이 원고에서는 디자인과 고품질 알 실수로 ZnO (AZO) 씨앗 층에 성장 하는 ZnO nanorods (NRs)와 효율적인 거꾸로 SMPV1:PC71BM 태양 전지를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 잘 정렬 된 수직으로 ZnO NRs 전시 높은 결정 속성 지향. 전력 변환 효율의 태양 전지는 6.01%를 도달할 수 있다.
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방법 논문
잘 정렬 된 수직 지향 ZnO Nanorod 배열 및 그들의 응용 프로그램에서 반전 된 작은 분자 태양 전지
이 논문에서
요약
초록
이 원고 디자인과 효율적인 거꾸로 태양 전지, 2 차원 활용된 작은 분자 (SMPV1)에 근거 하는 조작 하는 방법에 설명 합니다 및 [6,6]-페 닐-C71-ZnO nanorods (NRs)을 이용 하 여 버터 산 메 틸 에스테 르 (PC71BM), 높은 품질 알 실수로 ZnO (AZO) 씨앗 층에 성장. 거꾸로 SMPV1:PC71BM 태양 전지 모두 스퍼터 링 및 졸-겔의 처리 아조 씨 계층에 ZnO NRs와 조작 됩니다. 졸-겔 방법에 의해 준비 된 AZO 박막에 비해, 스퍼터 AZO 박막 더 나은 결정 및 낮은 표면 거칠기, x 선 회절 (XRD) 및 원자 힘 현미경 (AFM) 측정을 전시 한다. 스퍼터 아조 씨앗 층에 성장 하는 ZnO NRs의 방향을 보여줍니다 더 나은 세로 맞춤, 더 나은 표면 형태학 형성 이후 활성 층의 증 착에 대 한 유용 합니다. 일반적으로, 활성 층의 표면 형태는 주로 장치 채우기 비율 (FF)를 지배 한다. 결과적으로, 활성 층의 캐리어 컬렉션을 개선 하 고 태양 전지의 FF를 증가을 잘 정렬 된 ZnO NRs는 사용할 수 있습니다. 또한, 반사 방지 구조, 그것은 또한 이용 될 수 있다 6.01%, 졸-겔 4.74의 효율을 가진 태양 전지를 기반으로 보다 높은 도달 하는 태양 전지의 전력 변환 효율 (PCE) 흡수 층의 빛 수확을 향상 시키기 위해 %.
서론
유기 태양 전지 (OPV) 장치 최근 놀라운 발전 신 재생 에너지 자원의 응용 프로그램에서 받은. 이러한 유기 장치는 솔루션 프로세스 호환성, 저렴 한 비용, 경량, 유연성, 등1,2,3,,45 지금까지를 포함 하 여 많은 이점이 있다 폴리머 태양 전지 (PSCs) 10%의 PCE PC71BM6혼합 활용 된 고분자를 이용 하 여 개발 되었습니다. 폴리머 기반 Psc에 비해, 작은 분자 기반 OPVs (SM-OPVs)가 관심을 끌었다 더 잘 정의 된 화학 구조, 손쉬운 합성 및 정화를 포함 하 여 그들의 여러 가지 장점으로 인해 OPVs를 날조에 관해서 그리고 일반적으로 높은 개방 회로 전압 (Voc)7,,89. 현재, 2 차원 구조 작은 분자....
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프로토콜
1. ITO 기판에 아조 스퍼터 씨앗 층의 성장
- 사각형 (1.5 x 1.5 cm)를 형성 하는 인듐 주석 산화물 (ITO) 기판의 한 면에 4 부식 방지 테이프 조각 (0.3 x 1.5 c m)를 스틱. 염 산 이토의 노출된 영역을 엣지를 15 분 동안에 이토를 넣어.
- 테이프를 제거 하 고 청소 sonicator;를 사용 하 여 샘플 이온 (DI) 물, 아세톤, 에탄올, 그리고 30 분 동안 차례로 소 프로 파 놀과 sonicate. 압축 된 질소 총으로 패턴화 이토 타격 건조.
- 테이프, 기판 홀더 위에 청소 패턴된 ITO 기판 부착 하 고 RF 스퍼터 링 시스템의 메인 챔버에 홀더를 로드 합니다. 기계를 통해 4 x 10-6 torr 및 환경 순수성을 보장 하기 위해 확산 펌프의 밑에 약 실 압력 펌프.
- 순수한 아르곤 가스를 삽입 (흐름 율: 30 sccm) 메인 챔버 및 제어 1 mtorr에서 챔버의 압력을 유지 하기 위해 펌프에.
- 스퍼터 링 방법, 보고 방법13에 따라 RF (13.56 m h z)를 사용 하 여 아조 씨 레이어를 준비 합니다. 원형 2에 차원 아조를 사용 하 여 미리 청소 ITO 유리 기판에 입금 (2 wt % Al
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결과
소자의 계층된 구조는 ITO 기판/아조의 구성 (40 nm) / ZnO NRs 레이어, SMPV1:PC71BM (80 nm) /3 무 (5 nm) /Ag (150 nm) 그림 1에서 보듯이. 일반적으로, 아조 또는 산화 아연 시드 층 PSCs 장치에서 전자 전송 층 (ETL) 기능을 널리 사용 됩니다. Psc, 떨어져 SM-OPVs는 보통 짧은 확산 길이8에 의해 제한 된 짧은 활성 레이어가 있다. 따라서, 추가 장치 빛 수확 기능 개선, ZnO NRs 레이어 도입 사건 빛의 수집을 강화 하 고 캐리어에 대 한 인터페이스 영역을 증가 하는 반사 층 일 씨앗 레이어에 성장 같은 시간12,14에서 컬렉션.
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토론
NRs interlayer를 이용 하 여 Jsc 와 소자의 FF 모두 개선할 수 있습니다. 그러나, NRs의 표면 거칠기 또한 후속 프로세스를 좌우할 것 이다. 따라서, 방향과 NRs의 표면 형태 해야 신중 하 게 조작할 수 있습니다. 티 오2 및 ZnO 했다 그들의 간단한 절차 때문에 Psc 사용 일반적으로 오랜 시간 졸-겔 ETL 처리. 그러나, 솔-젤 처리 층의 결정 화는 일반적으로 비정 질 유형, 그리고 층의 표면 형태는 대부분의 경우에 거친. 따라서, 본이 연구에서는 정확 하 게 제어할 영화 품질 씨앗 층의 스퍼터 씨앗 층 선정 되었습니다 솔-젤 처리 씨 레이어를 대체. 스퍼터 아조 씨앗 층에 성장 하는 ZnO NRs는 또한 후속 프로세스에 대 한 도움이 더 나은 세로 맞춤을 표시 합니다. 그것은 NRs 성장 과정의 끝에는 NRs에 잔여 전조 용 매 제거 될 필요가 있고 샘플 따라서 잔여 용 매를 완전히 마르면 되도록 뜨거운 접시에 구운 될 필요가 주목 됩니다. 또한, 표면 형태를.......
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공개 사항
저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.
감사의 글
저자 계약 번호 아래이 연구의 재정 지원에 대 한 중국의 국가 과학 위원회를 감사 하 고 싶습니다. 대부분 106-2221-E-239-035, 그리고 대부분 106-2119-M-033-00.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| AZO 표적 | 궁극적인 물자 기술 Co., 주식 회사. | 없음 | AZO (ZnO 중 2 중량 % Al2O3), 3 " ψ x 3mmt + 3mmt Cu B/P + 본딩 |
| SMPV1 | 발광 기술 공사 | 1651168-29-4 | 2,6-Bis[2,5-bis(3-octylrhodanine)-(3,3-dioctyl-2,2':5,2''-terthiophene)]-4,8-bis((5-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene |
| RF 스퍼터링 시스템 | Kao Duen Technology Co., Ltd | 없음 | http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product |
| 아연 아세테이트 이수화물 | J. T. Baker | 5970456 | 4.39g |
| 모노에탄올아민 | J. T. Baker | 141435 1.22 g | |
| 2-메톡시에탄올 | Sigma-Aldrich | 109864 | 40 mL |
| 질산아연 Hexahydrate | J. T. Baker | 10196186 | 1.49 g |
| 헥사메틸렌테트라민 | Sigma-Aldrich | 100-97-0 | 0.7 g |
| 인듐 주석 산화물 (ITO) | RiTdisplay | 없음 | 코팅 유리 기판 (< 10 & 오메가; 제곱– 1) |
| AFM | Veeco | Innova SPM SEM | |
| FEI | Nova 200 NanoSEM | 작동 전압: 10 kV | |
| XRD | Bruker | D8 X-선 회절계 | 2θ 범위: 10– 90 °; 단계 크기: 0.008 ° |
| PL | Horiba | Jobin-Yvon HR800 | 여기 소스: 325nm UV 레이저 20mW |
| 태양광 시뮬레이터 | Newport | 91192A | AM 1.5G |
| 정밀 반도체 매개변수 분석기 | Keysight Technologies | Agilent 4156C | -1에서 +1V까지 스윕 |
| 톨루엔 | Sigma-Aldrich | 108-88-3 | 1mL |
| PC71BM | Sigma-Aldrich | 609771-63-3 | 11.25 mg |
| 열 증발 시스템 | Kao Duen Technology Co., Ltd | Kao Duen PVD 시스템 | |
| http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product HCl | Sigma-Aldrich | 7647-01-0 | |
| MoO3 | Alfa Aesar | 1313-27-5 | 99.50% |
| 은 주괴 | ADMAT Inc. | 없음 | 100.00% |
| 박막 증착 컨트롤러 | INFICON | XTC | |
| 부식 방지 테이프(폴리이미드 필름) | 3M Taiwan Corporation | 없음 | http://solutions.3m.com.tw/wps/portal/3M/zh_TW/InsulatingTape/home/product/Polyimide/ |
| 스핀 코터 | Chemat Technology, Inc | KW-4A | http://www.chemat.com/chematscientific/KW-4A.aspx |
참고문헌
- Dou, L., et al. Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer. Nat. Photonics. 6 (3), 180-185 (2012).
- You, J., et al. Metal Oxide Nanoparticles as an Electron-Transport Layer in High Performance and Stable Inverted Polymer Solar Cells. Adv. Mater. 24
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