌프.
- 순수한 아르곤 가스를 삽입 (흐름 율: 30 sccm) 메인 챔버 및 제어 1 mtorr에서 챔버의 압력을 유지 하기 위해 펌프에.
- 스퍼터 링 방법, 보고 방법13에 따라 RF (13.56 m h z)를 사용 하 여 아조 씨 레이어를 준비 합니다. 원형 2에 차원 아조를 사용 하 여 미리 청소 ITO 유리 기판에 입금 (2 wt % Al2O3 산화 아연에) 세라믹 목표. 10 cm에서 대상 기판 거리를 유지.
- 증 착 중 1 mtorr에서 작업 압력 및 RF 전력 40 W 유지 합니다. 실 온에서 기판 온도 제어 합니다. 적용 된 DC 바이어스와 187 V 증 착 속도 및 4 nm/min, AZO 박막을 예금에 각각 설정 합니다. 40에 아조 씨앗 층의 두께 제어 해야 합니다 크리스털 두께 모니터를 기반으로 하는 nm.
- 샘플 챔버에 30 ° C까지 냉각, 후 펌프를 해제 하 고 챔버를 열 수 있습니다 때까지 메인 챔버에 질소 가스를 삽입. 기판 홀더에서 샘플을 제거 합니다.
2. 졸-겔의 성장을 처리 ITO 기판에 산화 아연 시드 층
- 솔-젤 스핀 코팅 방법14여 패턴화 된 ITO 기판에 ZnO 종자 레이어를 입금. 아연 아세테이트가 수화물, 2-methoxethanol, 및 monoethanolamine (MEA) 각각 시작 물질, 용 제 및 안정제로 사용 됩니다.
- 2-methoxethanol (40 mL) 및 0.5 M의 아연 아세테이트 농도 얻기 위해 MEA (1.22 g)의 혼합물에 아연 아세테이트가 수화물 (4.39 g)을 용 해.
- 2 h 60 ° C에서 결과 혼합물을 저 어. Sol 명확 하 고 투명 한 균질 솔루션 12 h 동안 앉아 보자.
- 스핀 코팅 방법을 사용 하 여 청소 꽃무늬 ITO 유리 기판에 ZnO 종자 층을 예금 한다. 기판에 0.1 mL 솔-젤 솔루션을 추가 하 고 30에 대 한 3000 rpm 회전 스핀 coater를 사용 하 여 s.
- 스핀 코팅 후 건조 증발 및 유기 잔류물을 제거 하는 용 매를 허용 하는 뜨거운 접시에 30 분 동안 200 ° C에서 영화. 산화 아연 시드 층의 두께 약 40 nm14이어야 한다.
3. 성장의 씨앗 레이어에 ZnO NR 배열
- 열 수 메서드를 사용 하 여 ZnO NR array를 성장.
- 믹스 1.49 g 아연 질 산 hexahydrate (Zn (3)2·6H2O) 그리고 0.7 g hexamethylenetetramine (HMT) (C6H12N4) 100 mL 디 물에. 30 분 동안 실내 온도에 결과 혼합물을 저 어.
- 테이프를 사용 하 여 덮개 유리를 ZnO 솔-젤 샘플으로 아조 스퍼터 씨앗 층의 이토 측을 연결 합니다. 폴 리 프로필 렌 원뿔 튜브 O와 HMT Zn (3)2·6H2의 50 mL 해결책으로 가득 50 mL에 샘플을 넣어.
- 성장, 동안 아래쪽으로 직면 하는 스핀 코팅 샘플 실험실 오븐에서 그것을 수평으로 누워 하 여 폴 리 프로필 렌 원뿔 튜브가 열 하 고 90 분 동안 90 ° C에 온도 유지 합니다.
- 성장 기의 끝에는 기판 솔루션에서 제거 하 고 즉시 디 물과 에탄올 (두 세척 병) 내부 표면에서 잔여 소금 제거 각 1 분 동안 차례로 샘플 표면을 헹 굴. 압축 된 질소 총을 사용 하 여 샘플을 타격 건조 하 고 10 분 동안 250 ° C에서 철판에 구워.
4. 제작 및 측정의 거꾸로 작은 분자 태양 전지
- 로드는 글러브에 스핀 coater에 ZnO NR 배열 ITO 기판. 혼합 SMPV1와 PC71BM. 추가 11.25 mg 15 밀리 그램을 포함 하는 톨루엔의 1 mL 0.1 mL 해결책, 40에 대 한 2000 rpm에서 샘플을 회전 스핀 coater를 사용 하 여 s 2 분 동안 60 ° C에서 anneal 고.
- 어 닐 링 과정 후 기판 열 증발 시스템에 놓습니다. 펌프 진공 챔버 압력에 도달 4 x 10-2 torr, 터보로 전환 될 때까지 처음 기계식 펌프를 사용 하 여 주위 압력 < 4 x 10-6 torr 수 있도록 펌프.
- Z 비 1.0의 105의 입력된 전류와 저항 몰 리브 덴 보트에서 무3 분말을가 열 하 여 0.1 nm/s의 증 착 속도로 보증금 무3 레이어 A. 예금 Ag 레이어 0.5 nm/s의 증 착 속도에 난방은 주 괴는 저항에 의해 ungsten 보트 0.529의 Z 비율 및 190 a.의 입력된 전류 시스템 제어 증발 과정 크리스털 증발 속도 모니터를 포함 되어야 합니다. MoO3 , Ag 레이어 두께 크리스털 두께 모니터를 기반으로 각각 5, 150 nm 되도록 제어 한다.
- 후 샘플 챔버에 30 ° C까지 냉각, 펌프, 끄고 챔버를 열 수 있습니다 때까지 질소 가스를 챔버에 삽입. 기판 홀더에서 샘플을 제거 하 고는 글러브에는 샘플을 로드.
- 솔 라 시뮬레이터 시스템 열고 광원 시스템의 안정 될 때까지 20 분을 기다립니다. 공기 질량 1.5 글로벌 (오전 1.5G)를 사용 하 여 태양 시뮬레이터에서 100 mW/cm2 샘플을 밝히는 필터. 동시에, 분석기를 사용 하 여 전류 밀도-전압 (J-V) 곡선14,15를 + V 1-V 1에서 장치를 청소.
5. 특성화 기법
- 아조 스퍼터 씨앗 층 및 ZnO 솔-젤 처리 씨앗 층에 ZnO NRs의 구조를 공부 하는 Cu Kα 소스와 x-선 회절 측정16 를 수행 합니다. 검사 속도 1 ° / min, 하며 스캔 범위 10-90 ° (2θ) 이어야 한다.
- 표면 형태 및 단면 이미지 샘플의 전자 현미경17 10에 동작 전압을 설정 하 여 검색 필드 방출에 의해 특성화 kV.
- 구하는 마이크로 photoluminescence 325 nm 그 Cd CW 레이저를 사용 하 여 샘플의 모든 (PL) 스펙트럼 (20 mW) 2400 backscattering 형상에 홈/m m 격자와 여기 소스로. AllPL 측정18 실 온에서 수행 되어야 합니다.
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Representative Results
소자의 계층된 구조는 ITO 기판/아조의 구성 (40 nm) / ZnO NRs 레이어, SMPV1:PC71BM (80 nm) /3 무 (5 nm) /Ag (150 nm) 그림 1에서 보듯이. 일반적으로, 아조 또는 산화 아연 시드 층 PSCs 장치에서 전자 전송 층 (ETL) 기능을 널리 사용 됩니다. Psc, 떨어져 SM-OPVs는 보통 짧은 확산 길이8에 의해 제한 된 짧은 활성 레이어가 있다. 따라서, 추가 장치 빛 수확 기능 개선, ZnO NRs 레이어 도입 사건 빛의 수집을 강화 하 고 캐리어에 대 한 인터페이스 영역을 증가 하는 반사 층 일 씨앗 레이어에 성장 같은 시간12,14에서 컬렉션.
표면 형태 및 씨앗 층의 거칠기 NR 배열 방향에 큰 영향을 있다. 그림 2a 와 씨앗 층의 그림 2b areAFM 이미지 각각 스퍼터 링 방법 및 졸-겔 방법에 따라. 솔-젤 처리 종자 층의 표면 형태 하실 수 있습니다 뿐만 아니라 본된 전시 높은 거칠기, 뿐만 아니라 자연 능선 패턴을 형성. 그 결과, 솔-젤 처리 계층에 NR 배열의 방향을 레이어 스퍼터 링 기술을 사용 하 여 성장 보다 훨씬 거칠어 될 것입니다. 그림 2 c 와 그림 2d 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지 스퍼터 씨앗 층 및 솔-젤 처리 씨앗 층에 각각 성장 NR 배열의 보여줍니다. 명확 하 게, 스퍼터 아조 레이어에 성장 NR 배열의 방향은 솔-젤 처리 ZnO 층에 그 보다 더 나은 것을 관찰할 수 있습니다.
SEM 이미지 외에도 더 NR 배열 방향을 추정 하 XRD 분석 (그림 3) 사용 됩니다 식별 방향과 NR 배열의 결정 화 하. 솔-젤 처리 씨 레이어에 성장 NRs의 XRD 스펙트럼과 비교, 스퍼터 씨앗 층에 따라 NR 배열의 스펙트럼 34.5 °, 방향 뿐만 아니라 ZnO NR의 결정 화 나 배열 나타내는 상대적으로 강한 피크 표시 졸-겔 프로세스 계층에 보다 스퍼터 레이어에 더 나은 s.
씨앗 층의 XRD 측정 뿐만 아니라 NRs의 μ-PL 스펙트럼도 측정 됩니다. 그림 4 는 다른 증 착 방법으로 NR 배열의 PL 스펙트럼을 보여준다. 385에서 방출 피크 nm excitonic 재결합19에서 유래. 다른 한편으로, 스펙트럼의 녹색 방출 산소 공석 (본질적인 결함), 다시 스퍼터 계층의 필름 품질은 졸-겔 방법에 의해 형성 된 필름의 품질 보다 나은 암시에서 온다. 스퍼터 아조에 ZnO NRs의 PL 스펙트럼 385에서 상당히 약한 피크를 보여준다 주의 될 수 있다 nm ZnO NRs 솔-젤 ZnO에의 비교. 이 냉각 하는 중요 한 PL 스퍼터 아조 씨 레이어에 ZnO NR 배열에서 암시 하는 아조 씨앗 층 더 나은 여 기자 분리 포함과 ZnO 솔-젤 씨앗 층 보다 분리 기능 충전. 결과 공개 스퍼터 링 공정에 따라 AZO/ZnO NRs 레이어 솔루션 프로세스를 기반으로 보다 더 나은 전자 전송 계층을 것 같다.
그림 5 는 스퍼터 아조 씨앗 층으로 장치의 J-V 특성 및 솔-젤 처리 ZnO 종자 레이어. 단락 전류 Jsc, 개방 회로 전압 Voc, ff로, 그리고는 PCE J V 곡선에서 파생 될 수 있습니다. 스퍼터 씨앗 층 장치 전시 11.96 mA/cm2의 Jsc , 0.87 V, FF의 57.8%, 고 졸-겔 보다 낫다 6.01%의 PCE의 Voc 처리 10.01 mA/cm2, 0.88 V의 Voc 의 Jsc 와 태양 전지 53.8%, 4.74%의 PCE의 FF.
표 1 에 서로 다른 시드 레이어와 장치의 성능을 보여준다. 스퍼터 링된 씨 레이어를 이용 하 여 잘 정렬 된 세로 방향된 ZnO NR ETL 형성 될 수 있다, 그리고 그로 인하여 흡수 뿐만 아니라 캐리어 컬렉션 효율 향상 될 수 있습니다. 그 결과, 솔-젤 처리 장치에 비해, 스퍼터 씨앗 층 장치 전시 높은 Jsc 값 (11.96 mA/cm2)과 더 나은 FF 값 (57.8%), 표 1에서 보는 바와 같이.
그림 1: 회로도 거꾸로 작은 분자 태양 전지 구조. ITO 기판/아조 이루어져 소자의 계층된 구조 (40 nm) / ZnO NRs 레이어, SMPV1:PC71BM (80 nm) /3 무 (5 nm) /Ag (150 nm). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: ZnO NR 배열의 AFM, SEM 이미지. ZnO NR 배열 스퍼터 아조 씨앗 층 및 (b) 솔-젤 (한)에 재배의 AFM 이미지 처리 산화 아연 시드 층; Sem의 탑 뷰 이미지 스퍼터 아조 씨앗 층 및 (d) 솔-젤 (c)에 성장 하는 ZnO NR 배열의 산화 아연 시드 층 처리. 표면 형태 및 ZnO NRs 레이어 거칠기 AFM, SEM 이미지를 통해 관찰할 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: ZnO NR 배열의 XRD 스펙트럼. 스퍼터 아조 씨앗 층 및 솔-젤 처리 ZnO 종자 층에 성장 하는 ZnO NR 배열의 XRD 패턴입니다. 방향 및 결정 화는 NRs의 XRD 스펙트럼에 의해 식별할 수 있습니다. 다른 씨앗 층에 성장 하는 ZnO NR 배열 거의 동일한 방향 (002) 전시 한다. NRs 스퍼터 아조 씨 레이어에 대 한 (002) 피크의 강도 보다 강하다 그 솔-젤 처리 ZnO에 레이어, 스퍼터 아조 씨 레이어에 ZnO NRs (002) 축 따라 수직 방향 더 나은 전시 공개 씨앗. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 아조와 산화 아연 시드 층의 PL 스펙트럼. 스퍼터 아조의 PL 스펙트럼 시드 층 및 솔-젤 처리 ZnO 종자 층입니다. 결함과 NRs의 여 기자 분리 기능 PL 스펙트럼에 의해 평가할 수 있습니다. 385에서 방출 피크 nm excitonic 재결합에서 유래 하 고 스펙트럼의 녹색 방출 ZnO NR 배열의 산소 공석에서 온다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: J-V 곡선의 다른 씨앗 층을 가진 장치. 스퍼터 아조 씨 레이어와 솔-젤 조명 아래 장치의 J-V 특성 산화 아연 시드 층 처리. 태양 전지의 성능은 J V 곡선14에서 파생 될 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 장치 | Voc (V) | Jsc (mA/cm2) | FF (%) | PCE(%) |
| 스퍼터 링 씨 레이어 | 0.87 | 11.96 | 57.8 | 6.01 |
| 솔-젤 씨 레이어 처리 | 0.88 | 10.01 | 53.8 | 4.74 |
표 1: 서로 다른 시드 레이어와 장치의 성능. 소자의 성능에 대 한 요약 단락 회로 전류를 포함 한 J-V 곡선에서 파생 된 열 회로 전압, 채우기 비율, 그리고 전력 변환 효율
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Discussion
NRs interlayer를 이용 하 여 Jsc 와 소자의 FF 모두 개선할 수 있습니다. 그러나, NRs의 표면 거칠기 또한 후속 프로세스를 좌우할 것 이다. 따라서, 방향과 NRs의 표면 형태 해야 신중 하 게 조작할 수 있습니다. 티 오2 및 ZnO 했다 그들의 간단한 절차 때문에 Psc 사용 일반적으로 오랜 시간 졸-겔 ETL 처리. 그러나, 솔-젤 처리 층의 결정 화는 일반적으로 비정 질 유형, 그리고 층의 표면 형태는 대부분의 경우에 거친. 따라서, 본이 연구에서는 정확 하 게 제어할 영화 품질 씨앗 층의 스퍼터 씨앗 층 선정 되었습니다 솔-젤 처리 씨 레이어를 대체. 스퍼터 아조 씨앗 층에 성장 하는 ZnO NRs는 또한 후속 프로세스에 대 한 도움이 더 나은 세로 맞춤을 표시 합니다. 그것은 NRs 성장 과정의 끝에는 NRs에 잔여 전조 용 매 제거 될 필요가 있고 샘플 따라서 잔여 용 매를 완전히 마르면 되도록 뜨거운 접시에 구운 될 필요가 주목 됩니다. 또한, 표면 형태를 변경 하는 어 닐 링 효과 피하기 위해, 건조 온도 250 ° C는 ZnO의 recrystallization 온도 아래에서 설정 됩니다.
일반적으로, OPV 소자의 전송 계층 지배 캐리어 수집 및 수송의 태양 전지. 그 결과, 전송 계층의 이동성을 향상 시키는 매우 중요 한9입니다. 솔-젤 처리 영화와 달리 아조 대상의 농도 핑 및 RF 전원, 증 착 온도 조정 하 여 스퍼터 아조 씨 레이어 필름 유지할 수 있습니다 높은 결정 화와 높은 전자 이동성.
다양 한 환경 또는이 제조 과정의 조건 에서도 복제 실험의 결과를 여전히 더 쉽습니다. 씨앗 층의 필름 품질 제어 잘으로 잘 정렬 된 세로 방향된 ZnO NR 배열을 쉽게 얻어질 수 있다.
비록 ZnO NR 배열 OPVs에 ETL 기능을 큰 잠재력을 보여줍니다, ZnO NR 배열의 시트 저항 여전히 높습니다. 따라서, ZnO NR 배열은 ITO를 대체 하 고 응용 프로그램 동안 이토 또는 다른 투명 전극과 호환 되도록 할 수 없습니다.
SM-OPVs에서 ETL로 작동 이외 잘 정렬 된 세로 방향된 ZnO NR 배열 된 유기 발광 다이오드 (OLED는) 발광20증가에서 반사 방지 층으로 작업할 수도 있습니다. 또한, 조명 응용 프로그램, 그것은21특정 파장 빛을 방출 하는 구멍으로 재결합을 기증자로 작동할 수 있습니다. 따라서, 우리는 고품질 아조를 스퍼터 링 믿고 영화와 잘 정렬 된 세로 방향된 ZnO NR 배열 됩니다 중요 한 역할 광전자 산업에서 미래에.
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Disclosures
저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.
Acknowledgments
저자 계약 번호 아래이 연구의 재정 지원에 대 한 중국의 국가 과학 위원회를 감사 하 고 싶습니다. 대부분 106-2221-E-239-035, 그리고 대부분 106-2119-M-033-00.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AZO target | Ultimate Materials Technology Co., Ltd. | none | AZO (2 wt% Al2O3 in ZnO) , 3”ψx 3mmt + 3mmt Cu B/P + Bonding |
| SMPV1 | Luminescence Technology Corp. | 1651168-29-4 | 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 |
| RF sputtering system | Kao Duen Technology Co., Ltd | none | http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product |
| Zinc Acetate Dihydrate | J. T. Baker | 5970456 | 4.39 g |
| Monoethanolamine | J. T. Baker | 141435 | 1.22 g |
| 2-methoxyethanol | Sigma-Aldrich | 109864 | 40 mL |
| Zinc Nitrate Hexahydrate | J. T. Baker | 10196186 | 1.49 g |
| Hexamethylenetetramine | Sigma-Aldrich | 100-97-0 | 0.7 g |
| Indium tin oxide (ITO) | RiTdisplay | none | coated glass substrates (<10 Ω sq–1) |
| AFM | Veeco | Innova SPM | |
| SEM | FEI | Nova 200 NanoSEM | operation voltage: 10 kV |
| XRD | Bruker | D8 X-ray diffractometer | 2θ range: 10–90 °; step size: 0.008 ° |
| PL | Horiba | Jobin-Yvon HR800 | excitation source: 325 nm UV Laser 20 mW |
| solar simulator | Newport | 91192A | AM 1.5G |
| Precision Semiconductor Parameter Analyzer | Keysight Technologies | Agilent 4156C | sweep from -1 to +1 V |
| toluene | Sigma-Aldrich | 108-88-3 | 1 mL |
| PC71BM | Sigma-Aldrich | 609771-63-3 | 11.25 mg |
| Thermal evaporation system | Kao Duen Technology Co., Ltd | Kao Duen PVD System | http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product |
| HCl | Sigma-Aldrich | 7647-01-0 | |
| MoO3 | Alfa Aesar | 1313-27-5 | 99.50% |
| silver ingot | ADMAT Inc. | none | 100.00% |
| Thin Film Deposition Controller | INFICON | XTC | |
| anti-corrosion tape (Polyimide Film) | 3M Taiwan Corporation | none | http://solutions.3m.com.tw/wps/portal/3M/zh_TW/InsulatingTape/home/product/Polyimide/ |
| spin-coater | Chemat Technology, Inc | KW-4A | http://www.chemat.com/chematscientific/KW-4A.aspx |
References
- Dou, L., et al. Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer. Nat. Photonics. 6 (3), 180-185 (2012).
- You, J., et al. Metal Oxide Nanoparticles as an Electron-Transport Layer in High Performance and Stable Inverted Polymer Solar Cells. Adv. Mater. 24 (38), 5267-5272 (2012).
- Dou, L., et al. Systematic Investigation of Benzodithiophene- and Diketopyrrolopyrrole-Based Low-Bandgap Polymers Designed for Single Junction and Tandem Polymer Solar Cells. J. Am. Chem. Soc. 134 (24), 10071-10079 (2012).
- Li, G., Zhu, R., Yang, Y. Polymer solar cells. Nat. Photonics. 6 (3), 153-161 (2012).
- You, J., et al. A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency. Nat. Commun. 4, 1446 (2013).
- Chen, J. D., et al. Single-Junction Polymer Solar Cells Exceeding 10% Power Conversion Efficiency. Adv. Mater. 27 (6), 1035-1041 (2015).
- Zhang, H., et al. Developing high-performance small molecule organic solar cells via a large planar structure and an electron-withdrawing central unit. Chem. Commun. 53, 451-454 (2017).
- Zhou, H., et al. Conductive Conjugated Polyelectrolyte as Hole-Transporting Layer for Organic Bulk Heterojunction Solar Cells. Adv. Mater. 26 (5), 780-785 (2014).
- Lin, M. Y., et al. Enhance the light-harvesting capability of the ITO-free inverted small molecule solar cell by ZnO nanorods. Opt. Express. 24 (16), 17910-17915 (2016).
- Liu, Y., et al. Solution-processed small-molecule solar cells: breaking the 10% power conversion efficiency. Sci. Rep. 3, 3356 (2013).
- Farahat, M. E., et al. Toward environmentally compatible molecular solar cells processed from halogen-free solvents. J. Mater. Chem. A Mater. Energy Sustain. 4 (19), 7341-7351 (2016).
- Lin, M. Y., et al. Plasmonic ITO-free polymer solar cell. Opt. Express. 22 (S2), A438-A445 (2014).
- Donato, A., et al. RF sputtered ZnO-ITO films for high temperature CO sensors. Thin Solid Films. 517 (22), 6184-6187 (2009).
- Lin, M. Y., et al. Sol-gel processed CuOx thin film as an anode interlayer for inverted polymer solar cells. Org. Electron. 11 (11), 1828-1834 (2010).
- Vandewal, K., et al. On the origin of the open-circuit voltage of polymer-fullerene solar cells. Nat. Mater. 8, 904-909 (2009).
- Sharma, R., et al. X-ray diffraction: a powerful method of characterizing nanomaterials. Recent Research in Science and Technology. 4 (8), 77-79 (2012).
- Huggett, J. M., Shaw, H. F. Field emission scanning electron microscopy a high-resolution technique for the study of clay minerals in sediments. Clay Miner. 32, 197-203 (1997).
- Lou, S., et al. Laser beam homogenizing system design for photoluminescence. Appl. Opt. 53 (21), 4637-4644 (2014).
- Huang, J. S., Lin, C. F. Influences of ZnO sol-gel thin film characteristics on ZnO nanowire arrays prepared at low temperature using all solution-based processing. J. Appl. Phys. 103, 014304 (2008).
- Leung, S. F., et al. Light Management with Nanostructures for Optoelectronic Devices. J. Phys. Chem. Lett. 5, 1479-1495 (2014).
- Lee, C. Y., et al. White-light electroluminescence from ZnO nanorods/polyfluorene by solution-based growth. Nanotechology. 20 (42), (2009).
