Viene presentato un metodo per fabbricare, in condizioni ambientali, dispositivi tandem fotovoltaici organici in configurazione parallela. Questi dispositivi sono dotati di un catodo comune di nanotubi di carbonio semitrasparente, trattato ad aria.
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Articolo metodologico
Metodo ambiente per la produzione di un ionicamente Gated Nanotubi di carbonio catodo comune in celle solari tandem Organic
In questo articolo
Sommario
Abstract
Viene presentato un metodo per fabbricare tandem fotovoltaici organici (OPV) che non richiede alcun trattamento sotto vuoto. Questi dispositivi sono costituiti da due celle polimeriche processate in soluzione collegate in parallelo da uno strato intermedio di nanotubi di carbonio (CNT) trasparente. Questa struttura include miglioramenti nelle tecniche di fabbricazione per dispositivi OPV tandem. In primo luogo, viene considerata la necessità di catodi trattati a temperatura ambiente. L'anodo CNT nel dispositivo tandem è sintonizzato tramite gating ionico per diventare un catodo comune. Il gating ionico impiega una carica elettrica a doppio strato per ridurre la funzione di lavoro dell'elettrodo CNT. In secondo luogo, viene affrontata la difficoltà di impilare in sequenza gli strati tandem mediante l'elaborazione in soluzione. I dispositivi sono fabbricati tramite soluzione e laminazione a secco in condizioni ambientali con fasi di lavorazione parallele. Vengono descritti il metodo di fabbricazione delle singole celle polimeriche, i passaggi necessari per laminarle insieme a un comune catodo CNT e quindi fornire alcuni risultati rappresentativi. Questi risultati dimostrano il gating ionico dell'elettrodo CNT per creare un catodo comune e l'aggiunta di corrente ed efficienza come risultato della procedura di laminazione.
Introduzione
Semiconduttori polimerici sono i principali fotovoltaico organico (OPV) materiali a causa di elevato assorbimento, buone proprietà di trasporto, flessibilità e compatibilità con i substrati sensibili alla temperatura. Dispositivi OPV efficienza di conversione di potenza, η, hanno saltato in modo significativo negli ultimi anni, con l'efficienza delle celle singole più in alto del 9,1% 1, che li rende una tecnologia energetica sempre più valida.
Nonostante i miglioramenti nella η, i sottili spessori ottimali attivi dei dispositivi limitano l'assorbimento della luce e impediscono la fabbricazione affidabile. Inoltre, la l....
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Protocollo
1. Indium Tin Oxide (ITO) Patterning e pulizia
NOTA: Utilizzare 15Ω / □ vetro ITO, e l'acquisto o tagliare il vetro ITO in dimensioni adatte per spin coating e fotolitografia. È più efficiente per eseguire i passaggi 1,1-1,7 su un pezzo di vetro più grande possibile, e poi tagliato in piccoli dispositivi. Si noti inoltre che i passaggi 1,1-1,7 richiedono il vetro ITO essere orientato con l'ITO rivolta verso l'alto. Questo può essere controllato facilmente con livello di resistenza di un multimetro.
- Cappotto Spin 1 ml di S1813 photoresist positivo sul ITO-lato del vetro ITO ad una velocità di 3.000 rpm per 1 min. Uti....
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Risultati
Un dispositivo in tandem formato da polimeri, in particolare polimeri di significativamente differenti band gap, diversa è di interesse pratico in quanto questi dispositivi possono assorbire la più vasta gamma spettrale della luce. In questa struttura di dispositivo, il sub-cellulare PTB7 è la cella posteriore e P3HT è il sub-cellulare anteriore. Questo ha lo scopo di assorbire la maggior quantità di luce come sub-cellulare P3HT è in gran parte trasparente alla luce lunghezza d'onda assorbita dalla sub-cellulare PTB.......
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Discussione
I risultati evidenziano alcune considerazioni durante la progettazione di celle solari tandem parallelo. In particolare, se una delle sotto-cellule ha un rendimento scarso, le prestazioni in tandem influenzato negativamente. I risultati mostrano che ci sono due effetti principali. Se un sub-cellulare è in corto, ad esempio, mostra un comportamento ohmico, la FF T non sarà superiore al FF del sub-cellulare male. J T SC e V T OC saranno interessati in modo si.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Il supporto per questo lavoro è stato fornito dalla sovvenzione DOE STTR DE-SC0003664 sulle celle solari organiche tandem parallele con interstrati di fogli di nanotubi di carbonio e dalla sovvenzione AT-1617 della Welch Foundation. Gli autori ringraziano J. Bykova per aver fornito le foreste CNT e A. R. Howard, K. Meilczarek e J. Velten per l'assistenza tecnica e le utili discussioni.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Poli(3,4-etilendiossitiofene):p oly-(stirenesulfonato) | Heraeus | Clevios PVP AI 4083 | |
| poli(3-esiltiofene-2,5-diil) | Rieke Metals Inc. | P3HT: P200 | |
| fenil-C61-butirrico acido metil estere | 1- Materiale | PC61BM | |
| Poli({4,8-bis[(2-etilesil)ossi]benzo[1,2-b:4,5-b′]ditiofene-2,6-diil}{3-fluoro-2-[(2-etilesil)carbonil]tieno[3,4-b]tiofenediil}) | 1- Materiale | PTB7 | |
| fenil-C61-butirrico estere metile | Solenne | PC71BM | |
| 1,8-diiodoottano | Sigma Aldrich | 250295 | |
| clorobenzene | Sigma Aldrich | 284513 | |
| Indio Ossido di stagno Vetro rivestito 15 Ohm/SQ | Lumtec | ||
| S1813 | UTD Camera bianca | ||
| MF311 | UTD Camera | ||
| HCl | UTD Camera bianca | ||
| Acetone | Fisher Scientific | A18-20 | |
| Toluene | Fisher Scientific | T323-20 | |
| Metanolo | BDH | BDH1135-19L | |
| Isopropanolo | Fisher Scientific | A416-20 | |
| CEE Spincoater | Brewer Scientific | http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm | |
| Stampante a contatto | Quintel | Q4000-6 | http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm |
| CPK Spin Processor | http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm | ||
| Spin Coater | Laurell | WS-400-6NPP/LITE | |
| [header] | |||
| Glove Box | M-Braun | Lab Master 130 | |
| Solar Simulator | Thermo Oriel/Newport | ||
| Keithley 2400 SMU | Keithley/Techtronix | 2400 | |
| Keithley 7002 Multiplexer | Keithley/Techtronix | 7002 | |
| Pulitore ad ultrasuoni | Kendal | HB-S-49HDT | |
| Micropipetta | Eppendorf | 200 µ |
Riferimenti
- He, Z., Zhong, C., Su, S., Xu, M., Wu, H., Cao, Y. Enhanced power-conversion efficiency in polymer solar cells using an inverted device structure. Nature Photonics. 6, 591-595 (2012).
- Yuan, Y., Huang, J., Li, G. Intermediate layers in tandem organic solar cells. Green<....
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Ristampe e permessi
