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.
방법 논문
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.
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 %.
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 SMPV1 활용 (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) BDT t (benzo [1, 2-b:4, 5-b'] dithiophene) 코어 단위 및 3-octylrodanine 전자 철수 끝-그룹10 PC71BM 유망한 지속 가능한 OPVs 응용 프로그램을 설계 하 고 사용 혼합 되었습니다. 전통적인 작은 분자 태양 전지 (SM-OPVs) SMPV1 PC71BM과 혼합에 따라의 PCE는 8.010,11이상에 도달 했습니다.
과거에는, Psc 향상 된 고 활성 층의 두께 조정 하 여 최적화 될 수 있습니다. 그러나, PSCs, 달리 SM OPVs 짧은 확산 길이, 활성 층의 두께 크게 제한 일반적으로 있다. 따라서, SM-OPVs의 짧은 전류 밀도 J (sc)을 더욱 높이기 위해 SM OPVs의 광 흡수를 개선 하기 위해 나노 구조12 또는 NRs9 를 활용 하 여 필요한 되었다.
이러한 방법 중에서 반사 NRs 구조는 일반적으로 넓은 범위의 파장; 활성 레이어의 빛 수확에 대 한 효과적 따라서, 잘 정렬 된 세로 방향된 산화 아연 (ZnO) NRs를 성장 하는 방법을 알고 것은 매우 중요 합니다. ZnO NRs 레이어 아래 씨앗 층의 표면 거칠기는 NR 배열;의 방향에 큰 영향 따라서, 잘 지향된 NRs 예금, 씨앗 층의 결정 화 해야 정확 하 게 제어9합니다.
이 작품에서 아조 영화 theRadio 주파수 (RF) 기술을 스퍼터 링에 의해 준비 된다. 다른 기술에 비해, 그것에 대 한 업계에 게 양도할 수는 효율적인 기술 이다 신뢰할 수 있는 증 착 기술, 고 순도, 균일 한, 부드러운, 그리고 자체 지속 가능한 아조 박막 성장 합성 수 있는 것으로 알려져 있다 RF 스퍼터 링 이상 큰 면적 기판. RF 스퍼터 링 증 착을 이용 하 여 감소 된 표면 거칠기와 높은 결정 화 하는 고품질 아조 필름을 형성 수 있습니다. 따라서 이후의 성장 레이어에서는 NRs의 방향은 매우 정렬, 졸-겔 방법에 의해 준비 하는 ZnO 필름에 비해 더욱 그렇고. 이 기술을 사용 하면 세로 방향된 잘 정렬 된 ZnO NR 배열에 따라 거꾸로 작은 분자 태양 전지의 PCE 6.01%를 도달할 수 있다.
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1. ITO 기판에 아조 스퍼터 씨앗 층의 성장
2. 졸-겔의 성장을 처리 ITO 기판에 산화 아연 시드 층
3. 성장의 씨앗 레이어에 ZnO NR 배열
4. 제작 및 측정의 거꾸로 작은 분자 태양 전지
5. 특성화 기법
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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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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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저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.
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.
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| 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 |
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