Method Article

מוליכות כמותית במקביל ומדידת תכונות מכאנית של חומרים אורגניים באמצעות Photovoltaic AFM

DOI:

10.3791/50293

⸱

January 23rd, 2013

 , 
1Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory, 2Institute for Molecular Engineering, University of Chicago

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פוטו חומרים אורגניים (OPV) הם מטבע הומוגניות בקנה המידה ננומטרי. אי הומגניות ננומטרי של חומרי OPV משפיעים על ביצועים של התקני פוטו. במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול למדידות כמותיות של תכונות חשמליות ומכאניות של חומרי OPV עם רזולוצית ננומטר תת-100.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פוטו חומרים אורגניים (OPV) הם מטבע הומוגניות בקנה המידה ננומטרי. אי הומגניות ננומטרי של חומרי OPV משפיעים על ביצועים של התקני פוטו. לכן, הבנה של וריאציות מרחביים בהרכב, כמו גם תכונות חשמליות של חומרי OPV הוא בעלת חשיבות עליונה להעברת טכנולוגיית PV קדימה. 1,2 במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול למדידות כמותיות של תכונות חשמליות ומכאניות של חומרי OPV עם תת רזולוצית -100 ננומטר. נכון לעכשיו, חומרי מדידות נכסים שבוצעו תוך שימוש בטכניקות זמינות מסחרי AFM מבוססים (PeakForce, AFM מוליך) לספק מידע איכותי באופן כללי בלבד. את הערכים של התנגדות, כמו גם מודול של יאנג נמדד באמצעות השיטה שלנו על איטו אבטיפוס / PEDOT: PSS/P3HT: 61 מערכות מחשב BM מתאימים היטב עם נתונים בספרות. P3HT: מחשב תערובת 61 BM מפריד על גבי מחשב 61 BM-עשירה וP3HT עשיר domains. תכונות מכאניות של המחשב 61 תחומי BM-עשירים וP3HT עשירים שונות, המאפשרות לייחוס תחום על פני השטח של הסרט. חשוב מכך, שילוב של נתונים מכאניים וחשמליים מאפשר למתאם של מבנה התחום על פני השטח של סרט עם וריאצית תכונות חשמליות נמדדה באמצעות העובי של הסרט.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פריצות הדרך אחרונות בתחום יעילות המרת כוח (PCE) של פוטו האורגני (OPV) תאים (דוחף 10% ברמת התא) 3 בתיאום עם עמידה בתהליכי ייצור תפוקה גבוהה ועלות נמוכה 4 הביאו אור זרקורים אל הטכנולוגיה כOPV פתרון אפשרי לאתגר של ייצור זול של תאים סולריים שטח גדול. חומרי OPV הם מטבע הומוגניות בקנה המידה ננומטרי. אי הומגניות ננומטרי של חומרים וביצועים של התקני פוטו OPV מחוברים בצורה אינטימית. לפיכך, אי הומגניות הבנה בהרכב, כמו גם תכונות חשמליות של חומרי OPV הם בעלת חשיבות עליונה להעברת טכנולוגית OPV קדימה. מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) פותח ככלי למדידות ברזולוציה הגבוהה של טופוגרפית משטח מאז 1986. 5 כיום, טכניקות לתכונ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. אות רכישה

  1. התקן מדגם (תאים סולריים פולימר ללא קתודה (איטו / PEDOT: PSS/P3HT: המחשב 61 BM)) לתוך AFM Multimode מסחרי (Veeco, סנט ברברה, קליפורניה) המצויד בבקר Nanoscope-V.
  2. התקן AFM חללית מוליך לבעל Multimode AFM חללית.
  3. צור קשר חשמלי בין AFM הבדיקה, הדגימה ומקור מתח.
  4. פלט תוואי נוכחי מגבר (אות הנוכחית), פלט הסטייה AFM Multimode (אות כוח), פלט Multimode AFM מדגם גובה ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מודולוס של יאנג והתנגדות המפות (איור 3) תוצאות טיפוסיות נוכחיות של המדידות שתוארו לעיל. תכונות מכאניות וחשמליות של איטו / PEDOT: PSS/P3HT: 61 מחסנית מחשב BM נמדדו בשלילי (-10 V) וחיובי (+6 V) עם מתח לבדיקת AFM. ממצאי הדמיה, הקשורים לאינטראקציה אלקטרוסטטית בין AFM הבדיקה והמדגם, הם בעיה נפוצה למדידות כמותיות של מאפיינים תפקודיים באמצעות AFM. דמיון גודל moduli של יאנג נמדד במתחים שונים מדגים חוסנו של פרוטוקול המדידה שתואר לעיל ביחס לחפצים אלקטרוסטטי. לעתי.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MPN מודה לתכנית המלגות של המנהל לתמיכה כספית. MPN רוצה להודות ליו צ'י טסנג לעזרה בפיתוח הפרוטוקול לעיבוד תאים סולריים. עבודה זו בוצעה במרכז לחומרים ננומטריים, משרד אנרגיה אמריקאי, משרד המדע, המשרד למתקן אנרגיה בסיסית מדעי משתמש תחת חוזה המס DE-AC02-06CH11357.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
שם מגיב / חומרים חברה מספר קטלוגים תגובות
דיו Plextronics Plexcore PV 1000
מצעי זכוכית איטו מצופים טכנולוגיות דלתא, Inc 25 אוהם / מ"ר
30 MHz מסונתז הגנרטור פונקציה Stanfor מערכות מחקר DS345
מגבר נוכחי FEMTO DLPCA-200
AFM multimode Veeco, סנט ברברה, קליפורניה מצויד בNanoscope-V בקר
DAQ כרטיס מכשירים הלאומיים NI-PCI-6115
בדיקות מתכת Pt RMNano 12Pt3008
MATLAB תוכנה Mathworks
LabVIEW תוכנה מכשירים הלאומיים

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, W., Nikiforov, M. P., Darling, S. B. Morphology characterization in organic and hybrid solar cells. Energy Environ. Sci. , (2012).
  2. Dupont, S. R., Oliver, M., Krebs, F. C., Dauskardt, R. H. Interlayer adhesion in roll-to-roll processed flexible inverted polymer solar cells. ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Organic Photovoltaic MaterialsAFM Conductivity MeasurementsMechanical Properties AnalysisConcurrent Electrical MeasurementsAtomic Force MicroscopyPeakForce ModeConductive AFM ProbeYoung s Modulus MappingResistivity MappingPhase Separated Blends

Related Articles