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

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא להראות שניתן ליצור תא סולארי טנדם לחלוטין בסביבה סביבתית ללא תהליכי שקיעה בוואקום גבוה. זה מושג על ידי ייצור שני תאים פוטו-וולטאיים אורגניים על שני מצעי זכוכית נפרדים בדוגמת תחמוצת פח אינדיום כשלב שני, צינור ננו פחמן נפוץ ואלקטרודות GA למינציה לחלק העליון של המכשירים. ההליכה תאפשר שליטה על תפקוד העבודה של האלקטרודה המשותפת, שתשמש כקתודה לשני תת-התאים הפוטו-וולטאיים האורגניים.

לאחר מכן, הניחו נוזל יוני על גבי האלקטרודות של צינור ננו הפחמן ולחצו את השתיים יחד, ויצרו אלקטרודה משותפת של צינור ננו פחמן ספוגה בנוזל יוני. התוצאות מראות שניתן להמיר ביעילות אלקטרודות של צינורות ננו פחמן לקתודה באמצעות טעינה וניתן לצפות בביצועי תאים סולאריים טנדם מקבילים במכשיר על סמך מדידות של מאפייני מתח הזרם של המכשיר תחת תאורה. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני תהליכים קיימים, כגון עיבוד ואקום, הוא שאנו יכולים לעשות זאת בתנאי סביבה.

זה חוסך כסף וזה גם חסכוני יותר באנרגיה. אבל בנוסף, אנחנו יכולים לעשות את זה הרבה יותר בקלות כי בתהליך רגיל, אתה עורם את השכבות אחת על השנייה, בעוד שאנחנו עושים כמה שכבות ואז למינציה של הכל יחד. זה הרבה יותר קל.

אז בעוד ששיטה זו יכולה לתת לנו תובנה לגבי פוטו-וולטאי אורגני, ניתן ליישם אותה גם במערכות אחרות. דוגמאות כוללות טרנזיסטורי אפקט שדה, דיודות פולטות אור ושילובים של מכשירים כגון שערים לוגיים ותאים סולאריים אורגניים עם אחסון אנרגיה משולב הדגמה חזותית של למינציה נגד צינורות פחמן חשובה מכיוון שהננו-צינורות קלים, חזקים ויכולים להיות קשים למניפולציה יעילה. סרטון זה מתחיל בייצור התא הסולארי הכפול.

לפני שלב זה, שכבות פוטו-וולטאיות ופעילות צופו על מצעי תחמוצת בדיל אינדיום או ITO. ישנם שני מצעים העשויים שניהם על זכוכית עם אלקטרודות ITO מעוצבות. לכל מצע יש שתי אלקטרודות מקבילות של תחמוצת פח אינדיום המשתרעות מקצה אחד לפחות מילימטר מהקצה השני.

כל מצע מצופה גם ב-30 ננומטר של pdot. למצע PSS אחד יש שכבה בעובי 200 ננומטר המורכבת מתערובת אחד לאחד של P שלושה HT ו-PC 61 bm. לשני יש שכבה בעובי 100 ננומטר המורכבת מתערובת של שניים עד שלושה של PTB 7 ו-PC 71 bm.

השלבים הבאים יהיו זהים עבור הדגימות. הסרטון יתמקד רק באחד, יקבל ניגוב חדר נקי וירטיב אותו בכמות קטנה של טולואן. השתמש בו כדי לנגב שכבות פולימר כדי לחשוף את קצוות המצע ואת רצועת תחמוצת הפח אינדיום שתשמש כאלקטרודה הנפוצה במכשיר.

היזהר לא לחשוף חלקים מהאלקטרודת ITO האחרת, שתשמש בשלב מאוחר יותר. השלב הבא הוא לרבד את האלקטרודה הנפוצה של צינור ננו הפחמן. צד אחד של נייר סינון זה מכיל ננו-צינורות פחמן חד-דופן שנוצרו בתהליך שקיעת אדים כימית זרז צף.

הנח את צד צינור הננו של נייר הסינון על גבי השכבה הפעילה של המצע כך שתחבר את השכבה לאלקטרודה ITO שתשמש כאלקטרודה המשותפת. הפעל בעדינות לחץ על נייר הסינון כדי להעביר ננו-צינורות פחמן. לאחר מכן הרם את נייר הסינון כדי להשאיר מאחור ננו-צינורות פחמן.

כדי לשפר את ההידבקות של אלקטרודת צינור ננו הפחמן, השתמש באתר הידרו פלואורו מתוקסי, שאינו פלואורו בוטאן עם פיפטה. צייר חלק מה-HFE כדי להניח על הדגימות. זרוק את ה-HFE על החלק העליון של ננו-צינורות הפחמן.

אפשר ל-HFE להתאדות לפני שתמשיך. לאחר שהתייבשו המצעים, זהה את האזור שיהיה בו אלקטרודת ההליכה. השתמש במגבון דampעם טולואן כדי לנגב כל פולימר וננו-צינורות פחמן באזור זה.

לאחר מכן, השתמש בסכין גילוח כדי להסיר את כל הפולימר שנותר באזור. על מנת למנוע דליפת הליכה, נקה כל פסולת פולימרית בעזרת אקדח חנקן, השתמש במולטימטר כדי לבדוק שהאלקטרודות מבודדות לפני שתמשיך. בשלב זה, התכוננו לרבד ננו-צינורות פחמן על האזור הנקי כדי ליצור את אלקטרודת ההליכה.

פרוסת סיליקון זו מכילה יער של ננו-צינורות פחמן מרובי קירות מיושרים מאוד העשויים בתהליך שקיעת אדים כימי. הרכיבו את הוופל ליד קצה פלטפורמה מוגבהת ליד הפרוסה ויישרו איתה. שני צינורות נימים מקבילים צריכים לבלוט.

מצע המוצג כאן במחזיק אמור להיות מסוגל להתאים ביניהם. כדי להתחיל למינציה של צינורות הננו, לחץ סכין גילוח לקצה היער ומשוך לרוחב מהיער במקביל לפרוסה ולכיוון הצינורות. סדין עצמאי מרכיב את עצמו.

לאחר הפעלת הסדין, השתמש בצינור נימי כדי להמשיך למשוך אותו מעל הצינורות הבולטים. לאחר מכן, הביאו את המכשיר המוחזק בפינצטה פרוסות בכיוון לחשוף את האזור הנקי לסדין. העבר את הסדין הנתמך בין הצינורות לאזור הניקוי של המכשיר על ידי העברת המכשיר דרך הסדין.

השתמש בצינור נימי כדי למשוך יריעה נוספת, ולאחר מכן הוסף שכבה נוספת. חזור על התהליך עד להחלת חמש שכבות של ננו-צינורות הפחמן מרובי הדפנות. לאחר הלמינציה, השתמש בפיפטה כדי לשאוב כ-100 מיקרוליטר של HFE הניח טיפות של ה-HFE על אלקטרודת ההליכה ואפשר לה להתייבש.

לאחר שגם ל-P, שלושת HT וגם ל-PTB, לשבעה סובסטרטים נוספו אלקטרודות. השלב הבא הוא הכנסת הנוזל היוני. בסרטון זה, deme tetra fluoro bore.

להלן מצע P שלוש HT משמאל ומצע PTB 7 מימין. סדרו כך שישקפו אחד את השני. בחר אלקטרודה אחת לעבוד איתה והשתמש בחתיכת צינור נימי כדי להניח כמה טיפות קטנות של הנוזל על גבי האלקטרודה המשותפת.

כ -10 מיקרוליטר בסך הכל. עשו את אותו הדבר עם אלקטרודת ההליכה. המשך על ידי הרמת המצע ללא הנוזל היוני ויישרו עם השני.

כוון את המצעים כך שגם האלקטרודות הנפוצות וגם שתי אלקטרודות ההליכה יתיישרו ויתמודדו זו מול זו. ואז הניחו את המצע ללא הנוזל היוני על גבי השני. הוסף מסיכת צילום על האזור הפעיל של ה-P three HT עם גודל צמצם קטן מגודל האלקטרודה.

השתמש בקליפסים קטנים כדי להחזיק את ההתקן יחד והחזק את מסיכת הצילום במקומה לשלבים הבאים. המכשיר הועבר לתא כפפות מדידה המצויד בסימולטור סולארי. לתא הכפפות יש סביבת חנקן המסייעת במניעת השפלה עקב חשיפה לאוויר.

במהלך הבדיקה, מקם את תא הטנדם מתחת לסימולטור הסולארי. כוון את המכשיר כך שתא ה-P שלושת HT ומסכת הצילום יפנו לפלט הסימולטור הסולארי. התחל לבצע את החיבורים החשמליים הדרושים לאספקת החשמל של השער, ליחידת מדידת המקור ולמרבב.

ראשית, חבר את ספק הכוח של השער בין האלקטרודה המשותפת לאלקטרודת השער עם המשותף כקרקע. לאחר מכן, חבר את שתי אנודות ה-ITO למרבב כדי לאפשר בחירה של האנודה של תא ה-P 3 HT הקדמי, תא ה-PTB האחורי או שניהם. פלט המכשיר מוזן ליחידת מדידת המקור.

לבסוף, חבר את הקרקע של יחידת מדידת המקור לאלקטרודה המשותפת. עבור תצורת הטנדם, תצורת התא הקדמי ותצורת התא האחורי מודדים את מאפייני ה-IV של המכשיר. בניסוי זה, המדידות הן אוטומטיות.

כדי לבחור את תא המשנה הנמדד, החלף את המנורה תריס והפעל את טאטוא העירוי. מתח השער משתנה ידנית בין אפס לשני וולט. לאחר בחירת מתח שער והמתנה להתייצבות זרם השער לתחום של עשרות ננו אמפר, התחל את המדידות על ידי בחירת תת-תא אחד והפעלת סריקת ה- IV באור משלילי אחד לוולט אחד.

בצע את אותו טאטוא כשמנורת הסימולטור הסולארי כבויה. כל סריקה אורכת כ-15 שניות. יש למדוד כל תת-תא ואת השילוב המקביל של השניים בכל מתח שער.

המשך בהגדלת מתח השער לערכו הבא וביצוע ששת זוגות הסריקות עד לבחינת כל טווח מתח השער. להלן עקומות IV נמדדות עבור תא הטנדם באמצעות שני מתחי הליכה שונים. העקומות השחורות תואמות למתח GA של 1.5 וולט והעקומות האדומות למתח שער של 2.25 וולט.

עיגולים הם נתונים שנאספו באמצעות שני התאים בריבועים דו-צדדיים קשורים לשימוש בחזית. P שלושה משולשי תאי HT מיועדים לשבעה תאי PTB האחוריים. העקומות הליניאריות ביותר עבור התא הקדמי ותאי הטנדם ב-1.5 וולט מצביעות על כך שתא המשנה P 3 HT פועל כ-shunt במצב כבוי שלו.

לעומת זאת, שבעה תאים אחוריים PTB מדגימים מאפייני DDE ב- 1.5 וולט ו- 2.25 וולט. כאשר הביצועים שלו נפגעים, ניתן להשתמש בנתונים כדי לחלץ פרמטרים של תאים סולאריים כפונקציה של מתח השער. להלן מתח המעגל הפתוח, זרם הקצר, גורם המילוי ויעילות המרת ההספק.

עקומות שחורות מיועדות לתאים במקביל, כחול מיועד לחזית. P שלושה תאי HT, ואדום הם לגב. שבעה תאים PTB המתמקדים במתח המעגל הפתוח.

העקומות האדומות מראות את שבעת התאים של PTB מופעלים ב-0.5 וולט. התא מגיע לשיא של 1.5 וולט. העקומות הכחולות מראות שתא P שלוש HT מתחיל להידלק סביב וולט אחד.

הוא מופעל במלואו מעל שני וולט. בעת ביצוע הליך זה, יש צורך למדוד את ההתנגדות של כל המגעים כדי להבטיח שלא יתרחש קצר, במיוחד על האלקטרודות הנפוצות וההליכה של ננו-צינוריות הפחמן. לסיכום כל העבודה הנחמדה שתוארה כל כך יפה על ידי עמיתיי הצעירים שביצעו למעשה את כל הניסויים היפים הללו, אני רוצה להזכיר שהדרך הזו של יצירת מכשירים מונוליטיים של חלקים מוצקים ונוזליים רק על ידי בניית חלקים על כל פיסת זכוכית, הוספת שכבה דקה מאוד של נוזל וזכוכית נוגעת אחד על השני היא עיצוב חדש ומעניין מאוד שיאפשר לא רק לבנות מכשירים מורכבים יותר ללא ואקום או הרבה מאוד שכבות זו על גבי זו, אבל זה גם פותח את הדרך להבנת הפיזיקה שמאחורי פעולתן של שכבות אורגניות.

וגם זה יאפשר לייעל את הביצועים של תג תמונה אורגני בעתיד. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות מסוגל להשתמש בננו-צינורות פחמן כדי ליצור אנודה על גבי מכשיר אורגני. לאחר מכן, אתה אמור להיות מסוגל ליצור מכשיר טנדם משני המכשירים המיוצרים בנפרד.

ולבסוף, אתה יכול להשתמש בנוזלים יוניים כדי להפוך את האנודה לקתודה. אל תשכח שעבודה עם ננו-צינורות פחמן וממיסים הלוגנים היא מסוכנת ביותר. לכן יש להשתמש תמיד באמצעי זהירות כגון תיבות כפפות עבודה וציוד מגן אישי בעת ביצוע הליך זה.