Name: שיטת אמביינט לייצור ionically המגודר פחמן Nanotube הנפוץ קטודה בתאים סולריים האורגנית טנדם (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 37 s
Description: למדו שיטת ייצור תאים סולריים טנדם אורגניים בתנאי אוויר באמצעות קתודה משותפת מננו-צינורות פחמן. טכניקה זו מסייעת לחוקרים לייצר התקנים פוטו-וולטאיים יעילים ללא צורך בוואקום גבוה.

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

תמיכה בעבודה זו ניתנה על ידי מענק DOE STTR DE-SC0003664 על תאים סולאריים אורגניים טנדם מקבילים עם שכבות ביניים של יריעות ננו-צינורות פחמן ומענק קרן וולש AT-1617. המחברים מודים ל-J. Bykova על אספקת יערות CNT ול-A. R. Howard, K. Meilczarek ו-J. Velten על הסיוע הטכני והדיונים המועילים.

1. אינדיום טין אוקסיד (איטו) דפוסים וניקוי הערה: זכוכית איטו / □ שימוש 15Ω, ורכישה או לחתוך את זכוכית איטו בגדלים מתאימים לציפוי ספין וphotolithography. זה יעיל ביותר כדי לבצע שלבים 1.1-1.7 על חתיכת הזכוכית גדולה ככל האפשר, ולאחר מכן לחתוך אותו למכשירים קטנים יותר. כמו כן שימו לב שעל שלבים 1.1-1.7 דורשים זכוכית איטו להיות מכוון עם איטו בצד עד. זה ניתן לבדוק בקלות עם הגדרת ההתנגדות של מודד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיליליטר מעיל ספין 1 של photoresist החיובי S1813 על איטו בצד של זכוכית איטו בשיעור של 3,000 סל&quot;ד דקות 1. השתמש יותר להתנגד לחתיכות גדולות של זכוכית, לוודא את כל הזכוכית מצופה, והסר את כל בועות לפני שמתחיל coater הספין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל להתנגד זכוכית מצופה, על פלטה חשמלית, ב 115 מעלות צלזיוס במשך דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המדגם וphotomask על aligner הקשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את זכוכית איטו photoresist מצופה לapproזמן priate. זמן החשיפה הוא כ -10 שניות, אבל להשתנות הפעם מבוסס על עוצמת מנורת UV, סוג photoresist, ועובי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתח את מצעים חשופים UV במפתח MF311. התהליך של מעבד ספין האוטומטי מייצר את התוצאות הטובות ביותר לשחזור ביותר, אבל פיתוח יכול להיעשות באופן ידני וכאחרי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטביע את מצעים חשופים UV למשך דקה 1 במפתח, ואחריו שטיפה במים ללא יונים (DI) וייבוש עם אקדח חנקן. מכיוון שהמפתח מאבד את הכוח במהירות, להחליף את המפתח בין דגימות, או להגדיל לחלופין זמן פיתוח, כאשר שימוש חוזר מפתח. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט מצעי איטו בחומצה מרוכזת הידרוכלורית (HCl). זה לוקח בין 5-10 דקות בהתאם לריכוז של HCl. יש לשטוף במי DI, יבשים, ולבדוק את ההתנגדות של החלקים חרוטים עם מודד. אם כל מוליכות נשארה, לחרוט לזמן ארוך יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהתחריט הוא מלא, להסיר את photoresist עם אצטון. שים לב שההסרה המיידית של photoresist מונעת HCl שייר מהתחריט-על איטו בדוגמת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במידת הצורך, לחתוך את מצעי זכוכית איטו חרוטים בגדלי מכשיר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את מצעי איטו בultrasonicator אמבטיה ברצף של ממסים - מים DI, אצטון, טולואן, מתנול, ולבסוף איזופרופיל אלכוהול. </li></ol> ייצור תת-תא 2. OPV <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן P3HT: מחשב 61 פתרון BM. הערה: לקבלת התוצאות העקבית ביותר, להכין את הפתרונות בסביבת חנקן. אפשר לעקוב אחר הליך זה בתנאי סביבה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא ורשום את המסה של שני, ~ 4 בקבוקון זכוכית מיליליטר נקי והכובעים שלהם, ולסמן אותם עם סמן קבוע כדי להבדילם מאחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתא כפפות חנקן או ארגון, להעביר כ -10 מ&quot;ג של פולי (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) לבקבוקון אחד וכ -10 מ&quot;ג של 61 התיל אסטר חומצת -butyric פניל-C (PC 61 BM) לשנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את הבקבוקונים שוב כדי למצוא את המסה של P3HT והמחשב 61 BM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את הצלוחיות עם P3HT ומחשב 61 BM לתא כפפות לשאר תהליך פתרון קבלת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף סרגל מערבבים מגנטי לכל בקבוקון ולאחר מכן להוסיף מספיק chlorobenzene לכל ליצור מ&quot;ג / מיליליטר פתרונות 45. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הפתרונות על פלטה חשמלית ערבוב מגנטית על 55 מעלות צלזיוס למשך כ 2 שעות או עד שהמומסים שנמסו לגמרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לערבב כמויות שווה של P3HT ומחשב 61 ביחד BM פתרונות, ולתת מערבבים פתרון המשולבים לעוד שעה לפני השימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן PTB7: מחשב 71 פתרון BM. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלבים 2.1.1 ל2.1.4 עם 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) ופניל-7,1-butyric תיל אסטר חומצה (PC 71 BM) במקום P3HT ומחשב61 BM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך תערובת של 3% בנפח 1,8-diiodooctane (DIO) בchlorobenzene. תערובת זו נקראת DIO-CB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף סרגל מערבבים מגנטי לכל בקבוקון ולאחר מכן להוסיף DIO-CB מספיק כדי בקבוקון PTB7 יש מ&quot;ג 12 / מיליליטר פתרון וDIO-CB מספיק כדי בקבוקון BM מחשב 71 יש פתרון 40 מ&quot;ג / מיליליטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו פתרונות אלה לעורר על פלטה חשמלית ב 70 מעלות צלזיוס במשך יומיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הפתרונות ביחס משקל של PTB7 למחשב 71 BM של 1 עד 1.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו מערבבים הפתרון המשולבים לעוד שעה על 70 מעלות צלזיוס לפני השימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פולי מסנן (3,4-ethylenedioxythiophene): רַב (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) דרך מסנן ניילון גודל 0.45 מיקרומטר נקבובית. הערה הליך זה משתמש בP סמנכ&quot;ל AI4083. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שכבות פעילים מעיל ספין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הניחו מצעי איטו ניקו, איטו כלפי מעלה, למנקת UV-אוזון במשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין-מעיל 120 μl של PEDOT המסונן: PSS על UV-אוזון טופל, דוגמת מצע זכוכית ITO-של בסל&quot;ד 3000 דקות 1. זה אמור להניב שכבה עבה ננומטר 30. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל PEDOT: מצעי איטו PSS מצופים 5 דקות בחום של 180 מעלות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין-מעיל 70 μl של P3HT המעורב: מחשב 61 BM פתרון על PEDOT: איטו PSS המצופה מצעים בכ -1,000 סל&quot;ד דקות 1. להשתנות השיעור לפי צורך להפקיד רובד פעיל עבה ננומטר 200. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל P3HT: מצעי מחשב 61 BM מצופה ב 170 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות. התוצאות עשויות להשתנות על חישול בטמפרטורה אופטימלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין-מעיל 70 μl של PTB7 המעורב: מחשב 71 BM פתרון על PEDOT: איטו PSS המצופה מצעים בכ -700 סל&quot;ד דקות 1. להשתנות השיעור לפי צורך להפקיד רובד פעיל עבה ננומטר 100. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טענת את PTB7: PC קאמרי 71 מצעים BM מצופים לואקום גבוה (&lt;2 x 10 -6 Torr) כדי להסיר את DIO השייר. בדרך כלל, לעזוב את הדגימות בN / התא O. </li></ol></li></ol> 3. לפברק התקני טנדם &lt;ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרודות רבד CNT. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את מצעי PTB7 וP3HT במחצית הפיכת התקן לטנדם. דפוס איטו מיוחד לא היה דורש את הצעד הזה. דפוס איטו צריך לפחות שני איטו המקביל אלקטרודות המשתרע מקצה אחד למ&quot;מ אחד מהשני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשית להכין PTB7 ומצעי P3HT המצופה על ידי מנגב את הפולימר וPEDOT מקצות הזכוכית, ולחשוף את רצועת איטו אשר תשמש כאלקטרודה הנפוצה כפי שניתן לראות בלוח הראשון של איור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רבד האלקטרודה הנפוצה CNT על גבי אלקטרודות PTB7 וP3HT. החל סרט SWCNT על ידי הנחת צד CNT של נייר הסינון במכשיר, לחיצה בעדינות, ולאחר מכן מקלף את נייר סינון משם. זו מוצגת בלוח השני של איור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Densify אלקטרודה CNT על פני השטח על ידי יישום methoxy-nonafluorobutane (C 4 F 9 och 3) (HFE) ועל ידי ציפוי CNT עם amou קטןNT של הנוזלים ולאחר מכן לתת לה להתייבש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למחות את הפולימר וCNT על גבי איטו וזכוכית אשר תהיה אלקטרודה השער כפי שמוצג בלוח השלישי של איור 1. הסר את כל הפולימר מהזכוכית כדי למנוע זליגת שער בסכין גילוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רבד אלקטרודה שער CNT על האזור הנקי במצעים PTB7 וP3HT המצופים. רבד MWCNT על ידי משיכת מקצה יער MWCNT בסכין גילוח ולתת הגיליון לעמוד בחופשיות בין כמה צינורות נימים. להעביר את המכשיר דרך הגיליון בודד לרקע CNT על המכשיר. אלקטרודה השער צריכה להיות 2-3 פעמים מספר השכבות כפי שנקבע על האלקטרודה הנפוצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Densify אלקטרודה השער עם HFE. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום טיפה קטנה (≈10 μl) של נוזל יוני, N, N -Diethyl- N -methyl- N - (2-methoxyethyl) tetrafluoroborate אמוניום, Deme-BF 4, על גבי שתי אלקטרודות CNT של אחדשל מצעים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות להניח את המצע ללא נוזל יוני על גבי המצע עם נוזל יוני עם אלקטרודות משותפות ושער זה על גבי זה-אחר. זו מוצגת בפנל האחרון של איור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח photomask עם גודל צמצם קטן יותר מגודל האלקטרודה על האזור הפעיל. השתמש בקטעים קטנים כדי להחזיק את photomask במקום, כמו גם להחזיק את המכשיר יחד במהלך בדיקה. </li></ol> 4. למדוד את המכשיר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המכשיר לתא כפפות המדידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעשות את החיבורים החשמליים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את כוח שער האספקה ​​בין האלקטרודה הנפוצה ואלקטרודה השער עם משותף כקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיבור שני אנודות איטו לחוטים שמחוברים למתג המאפשר בחירה של אחד האנודה או שניהם אנודות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את היציאה של המתג לקלט של יחידת מידת המקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הקרקע של שקילת משקל הג המקוריחידת יור לאלקטרודה הנפוצה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד מאפייני IV של המכשיר על ידי חזרה על השלבים לעולים V השער הבאים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר V שער לערך הבא, החל מV שער = 0 V לV שער = 2 V במרווחים של 0.25 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה 5 דקות או עד נוכחי השער הוא התייצב. באופן אידיאלי, נוכחי השער צריך לייצב סביב 10s של nanoamperes. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המתג לשני תת-תאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתוח את תריס המנורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל לטאטא מתח על יחידת מידת המקור מוולט -1 ל+1 וולט בכ -100 מרווחים או יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל לטאטא מתח מ+1 וולט ל -1 וולט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את תריס המנורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מטאטא המתח שוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המתג למשנה התא הקדמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלבים 4.3.4 ל4.3.8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המתג למשנה התא האחורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלבים 4.3.4 ל4.3.8. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב פרמטרים מכשיר. &lt;ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא מזרם הקצר (J SC) של כל תת-תא בכל V שער על ידי מציאת הנוכחית המיוצר על ידי המכשיר בעת המתח על פני תת-התא הוא 0 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את מתח המעגל הפתוח (OC V) של כל תת-תא בכל V שער על ידי מציאת המתח המיוצר על ידי המכשיר בעת הנוכחי דרך תת-התא הוא 0 א </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את כוח התפוקה מקסימלית מהתא הסולרי על ידי הכפלת כל ערך מתח עם כל ערך נוכחי ובחירת הערך המרבי (השלילי ביותר). זאת בהנחה שאחד מודד זרם שלילי כשוטפת-תמונה שנוצרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את יעילות המרת הכח (η) על ידי חלוקת הכח המרבי על ידי כוח קלט האור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את גורם המילוי (FF) על ידי חלוקת הכח המרבי על ידי המוצר של SC J וOC V. </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>

למחברים אין מה לחשוף.

התוצאות מדגישות כמה שיקולים בעת תכנון תאים סולריים טנדם המקביל. יש לציין, אם אחד ממשנה התאים מציג ביצועים גרועים, ביצועים מקביל בהושפעו לרעה. התוצאות מראות שיש שתי השפעות עיקריות. אם תת-תא אחד הוא לקצר, למשל, מציג התנהגות ohmic, T FF לא יהיה גבוה יותר מאשר FF של תת-התא הרע. J T SC וOC V T יהיה מושפע באופן דומה. זהו המקרה כאשר V השער נמוך ותת-תא P3HT לא דולק. <p class="jove_content" style=";text-align:right;directi...

מוליכים למחצה פולימרים הם פוטו האורגני חומרים (OPV) המובילים עקב גבוהות ספיגות, מאפייני תחבורה טובים, גמישות, ותאימות עם מצעים רגישים לטמפרטורה. יעילות המרת כוח OPV מכשיר, η, קפצה באופן משמעותי בשנים האחרונות, עם יעילות תא בודדת גבוהה ככל 9.1% 1, מה שהופך אותם בטכנולוגית אנרגיה בת-קיימא יותר ויותר. למרות השיפורים בη, עוביים הדקים אופטימליים הפעילים השכבה של המכשירים להגביל קליטת אור ולעכב ייצור אמין. בנוסף, רוחב הספקטרום של אור קליטה של ​​כל פולימר מוגבל בהשוואה לחומרים אי-אורגניים. פולימרים זיווג של שונה רגישות ספקטרלית עוקף את הקשיים הללו, מה שהופך את ארכיטקטורות טנדם 2 חדשנות הכרחית. מכשירי טנדם הסדרה הם הארכיטקטורה בד בבד הנפוצה ביותר. בעיצוב זה, materi העברת אלקטרוניםאל, שכבת רקומבינציה מתכתית אופציונלית, ושכבת תעבורת חור לחבר את שתי שכבות photoactive עצמאיות שנקראו תת-תאים. קישור תת-תאים בתצורת סדרה מגדיל את מתח המעגל הפתוח של מכשיר שילוב. חלק מהקבוצות היו הצלחה עם שכבות תחבורה מסוממת degenerately 3 - 5, אבל יותר קבוצות השתמשו בחלקיקים של זהב או כסף כדי לסייע רקומבינציה של חורים ואלקטרונים בinterlayer 6,7. בניגוד לכך, בשורה העורפית במקביל דורשת אלקטרודה מוליכות גבוהות, או האנודה או קתודה, שהצטרפה שתי שכבות פעילה. Interlayer חייב להיות שקוף מאוד, אשר מגביל interlayers טנדם סדרה המכיל חלקיקי מתכת, ועוד יותר מכך לinterlayers טנדם המקביל מורכב מאלקטרודות מתכת דקות, רציפות. צינורות פחמן גיליונות (CNT) להראות שקיפות גבוהה יותר משכבות מתכת. אז מכון ננוטק, בשיתוף עם האוניברסיטה שימאנה, יש introduced את הרעיון של שימוש כמו האלקטרודה interlayer במכשירי מונוליטי, מקבילים מקביל 8. מאמצים קודמים בהשתתפות מכשירי מונוליטי, מקבילים, OPV בד בבד עם גיליונות CNT מתפקדים כאנודות interlayer 8,9. שיטות אלו דורשות טיפול מיוחד כדי למנוע shorting של תא אחד או שניהם או שכבות שקדמו מזיקות בעת הפקדת שכבות מאוחרות יותר. השיטה החדשה שתוארה במאמר זה מקלה על ייצור על ידי הצבת אלקטרודה CNT על גבי השכבות הפעילים פולימריים של שני תאים בודדים, ולאחר מכן למינציה שני המכשירים נפרדים יחד כפי שמוצג באיור 1. שיטה זו ראויה לציון כמכשיר, כולל מיזוג קתודת CNT -stable, יכולה להיות מפוברקת לחלוטין בתנאי סביבה המעסיקה רק עיבוד יבש ופתרון. גיליונות CNT אינם קתודות טובות מיסודם, כפי שהם דורשים סימום מסוג n כדי להקטין את פונקצית העבודה כדי לאסוף את אלקטרונים מאזור photoactiveשל תאים סולריים 10. שכבה כפולה חשמלית לחייב באלקטרוליט, כגון נוזל יוני, יכולה לשמש כדי להעביר את פונקצית העבודה של CNT אלקטרודות 11-14. כפי שתואר במאמר הקודם 15 ומתוארים באיור 2, כאשר מתח השער (V השער) הוא עולה, פונקצית העבודה של האלקטרודה הנפוצה CNT הוא ירד, יצירת הסימטריה אלקטרודה. זה מונע אוסף חור מהתורם של OPV לטובת איסוף אלקטרונים מacceptor של OPV, וההתקנים מפעילים את, משתנים מפוטורזיסטור יעיל לפוטודיודה 15 התנהגות. כמו כן יש לציין כי האנרגיה המשמשת להטענת המכשיר והכוח איבד בשל זרמי זליגת שער בהשוואה של מה בכך לכח שנוצר על ידי התא הסולרי 15. gating היוני של אלקטרודות CNT יש השפעה גדולה על תפקוד העבודה בשל הצפיפות הנמוכה של מדינות וגבוהותשטח פן יחס נפח באלקטרודות CNT. שיטות דומות שימשו כדי לשפר את המחסום שוטקי על הממשק של ה- CNT עם n-Si 16.

<table><tbody><tr><td>פולי (3,4-אתילנדיוקסיתיופן):p אולי-(סטירנסולפונט)</td><td>Heraeus</td><td>Clevios PVP AI 4083</td><td></td></tr><tr><td>פולי(3-hexylthiophene-2,5-diyl)&nbsp;</td><td>רייקה מתכות&nbsp; בע"מ</td><td>P3HT:&nbsp; P200</td><td></td></tr><tr><td>פניל-C<תת>61</תת->-בוטירי&nbsp; חומצה מתיל&nbsp; אסטר</td><td>1- חומר</td><td>PC61BM</td><td></td></tr><tr><td>פולי({4,8-ביס[(2-אתיל-הקסיל)אוקסי]בנזו[1,2-ב:4,5-ב&פריים;]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl})&nbsp;</td><td>1- חומר</td><td>PTB7</td><td></td></tr><tr><td>פניל-C<תת>61</תת->-חומצה בוטירית מתיל&nbsp; אסטר</td><td>סולן</td><td>PC71BM</td><td></td></tr><tr><td>1,8-דיודואוקטן</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>250295</td><td></td></tr><tr><td>כלורובנזן</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>284513</td><td></td></tr><tr><td>זכוכית מצופה תחמוצת פח אינדיום 15 אוהם / SQ</td><td>Lumtec</td><td></td><td></td></tr><tr><td>S1813</td><td>UTD חדר נקי</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MF311</td><td>UTD חדר</td><td></td><td></td>נקי</tr><tr><td>HCl</td><td>UTD חדר</td><td></td><td></td>נקי</tr><tr><td>אצטון</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>A18-20</td><td></td></tr><tr><td>טולואן</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>T323-20</td><td></td></tr><tr><td>מתנול</td><td>BDH</td><td>BDH1135-19L</td><td></td></tr><tr><td>איזופרופנול</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>A416-20</td><td></td></tr><tr><td>CEE Spincoater</td><td>Brewer מדפסת מגע http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm מדעית</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Quintel</td><td>Q4000-6</td><td></td></tr><tr><td>מעבד ספין</td><td></td><td></td><td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm</td>CPK</tr><tr><td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm ציפוי ספין</td><td>לורל</td><td>WS-400-6NPP/LITE</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>תיבת כפפות</td><td>M-Braun</td><td>Lab Master 130</td><td></td></tr><tr><td>סימולטור סולארי</td><td>תרמו אוריאל/ניופורט</td><td></td><td></td></tr><tr><td>קית'לי 2400 SMU</td><td>קית'לי/טקטרוניקס</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>קית'לי 7002 מרבב</td><td>קית'לי/טקטרוניקס</td><td>7002</td><td></td></tr><tr><td>מנקה אולטרסאונד</td><td>קנדל</td><td>HB-S-49HDT</td><td></td></tr><tr><td>מיקרופיפטה</td><td>אפנדורף</td><td>200 ומיקרו; l</td><td></td></tr></tbody></table>

שיטת אמביינט לייצור ionically המגודר פחמן nanotube הנפוץ קטודה בתאים סולריים האורגנית טנדם

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

מוצגת שיטה לייצור טנדם פוטו-וולטאי אורגני (OPV) שאינה דורשת עיבוד ואקום. מכשירים אלה מורכבים משני תאים פולימריים מעובדים בתמיסה המחוברים במקביל על ידי שכבת ביניים של ננו-צינורות פחמן שקופים (CNT). מבנה זה כולל שיפורים בטכניקות ייצור עבור התקני OPV טנדם. ראשית נלקח בחשבון הצורך בקתודות מעובדות סביבה. האנודה CNT במכשיר הטנדם מכוונת באמצעות שער יוני כדי להפוך לקתודה נפוצה. שער יוני משתמש בטעינה חשמלית של שכבה כפולה כדי להוריד את פונקציית העבודה של אלקטרודת ה-CNT. שנית, הקושי בערימה רציפה של שכבות טנדם על ידי עיבוד פתרונות מטופל. המכשירים מיוצרים באמצעות תמיסה ולמינציה יבשה בתנאי סביבה עם שלבי עיבוד מקבילים. מתוארת שיטת ייצור התאים הפולימריים הבודדים, השלבים הדרושים כדי לרבד אותם יחד עם קתודה CNT משותפת, ולאחר מכן לספק כמה תוצאות מייצגות. תוצאות אלו מדגימות שער יוני של אלקטרודת ה-CNT ליצירת קתודה משותפת ותוספת זרם ויעילות כתוצאה מהליך הלמינציה.

מכשיר בד בבד נוצר מפולימרים שונים, פולימרים במיוחד של פערי להקה שונים באופן משמעותי, הוא עניין מעשי כמו התקנים אלה יכולים לספוג את טווח הספקטרום הגדול של אור. במבנה התקן זה, תת-תא PTB7 הוא חזרה התא וP3HT הוא תת-התא הקדמי. זה נועד לקלוט את הכמות הגדולה ביותר של אור כמשנת תא P3HT הוא במידה רבה שקוף לאור באורך הגל הארוך יותר נספג על ידי תת-תא PTB7. למען בהירות, הפרמטרים תאים הסולריים, OC V, SC J, FF, וη יהיה מקושט עם כתב עילי T, F, או B, כא...

מוצגת שיטה לייצור, בתנאי סביבה, התקני טנדם פוטו-וולטאיים אורגניים בתצורה מקבילה. מכשירים אלה כוללים קתודה משותפת של ננו-צינורות פחמן מעובדת באוויר, שקופה למחצה.

שיטת אמביינט לייצור ionically המגודר פחמן Nanotube הנפוץ קטודה בתאים סולריים האורגנית טנדם

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

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להראות שניתן ליצור תא סולארי בטור (tandem solar cell) באופן מלא בסביבה רגילה, ללא שימוש בתהליכי שיקום בוואקום גבוה. דבר זה מושג על ידי ייצור שני תתי-תאים פוטו-וולטאיים אורגניים על שתי מצעי זכוכית נפרדים בעלי תבנית של indium tin oxide; כשלב שני, אלקטרודות GA ואלקטרודה משותפת של carbon nano tube מודבקות (laminated) לחלקים העליונים של ההתקנים. השער (gate) יאפשר שליטה על פונקציית העבודה של האלקטרודה המשותפת, שתשמש כקתודה עבור שני תתי-התאים הפוטו-וולטאיים האורגניים.בשלב הבא, הניחו נוזל יוני על גבי אלקטרודות ננו-צינוריות הפחמן והדקו את השתיים יחד, כך שתיצור אלקטרודת ננו-צינוריות פחמן משותפת הספוגה בנוזל יוני. התוצאות מראות כי ניתן להמיר ביעילות אלקטרודות של ננו-צינוריות פחמן לקתודות באמצעות טעינה, וניתן להבחין בביצועי תא סולארי במקביל ובטור (parallel tandem) במכשיר, בהתבסס על מדידות של מאפייני המתח והזרם של המכשיר תחת תאורה. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני תהליכים קיימים, כגון עיבוד בוואקום, הוא שניתן לבצע זאת בתנאי סביבה.פעולה זו חוסכת כסף והיא גם יעילה יותר מבחינת אנרגיה. בנוסף, ניתן לבצע זאת בקלות רבה יותר, כיוון שבבסיס של תהליך רגיל נערמות השכבות אחת על גבי השנייה, בעוד שאנו מכינים מספר שכבות ואז מדביקים (laminate) את כולן יחד. זהו תהליך פשוט בהרבה.לכ

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

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אסטרטגיה כללית לפיתוח של הפרדת תשלום מרוכבים מוליכים למחצה ננו פריסה לייצור אנרגיה סולארית מוצגת. אנו מראים כי הרכבה של תחומי התורם acceptor ננו בגיאומטרית nanoparticle אחת מעורר פונקצית הפוטו, בעוד בתפזורת-heterojunctions של-acceptor תורם ננו סרטים יכול לשמש להמרת אנרגית פוטו.

קצירת אנרגיה סולארית באמצעות תשלום פרדת Nanocrystals והמוצק שלהם

מכשיר משולב, כוללים יחידות השמדת תא ושלישיית שלישייה סולרית צבען רגיש עד המרה הופק, ונותן קצירת אור משופר, מסעיף רחב יותר של ספקטרום השמש. תחת רמות קרינה צנועות תגובה משופרת באופן משמעותי לפוטוני אנרגיה נמוכים הודגמה, מניב שיא דמותו של הכשרון עבור תאים סולריים צבען רגיש.

שילוב מערכת Up-המרת שלישיית שלישיית השמדה כדי לשפר רגיש-Dye תגובת תאי שמש לאור תת bandgap

פח גופרתי (SnS) הוא חומר מועמד לתאים סולאריים שאינם רעילים בשפע בכדור הארץ. כאן, אנו מדגימים את הליך הייצור של התאים הסולאריים SnS המשתמשים בתצהיר שכבה אטומית, המניב יעילות המרת הספק מאושרת של 4.36%, ואידוי תרמי המניב 3.88%.

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

פרוטוקול זה מתאר את בתצהיר סינתזת פתרון של שכבת nanocrystals אורגנית אחר שכבה לייצר אלקטרוניקת סרט דקה על משטחים שאינם מוליכים. דיו מרכך מיוצב יכול לייצר התקנים פוטו מלאים על מצעי זכוכית באמצעות ציפוי ספין ומרסס בעקבות הדיאלוג ליגנד sintering שלאחר בתצהיר.

המצאה של התקנים פוטו ננו אורגניים לגמרי פתרון מעובד

שיטת תאים סולריים להדפסה, פולרן-חינם לחלוטין, מאוד אוויר-יציב, בתפזורת-heterojunction מבוססים על Ti alkoxides כמו acceptor האלקטרון לבין ייצור הפולימרים לתרום אלקטרונים מתוארת כאן. יתר על כן, שיטה לשליטה על המורפולוגיה של שכבת photoactive דרך bulkiness המולקולרי של יחידות Ti-alkoxide מדווח.

בקרת מורפולוגיה עבור תאים סולריים מילוי heterojunction אורגני-אורגניים להדפסה מלא מבוסס על מולקולה פולימרית Ti-alkoxide ו מוליכים למחצה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להתאים את המאפיינים של CH פתרון מעובד 3 NH 3 PBI 3, באמצעות שילוב של תוספים קטיון חד ערכי על מנת להשיג תאים סולריים יעילים perovskite מאוד.

חד ערכי חילוף קטיונים סימום של CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; עבור תאים סולריים יעילים perovskite

המטרה הכוללת של פרויקט זה היתה להשתמש electrospinning כדי לפברק photanode עם ביצועים משופרים עבור תאים סולריים רגישים צבע.

Electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען

כתב יד זה מתאר כיצד לעצב, הרכיבו יעיל SMPV1:PC הפוכה71מוניטור השמש תאים עם ZnO nanorods (NRs) גדל על שכבת זרע ZnO באל-מסטול (אזו) באיכות גבוהה. מיושר היטב באופן אנכי אוריינטציה ZnO NRs נספח מאפייני גבישי גבוהה. המרת כוח יעילות תאים סולריים יכולים להגיע 6.01%.

היטב מיושר אנכית מונחה ZnO Nanorod מערכים ויישומם ב הפוך קטן מולקולה תאים סולריים

נייר זה הוא הדגמה והנחיה לבצע ולנתח בתוך הבית (עם מכשיר רנטגן מעבדה) בניסויים GISAXS situ של ייבוש דיו על רול לגלגול חריץ למות מצופה, לא פולרן אורגני פוטו וולטאי.

באתרו שכיחות מרעה פיזור רנטגן זווית קטנה על ציפוי רול לגלגול של תאים סולריים אורגניים עם מכשור רנטגן מעבדה

התקני דיודה פולטת אור אורגנית (OLED) מציעים איכות תצוגה מעולה עם ניגודיות טובה יותר תוך הצגת יתרונות סביבתיים על ידי צריכת אנרגיה נמוכה יותר. כאן, אסטרטגיה פשוטה לייצור מכשירי OLED המעובדים בתמיסה מוצגת באופן רציף.

מדריך צעד-אחר-צעד לרתימת דיודות פולטות אור אורגניות על ידי ייצור מכשיר מעובד בתמיסה של פולט TADF

פרוטוקול זה מנחה את הייצור והניתוח האלקטרוכימי של אלקטרו-קטליזטורים דו-מתכתיים CuZn ו-NiCo הנתמכים על ידי MXene לייצור דלק ירוק מפחמן דו חמצני ומים באמצעות אנרגיה סולארית.

ייצור דלק ירוק אלקטרוכימי מונע שמש מ-CO2 ומים באמצעות זרזי CuZn ו-NiCo נתמכיTi 3C2T x MXene

למדו שיטת ייצור תאים סולריים טנדם אורגניים בתנאי אוויר באמצעות קתודה משותפת מננו-צינורות פחמן. טכניקה זו מסייעת לחוקרים לייצר התקנים פוטו-וולטאיים יעילים ללא צורך בוואקום גבוה.

שיטת אמביינט לייצור ionically המגודר פחמן Nanotube הנפוץ קטודה בתאים סולריים האורגנית טנדם

גלה סרטונים נוספים