מאמר שיטה

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

DOI:

10.3791/54923

⸱

10 בינואר 2017

 ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Oyama College, 2Ashizawa Finetech Ltd.

במאמר זה

סיכום

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

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.

תקציר

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

השכבה הפוטו-אקטיבית של תא סולארי אורגני טיפוסי בעל סרט דק (BHJ) משתמשת בדרך כלל בנגזרות פולרן כחומר המקבל אלקטרונים. עם זאת, נגזרות פולרן רגישות לאוויר; לכן, יש צורך בחומר יציב באוויר כחלופה. במחקר הנוכחי, אנו מציעים ומתארים את התכונות של Ti-alkoxide כחומר חלופי המקבל אלקטרונים לנגזרות פולרן ליצירת תאים סולאריים BHJ יציבים מאוד באוויר. ידוע כי שליטה במורפולוגיה בשכבה הפוטו-אקטיבית, הבנויה עם נגזרות פולרן כמקבל האלקטרונים, חשובה להשגת יעילות כוללת גבוהה בשיטת הממס. שיטת הממס הקונבנציונלית שימושית עבור חומרים בעלי מסיסות גבוהה, כגון נגזרות פולרן. עם זאת, עבור Ti-alkoxides, שיטת הממס הקונבנציונלית אינה מספיקה, מכיוון שהם מתמוססים רק בממיסים ספציפיים. כאן, אנו מדגימים גישה חדשה לבקרת מורפולוגיה המשתמשת בנפח המולקולרי של Ti-alkoxides ללא שיטת הממס הקונבנציונלית. כלומר, שיטה זו היא גישה אחת להשגת תאים סולאריים יעילים ביותר, יציבים באוויר, אורגניים-אנאורגניים.

מבוא

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

התקני פוטו אורגניים נחשבים מקורות אנרגיה מתחדשים מבטיחים בשל עלות הייצור הנמוכה שלהם 1-7 קל משקל. בגלל היתרונות האלה, מספר גדול של מדענים כבר שקוע בתחום המבטיח הזה. בעשור האחרון, צבען רגיש, סרט דק אורגני, ותאים סולריים רגיש perovskite השיגו התקדמות משמעותית יעיל המרת כוח באזור 8 זה.

באופן ספציפי, תאים סולריים סרט דק אורגניים BHJ אורגן סרט דק טכנולוגיה סולארית תאים הם פתרונות יעילים וחסכוניים עבור הניצול של אנרגית שמש. יתר על כן, יעילות המרת האנרגיה הגיעה מעל 10% עם השימוש בפולימרים-פער נמוך להקה כמו הנגזרים התורמים פולרן אלקטרונים כמו acc....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

1. הכנת-תחמוצת אינדיום-בדיל (איטו) זכוכית ייצור תאים סולריים

  1. חותכים את המצע איטו / זכוכית.
    1. באמצעות חותך זכוכית, לחתוך את המצע איטו / זכוכית (10 ס"מ x 10 ס"מ) לחתיכות מדידה כ 2 ס"מ X 2 ס"מ.
  2. מבחינה כימית לחרוט את שכבת מוליך איטו.
    1. באמצעות מודד דיגיטלי, לבדוק כי החלק העליון של פיסת איטו / זכוכית יש צד מוליך. ....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

הצגנו פרוטוקול בודה תאים סולריים BHJ אורגניים-אורגניים להדפסה מלאה, כמו גם שיטה לשליטה על מבנה שלב ההפרדה. מופע שמש התאים כבר בהרחבה נחקר 27-31 כאשר Ti (IV) isopropoxide ו ethoxide שמשו כחומרים לקבל אלקטרונים (איור 1). תאים סולריים אלה הציג צפיפות לקצר הנוכחי (JSC) כי הוא כ גבוה פי שמונה מזו של מכשירים באמצעות "פולימר butoxide Ti (IV)" (טבלה 1). המורפולוגיות וכתוצאה מכך שכבת photoactive הספיקו עבור דור ת.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

על מנת לנצל את bulkiness המולקולה בשיטה זו, חשוב לדעת את התנאים להיווצרות סרטם של ציפוי ספין. ראשית, מוליכים למחצה מסוג p ו- n-type חייב להיות מסוגל להיות מומס ממיסים. כאשר חומר נשאר, היא תהפוך הליבה הגדולה של התחומים בשכבת photoactive. השימוש מסנן מסחרי הולם ממסי פרט מומלץ להסיר את החומר שנותר. לאחר מכן, הפתרון המבשר שבו המולקולות לפזר חייב להיות אחיד בצורה הומוגנית מודפס כשכבת photoactive על פני מצע איטו / הזכוכית כ 60 שניות. תהליך זה מבוצע עם שלושת השלבים הבאים. ראשית, הפתרון מ.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

תודות

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

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי JSPs KAKENHI גרנט מספר 25871029, קרן זכוכית גיליון ניפון עבור חומרים מדע והנדסה, ואת מרכז לקידום תעשייתי טוצ'יגי. The National Institute of Technology, אוים המכללה, גם סייעה עם עלויות פרסום מאמר זה.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Ti(IV) איזופרופוקסיד, 97%סיגמא אולדריץ'205273
אתוקסיד Ti(IV)סיגמא אולדריץ'244759בדרגה טכנית
, 97%סיגמא אולדריץ'244112ריאגנט
פולימר בוטוקסיד Ti(IV)סיגמא אולדריץ'510718
פולי [2,7-(9,9-דיוקטילפלואורן)-alt-4,7-ביס(תיופן-2-יל)בנזו-2,1,3- תיאדיאזול] (PFO-DBT)סיגמא אולדריץ'754013
[6,6]-פניל-C<תת>61-חומצה בוטירית מתיל אסטר ([60]PCBM) 99.5%סיגמא אולדריץ'684449(
3,4-אתילנדיוקסיתיופן)-פולי(סטירנסולפונט) (PEDOT-PSS)HeraeusClevios S V3
1 N חומצה הידרוכלוריתWako083-01095
כלורבנזן 99.0%וואקו032-07986
אצטון 99.5%Wako016-00346
מצע זכוכית מצופה תחמוצת פח אינדיום (ITO)Geomatec0002100& 100 ופעמים; 1.1 ט (מ"מ)
מצע זכוכיתMatsunami GlassS721376× 26 ופעמים; 1.2 ט (מ"מ)
זנב כותנה כאחד1-8584-16
שרף אפוקסיNichibanAR-R30
מרית פלסטיקכמו אחד2-3956-02
מנקה אולטרסאונדכאחדAS482
מגנטי חם  מערבלכמו אחדRHS-1DN
קרמיקה פלטה חמהכמוCHP-17DN
ספין ציפויאחדKyowarikenK-359 S1
משאבת ואקוםULVACDA-30S
UV-O3 מנקהFilgenUV253E
מדפסת מסךMitani ElectronicsMEC-2400
מערכת הלחמה אולטרסאונדKuroda TechnoSUNBONDER USM-5
מתח זרם ישר ומקור/צג משולב מערכתSan-Ei ElectricXES-40S1
מיקרוסקופ אלקטרונים סורקJEOL בע"מJSM-7800
בוטוקסיד Ti(IV) פולי

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Price, C. S., Stuart, C. A., Yang, L., Zhou, H., You, W. Fluorine substituted conjugated polymer of medium band gap yields 7% efficiency in polymer-fullerene solar cells. J. Am. Chem. Soc. 133 (12), 4625-4631 (2011).
  2. Liang, Y. Y., et al.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Spin CoatingPFO DBT

מאמרים קשורים