Name: Metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowych organicznych ogniwach słonecznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 37 s
Description: Poznaj metodę produkcji tandemowych organicznych ogniw słonecznych w warunkach otoczenia z wykorzystaniem nanorurek węglowych jako wspólnej katody. Technika eliminuje potrzebę stosowania procesów próżniowych, obniżając koszty i zwiększając dostępność produkcji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wsparcie dla tej pracy zostało zapewnione przez DOE STTR grant DE-SC0003664 on Parallel Tandem Organic Solar Cells with Carbon Nanotube Sheet Interlayers oraz grant Fundacji Welch AT-1617. Autorzy dziękują J. Bykovej za udostępnienie lasów CNT oraz A. R. Howardowi, K. Meilczarkowi i J. Veltenowi za pomoc techniczną i użyteczne dyskusje.

1. Wzór i czyszczenie tlenku indu i cyny (ITO)
UWAGA: Użyj szkła ITO 15Ω/□ i kup lub pokrój szkło ITO na rozmiary odpowiednie do powlekania wirowego i fotolitografii. Najbardziej efektywne jest wykonanie kroków 1.1-1.7 na jak największym kawałku szkła, a następnie pocięcie go na mniejsze urządzenia. Należy również pamiętać, że kroki 1.1-1.7 wymagają, aby szkło ITO było zorientowane stroną ITO do góry. Można to łatwo sprawdzić za pomocą ustawienia rezystancji multimetru.
<ol>
	<li>Odwiruj 1 ml dodatniego fotorezystu S1813 po stronie ITO szkła ITO z prędkością 3,000 obr./min przez 1 min. Użyj więcej oporu w przypadku większych kawałków szkła, upewnij się, że cała szklanka jest pokryta i usuń wszelkie pęcherzyki przed uruchomieniem powlekarki wirowej.</li>
	<li>Wyżarzać szkło powlekane rezystancją na płycie grzejnej w temperaturze 115 °C przez 1 min.</li>
	<li>Załaduj próbkę i fotomaskę na nakładkę kontaktową.</li>
	<li>Szkło ITO pokryte fotorezystem należy naświetlić na odpowiedni czas. Czas naświetlania wynosi około 10 sekund, ale czas ten różni się w zależności od intensywności lampy UV, rodzaju fotorezystu i grubości.</li>
	<li>Opracuj podłoża naświetlone promieniami UV w wywoływaczu MF311. Zautomatyzowany proces procesora wirującego daje najlepsze i najbardziej powtarzalne wyniki, ale rozwój można wykonać ręcznie, zgodnie z poniższymi instrukcjami.
	<ol>
		<li>Zanurz podłoża naświetlone promieniami UV na 1 minutę w wywoływaczu, a następnie spłucz w wodzie dejonizowanej (DI) i wysusz pistoletem do azotu. Ponieważ deweloper szybko traci moc, zastąp go między próbkami lub alternatywnie wydłuż czas programowania w przypadku ponownego użycia programisty.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wytrawić substraty ITO w stężonym kwasie solnym (HCl). Trwa to od 5 do 10 minut, w zależności od stężenia HCl. Spłucz w wodzie DI, wysusz i przetestuj rezystywność wytrawionych porcji za pomocą multimetru. Jeśli pozostała jakakolwiek przewodność, wytrawiaj przez dłuższy czas.</li>
	<li>Po zakończeniu trawienia usuń fotorezystor acetonem. Należy pamiętać, że szybkie usunięcie fotorezystu zapobiega nadmiernemu trawieniu resztkowego HCl wzorzystego ITO.</li>
	<li>W razie potrzeby pokrój wytrawione podłoża szklane ITO na rozmiary urządzeń.</li>
	<li>Oczyścić podłoża ITO w kąpieli ultradźwiękowej w sekwencji rozpuszczalników - wody DI, acetonu, toluenu, metanolu i wreszcie alkoholu izopropylowego.</li>
</ol>
2. Wytwarzanie podkomórek OPV
<ol>
	<li>Przygotuj roztwór P3HT:PC61BM. 
	UWAGA: Aby uzyskać najbardziej spójne wyniki, przygotuj roztwory w środowisku azotowym. Możliwe jest wykonanie tej procedury w warunkach otoczenia.
	<ol>
		<li>Znajdź i zapisz masę dwóch czystych, ~4 ml szklanych fiolek i ich nakrętek, a następnie zaznacz je trwałym markerem, aby odróżnić je od innych.</li>
		<li>W komorze rękawicowej z azotem lub argonem przenieść około 10 mg poli(3-heksylotiofeno-2,5-diylo) (P3HT) do jednej fiolki i około 10 mg estru metylowego kwasu fenylo-C61-masłowego (PC61BM) do drugiej.</li>
		<li>Ponownie zważyć fiolki, aby określić masę P3HT i PC61BM.</li>
		<li>Przenieść fiolki z P3HT i PC61BM do komory rękawicowej w celu przeprowadzenia pozostałej części procesu sporządzania roztworu.</li>
		<li>Dodać mieszadło magnetyczne do każdej fiolki, a następnie dodać do każdej z nich tyle chlorobenzenu, aby uzyskać roztwory o stężeniu 45 mg/ml.</li>
		<li>Umieścić roztwory na magnetycznej płycie grzejnej z mieszadłem w temperaturze 55 °C na około 2 godziny lub do całkowitego rozpuszczenia substancji rozpuszczonych.</li>
		<li>Wymieszać ze sobą równe objętości roztworów P3HT i PC61BM i pozostawić zmieszany roztwór mieszać przez kolejną godzinę przed użyciem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj roztwór PTB7:PC71BM.
	<ol>
		<li>Powtórzyć kroki od 2.1.1 do 2.1.4 z estrem metylowym poli({4,8-bis[(2-etyloheksyl)oksy]benzo[1,2-b:4,5-b′]ditiofen-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-etyloheksyl)karbonylo]tieno[3,4-b]tiofenodiyl}) (PTB7) i estru metylowym kwasu fenylo-7,1-masłowego (PC71BM) zamiast P3HT i PC61BM.</li>
		<li>Przygotować mieszaninę 3% objętościowo 1,8-dijodooktanu (DIO) w chlorobenzenie. Ta mieszanka nazywa się DIO-CB.</li>
		<li>Dodać mieszadło magnetyczne do każdej fiolki, a następnie dodać tyle DIO-CB do fiolki PTB7, aby uzyskać roztwór 12 mg/ml i wystarczającą ilość DIO-CB do fiolki PC71BM, aby uzyskać roztwór 40 mg/ml.</li>
		<li>Roztwory te mieszać na gorącej płycie w temperaturze 70 °C przez dwa dni.</li>
		<li>Wymieszać roztwory w stosunku wagowym PTB7 do PC71BM od 1 do 1,5.</li>
		<li>Przed użyciem pozostawić zmieszany roztwór mieszać przez kolejną godzinę w temperaturze 70 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przefiltrować poli(3,4-etylenodioksytiofen):p oly-(styrenosulfonian) (PEDOT:PSS) przez filtr nylonowy o wielkości porów 0,45 μm. Należy pamiętać, że w tej procedurze użyto P VP AI4083.</li>
	<li>Warstwy aktywne Spin Coat.
	<ol>
		<li>Oczyszczone podłoża ITO, stroną ITO do góry, umieścić w urządzeniu do czyszczenia UV-Ozone na 5 minut.</li>
		<li>Przędzić 120 μl przefiltrowanego PEDOT:PSS na podłożach ze szkła ITO poddanych działaniu ozonu UV, z prędkością 3 000 obr./min przez 1 min. W ten sposób powinna powstać warstwa o grubości 30 nm.</li>
		<li>Wyżarzać podłoża ITO pokryte PEDOT:PSS przez 5 minut w temperaturze 180 °C.</li>
		<li>Przędzić 70 μl zmieszanego roztworu P3HT:PC61BM na podłożach ITO pokrytych PEDOT:PSS z prędkością około 1 000 obr./min przez 1 min. Zmieniaj szybkość w razie potrzeby, aby nałożyć warstwę aktywną o grubości 200 nm.</li>
		<li>Wyżarzanie podłoży pokrytych P3HT:PC61BM w temperaturze 170 °C przez 5 min. Wyniki mogą się różnić w zależności od optymalnej temperatury wyżarzania.</li>
		<li>Przędzić 70 μl zmieszanego roztworu PTB7:PC71BM na podłożach ITO pokrytych PEDOT:PSS z prędkością około 700 obr./min przez 1 min. Zmieniaj szybkość w razie potrzeby, aby nałożyć warstwę aktywną o grubości 100 nm.</li>
		<li>Załaduj podłoża pokryte PTB7:PC71BM do komory o wysokiej próżni (< 2 x 10-6 Torr), aby usunąć resztki DIO. Zazwyczaj próbki należy pozostawić w komorze O/N.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Wyprodukuj urządzenie tandemowe
<ol>
	<li>Elektrody laminowane CNT.
	<ol>
		<li>Przetnij podłoża PTB7 i P3HT na pół, aby uzyskać urządzenie tandemowe. Wyspecjalizowany wzorzec ITO nie wymagałby tego kroku. Wzór ITO powinien mieć co najmniej dwie równoległe elektrody ITO rozciągające się od jednej krawędzi do jednego milimetra od drugiej.</li>
		<li>Najpierw przygotuj podłoża pokryte PTB7 i P3HT, wycierając polimer i PEDOT z krawędzi szkła, a następnie odsłoń pasek ITO, który będzie używany jako wspólna elektroda, jak pokazano na pierwszym panelu rysunku 1.</li>
		<li>Zalaminuj wspólną elektrodę CNT na elektrodach PTB7 i P3HT. Nałóż folię SWCNT, umieszczając stronę CNT bibuły filtracyjnej na urządzeniu, delikatnie dociskając, a następnie odklejając bibułę filtracyjną. Jest to pokazane w drugim panelu rysunku 1.</li>
		<li>Zagęścić elektrodę CNT na powierzchni, nakładając metoksynonafluorobutan (C, 4, F, 9, OCH,3) (HFE) i pokrywając CNT niewielką ilością cieczy, a następnie pozostawiając ją do wyschnięcia.</li>
		<li>Wytrzyj polimer i CNT na wierzchu ITO i szkła, na którym będzie znajdowała się elektroda bramki, jak pokazano na trzecim panelu rysunku 1. Usuń cały polimer ze szkła, aby zapobiec wyciekowi z bramy za pomocą żyletki.</li>
		<li>Nasić elektrodę bramkową CNT na oczyszczonym obszarze podłoży pokrytych PTB7 i P3HT. Zalaminuj MWCNT, ciągnąc od krawędzi lasu MWCNT żyletką i pozwól arkuszowi swobodnie stać między niektórymi rurkami kapilarnymi. Przełóż urządzenie przez wolnostojący arkusz, aby zalaminować CNT na urządzeniu. Elektroda bramkowa powinna mieć 2-3 razy więcej warstw niż ułożona na wspólnej elektrodzie.</li>
		<li>Zagęścić elektrodę bramki za pomocą HFE.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieścić małą kroplę (≈10 μl) cieczy jonowej, tetrafluoroboranu N,N-dietylo-N-metylo-N-(2-metoksyetylo)amonu, DEME-BF 4, na obu elektrodach CNT jednego z substratów. </li>
	<li>Ostrożnie umieść podłoże bez cieczy jonowej na wierzchu podłoża z cieczą jonową z elektrodami wspólnymi i bramkowymi jedna na drugiej. Jest to pokazane w ostatnim panelu rysunku 1.</li>
	<li>Umieść fotomaskę o rozmiarze przysłony mniejszym niż rozmiar elektrody nad obszarem aktywnym. Użyj małych klipsów, aby przytrzymać fotomaskę na miejscu, a także utrzymać urządzenie razem podczas testowania.</li>
</ol>
4. Zmierz urządzenie
<ol>
	<li>Przenieś urządzenie do schowka podręcznego pomiaru.</li>
	<li>Wykonaj połączenia elektryczne.
	<ol>
		<li>Podłącz zasilacz bramki między wspólną elektrodą a elektrodą bramki ze wspólną jako masą.</li>
		<li>Podłącz dwie anody ITO do przewodów, które są podłączone do przełącznika, który umożliwia wybór jednej anody lub obu anod.</li>
		<li>Podłącz wyjście przełącznika do wejścia źródłowej jednostki miary.</li>
		<li>Podłącz masę źródłowej jednostki pomiarowej do wspólnej elektrody.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zmierz charakterystykę IV urządzenia, powtarzając następujące kroki dla wznoszącejsię bramki V.
	<ol>
		<li>UstawV Gate na następną wartość, zaczynając odV Gate = 0 V doV Gate = 2 V w krokach co 0,25 V.</li>
		<li>Odczekaj 5 minut lub do momentu, aż prąd bramki się ustabilizuje. Idealnie, prąd bramki powinien ustabilizować się na poziomie około 10 nanoamperów.</li>
		<li>Ustaw przełącznik na obie podkomórki.</li>
		<li>Otwórz migawkę lampy.</li>
		<li>Uruchom przemiatanie napięcia na źródłowej jednostce pomiarowej od -1 V do +1 V z około 100 lub większymi krokami.</li>
		<li>Uruchom przemiatanie napięcia od +1 V do -1 V.</li>
		<li>Zamknij migawkę lampy.</li>
		<li>Uruchom ponownie przemiatanie napięcia.</li>
		<li>Ustaw przełącznik w przedniej komórce podrzędnej.</li>
		<li>Powtórz kroki od 4.3.4 do 4.3.8.</li>
		<li>Ustaw przełącznik w tylnej komórce podrzędnej.</li>
		<li>Powtórz kroki od 4.3.4 do 4.3.8.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oblicz parametry urządzenia.
	<ol>
		<li>Znajdź prąd zwarciowy (JSC) każdej podkomórki na każdejbramce V, znajdując prąd wytwarzany przez urządzenie, gdy napięcie na podogniwie wynosi 0 V.</li>
		<li>Znajdź napięcie obwodu otwartego (VOC) każdej podkomórki na każdejbramce V, znajdując napięcie wytwarzane przez urządzenie, gdy prąd płynący przez podogniwo wynosi 0 A.</li>
		<li>Znajdź maksymalną moc wyjściową ogniwa słonecznego, mnożąc każdą wartość napięcia przez każdą wartość prądu i wybierając maksymalną (najbardziej ujemną) wartość. Zakłada się, że mierzy się prąd generowany przez światło jako prąd ujemny.</li>
		<li>Znajdź sprawność konwersji energii (η), dzieląc moc maksymalną przez moc wejściową światła.</li>
		<li>Znajdź współczynnik wypełnienia (FF), dzieląc maksymalną moc przez iloczyn JSC i VOC.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>He, Z., Zhong, C., Su, S., Xu, M., Wu, H., Cao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+power-conversion+efficiency+in+polymer+solar+cells+using+an+inverted+device+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Enhanced power-conversion efficiency in polymer solar cells using an inverted device structure.</a> Nature Photonics. 6, 591-595 (2012).</li>
<li>Yuan, Y., Huang, J., Li, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intermediate+layers+in+tandem+organic+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Green%22%5BJournal%5D)">Intermediate layers in tandem organic solar cells.</a> Green. 1 (1), 65-80 (2011).</li>
<li>Kim, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+tandem+polymer+solar+cells+fabricated+by+all-solution+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing.</a> Science. 317 (5835), 222-225 (2007).</li>
<li>Yu, B., Zhu, F., Wang, H., Li, G., Yan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-organic+tunnel+junctions+as+connecting+units+in+tandem+organic+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">All-organic tunnel junctions as connecting units in tandem organic solar cell.</a> Journal of Applied Physics. 104 (11), (2008).</li>
<li>Schueppel, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+current+matching+in+small+molecule+organic+tandem+solar+cells+using+doped+spacer+layers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Controlled current matching in small molecule organic tandem solar cells using doped spacer layers.</a> Journal of Applied Physics. 107 (4), (2010).</li>
<li>Hiramoto, M., Suezaki, M., Yokoyama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+thin+gold+interstitial-layer+on+the+photovoltaic+properties+of+tandem+organic+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Effect of thin gold interstitial-layer on the photovoltaic properties of tandem organic solar cell.</a> Chemistry Letters. 19 (3), 327-330 (1990).</li>
<li>Xue, J., Uchida, S., Rand, B. P., Forrest, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+tandem+organic+photovoltaic+cells+with+hybrid+planar-mixed+molecular+heterojunctions%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Asymmetric tandem organic photovoltaic cells with hybrid planar-mixed molecular heterojunctions.</a> Applied Physics Letters. 85 (23), 5757 (2004).</li>
<li>Tanaka, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+parallel+tandem+organic+photovoltaic+cell+with+transparent+carbon+nanotube+interlayer%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Monolithic parallel tandem organic photovoltaic cell with transparent carbon nanotube interlayer.</a> Applied Physics Letters. 94 (11), (2009).</li>
<li>Mielczarek, K., Cook, A., Kuznetsov, A., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OPV+Tandems+with+CNTS%3A+Why+Are+Parallel+Connections+Better+Than+Series+Connections%5BTitle%5D)+AND+%22Low-Dimensional+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">OPV Tandems with CNTS: Why Are Parallel Connections Better Than Series Connections.</a> Low-Dimensional Functional Materials. , 179-204 (2013).</li>
<li>Kim, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+tandem+polymer+solar+cells+fabricated+by+all-solution+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing.</a> Science. 317 (5835), 222-225 (2007).</li>
<li>Kuznetsov, A. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Physics+of+electron+field+emission+by+self-assembled+carbon+nanotube+arrays%22">Physics of electron field emission by self-assembled carbon nanotube arrays</a>. , The University of Texas at Dallas. (2008).</li>
<li>Kuznetzov, A. A., Lee, S. B., Zhang, M., Baughman, R. H., Zakhidov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+field+emission+from+transparent+multiwalled+carbon+nanotube+sheets+for+inverted+field+emission+displays%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Electron field emission from transparent multiwalled carbon nanotube sheets for inverted field emission displays.</a> Carbon. 48 (1), 41-46 (2010).</li>
<li>Zakhidov, A. A., Suh, D. -S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemically+Tuned+Properties+for+Electrolyte-Free+Carbon+Nanotube+Sheets%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Electrochemically Tuned Properties for Electrolyte-Free Carbon Nanotube Sheets.</a> Advanced Functional Materials. 19 (14), 2266-2272 (2009).</li>
<li>Cook, A., Yuen, J. D., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion-Reconfigurable+photovoltaic+cells%2C+hybrid+tandems+and+photodetectors+with+CNT+ionic+gate%5BTitle%5D)+AND+%22US+Patent+Application%22%5BJournal%5D)">Ion-Reconfigurable photovoltaic cells, hybrid tandems and photodetectors with CNT ionic gate.</a> US Patent Application. 61, (2012).</li>
<li>Cook, A. B., Yuen, J. D., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemically+gated+organic+photovoltaic+with+tunable+carbon+nanotube+cathodes%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrochemically gated organic photovoltaic with tunable carbon nanotube cathodes.</a> Applied Physics Letters. 103 (16), (2013).</li>
<li>Wadhwa, P., Liu, B., McCarthy, M. A., Wu, Z., Rinzler, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+Junction+Control+in+a+Nanotube-Semiconductor+Schottky+Junction+Solar+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoletters%22%5BJournal%5D)">Electronic Junction Control in a Nanotube-Semiconductor Schottky Junction Solar Cell.</a> Nanoletters. 10 (12), 5001-5005 (2010).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Wyniki podkreślają kilka kwestii, które należy wziąć pod uwagę podczas projektowania równoległych tandemowych ogniw słonecznych. Warto zauważyć, że jeśli jedna z podkomórek działa słabo, negatywnie wpływa to na wydajność tandemu. Wyniki pokazują, że istnieją dwa główne efekty. Jeśli jedna podkomórka jest zwarta, np. wykazuje zachowanie omowe, FFT nie będzie wyższe niż FF złej podkomórki. JTSC i VTOC zostaną dotknięte w podobny sposób. Dzieje się tak w przypa...

Półprzewodniki polimerowe są wiodącymi organicznymi materiałami fotowoltaicznymi (OPV) ze względu na wysoką chłonność, dobre właściwości transportowe, elastyczność i kompatybilność z podłożami wrażliwymi na temperaturę. Sprawność konwersji mocy urządzeń OPV znacznie wzrosła η w ostatnich latach, osiągając sprawność pojedynczych ogniw na poziomie 9,1%1, co czyni je coraz bardziej opłacalną technologią energetyczną.
Pomimo ulepszeń w η, cienkie, optymalne grubości aktywnych warstw urządzeń ograniczają absorpcję światła i utrudniają niezawodne wytwarzanie. Dodatkowo szerokość widmowa absorpcji światła przez każdy polimer jest ograniczona w porównaniu z materiałami nieorganicznymi. Parowanie polimerów o różnej czułości widmowej pozwala ominąć te trudności, co sprawia, że architektura tandemowa2 jest niezbędną innowacją.
Urządzenia tandemowe serii są najczęściej spotykaną architekturą tandemową. W tym projekcie materiał transportujący elektrony, opcjonalna metaliczna warstwa rekombinacji i warstwa transportu łączą dwie niezależne warstwy fotoaktywne zwane podkomórkami. Łączenie podkomórek w konfiguracji szeregowej zwiększa napięcie obwodu otwartego urządzenia kombinowanego. Niektóre grupy odniosły sukces ze zdegenerowanymi domieszkowanymi warstwamitransportowymi 3-5, ale więcej grup używało cząstek złota lub srebra do wspomagania rekombinacji i elektronów w międzywarstwie6,7.
Dla kontrastu, tandemy równoległe wymagają elektrody o wysokiej przewodności, anody lub katody, łączącej dwie warstwy aktywne. Warstwa pośrednia musi być wysoce przezroczysta, co ogranicza szeregowe warstwy pośrednie tandem zawierające cząstki metaliczne, a tym bardziej dla równoległych warstw pośrednich tandemowych złożonych z cienkich, ciągłych elektrod metalowych. Arkusze nanorurek węglowych (CNT) wykazują wyższą przezroczystość niż warstwy metalowe. W związku z tym NanoTech Institute, we współpracy z Uniwersytetem Shimane, wprowadził koncepcję stosowania jako elektrody międzywarstwowej w monolitycznych, równoległych urządzeniach tandemowych8.
Poprzednie próby obejmowały monolityczne, równoległe, tandemowe urządzenia OPV z arkuszami CNT pełniącymi funkcję anod międzywarstwowych8,9. Metody te wymagają szczególnej ostrożności, aby uniknąć zwarcia jednej lub obu komórek lub uszkodzenia poprzednich warstw podczas osadzania późniejszych warstw. Nowa metoda opisana w tym artykule ułatwia wytwarzanie poprzez umieszczenie elektrody CNT na polimerowych warstwach aktywnych dwóch pojedynczych komórek, a następnie laminowanie dwóch oddzielnych urządzeń razem, jak pokazano na rysunku 1. Ta metoda jest niezwykła, ponieważ urządzenie, w tym stabilna katoda CNT, może być wytwarzane w całości w warunkach otoczenia, przy użyciu wyłącznie przetwarzania na sucho i w roztworze.
Arkusze CNT nie są same w sobie dobrymi katodami, ponieważ wymagają domieszkowania typu n, aby zmniejszyć funkcję pracy w celu zbierania elektronów z obszaru fotoaktywnego ogniwa słonecznego10. Elektryczne ładowanie dwuwarstwowe w elektrolicie, takim jak ciecz jonowa, może być wykorzystane do przesunięcia funkcji roboczej elektrod CNT11–14.
Jak opisano w poprzednim artykule15 i przedstawiono na rysunku 2, gdy napięcie bramki (V Gate) wzrasta, funkcja pracy wspólnej elektrody CNT jest zmniejszana, tworząc asymetrię elektrody. Zapobiega to zbieraniu od dawcy OPV na rzecz zbierania elektronów z akceptora OPV, a urządzenia włączają się, zmieniając zachowanie z nieefektywnego fotorezystora na fotodiodę15. Należy również zauważyć, że energia zużywana do ładowania urządzenia oraz moc tracona na skutek prądów upływowych bramki jest znikoma w porównaniu z mocą generowaną przez ogniwo słoneczne15. Bramkowanie jonowe elektrod CNT ma duży wpływ na funkcję pracy ze względu na niską gęstość stanów i wysoki stosunek powierzchni do objętości w elektrodach CNT. Podobne metody zastosowano w celu wzmocnienia bariery Schottky'ego na granicy faz CNT z n-Si16.

<table><tbody><tr><td>Poli(3,4-etylenodioksytiofen):p oly-(styrenosulfonian)</td><td>Heraeus</td><td>Clevios PVP AI 4083</td><td></td></tr><tr><td>poli(3-heksyliotiofen-2,5-diyl)&nbsp;</td><td>Rieke Metals&nbsp; Inc.</td><td>P3HT:&nbsp; P200</td><td></td></tr><tr><td>fenylo-C61-masłowy&nbsp; kwas metylowy&nbsp; ester</td><td>1- Materiał</td><td>PC61BM</td><td></td></tr><tr><td>Poli({4,8-bis[(2-etyloheksyl)oksy]benzo[1,2-b:4,5-b&prime;]ditiofen-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-etyloheksyl)karbonyl]tieno[3,4-b]tiofenodiyl})&nbsp;</td><td>1- Materiał</td><td>PTB7</td><td></td></tr><tr><td>kwas fenylo-C61-masłowy ester</td><td>Solenne</td><td>PC71BM</td><td></td></tr><tr><td>1,8-dijodooktan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>250295</td><td></td></tr><tr><td>Chlorobenzen</td><td>Sigma Aldrich</td><td>284513</td><td></td></tr><tr><td>Szkło powlekane tlenkiem indu i cyny 15 Ohm / SQ</td><td>Lumtec</td><td></td><td></td></tr><tr><td>S1813</td><td>UTD Cleanroom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MF311</td><td>UTD Cleanroom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HCl</td><td>UTD Cleanroom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18-20</td><td></td></tr><tr><td>Toluen</td><td>Fisher Scientific</td><td>T323-20</td><td></td></tr><tr><td>Metanol</td><td>BDH</td><td>BDH1135-19L</td><td></td></tr><tr><td>Izopropanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A416-20</td><td></td></tr><tr><td>CEE Spincoater</td><td>Brewer Scientific</td><td></td><td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm</td></tr><tr><td>Drukarka kontaktowa</td><td>Quintel</td><td>Q4000-6</td><td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm</td></tr><tr><td>CPK Procesor</td><td></td><td></td> wirowy <td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm</td></tr><tr><td>Powlekarka wirowa</td><td>Laurell</td><td>WS-400-6NPP/LITE</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">[nagłówek]</td></tr><tr><td>Schowek na rękawiczki</td><td>M-Braun</td><td>Lab Master 130</td><td></td></tr><tr><td>Solar Simulator</td><td>Thermo Oriel/Newport</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Keithley 2400 SMU</td><td>Keithley/Techtronix</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>Keithley 7002 Multiplekser</td><td>Keithley/Techtronix</td><td>7002</td><td></td></tr><tr><td>Myjka ultradźwiękowa</td><td>Kendal</td><td>HB-S-49HDT</td><td></td></tr><tr><td>Mikropipeta</td><td>Eppendorf</td><td>200 &micro; l</td><td></td></tr></tbody></table>

metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowych organicznych ogniwach słonecznych

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Przedstawiono metodę wytwarzania organicznych tandemów fotowoltaicznych (OPV), która nie wymaga obróbki próżniowej. Urządzenia te składają się z dwóch przetworzonych w roztworze komórek polimerowych połączonych równolegle przezroczystą warstwą pośrednią z nanorurek węglowych (CNT). Struktura ta obejmuje ulepszenia w technikach wytwarzania tandemowych urządzeń OPV. W pierwszej kolejności rozważane jest zapotrzebowanie na katody przetwarzane w temperaturze otoczenia. Anoda CNT w urządzeniu tandemowym jest dostrojona za pomocą bramkowania jonowego, aby stać się wspólną katodą. Bramkowanie jonowe wykorzystuje elektryczne ładowanie dwuwarstwowe w celu obniżenia funkcji roboczej elektrody CNT. Po drugie, rozwiązano problem trudności związanych z sekwencyjnym układaniem warstw tandemowych za pomocą przetwarzania roztworu. Urządzenia są wytwarzane poprzez rozpuszczanie i laminowanie na sucho w warunkach otoczenia z równoległymi etapami obróbki. Opisano metodę wytwarzania poszczególnych ogniw polimerowych, etapy potrzebne do laminowania ich razem ze wspólną katodą CNT, a następnie dostarczenie reprezentatywnych wyników. Wyniki te wskazują na bramkowanie jonowe elektrody CNT w celu wytworzenia wspólnej katody oraz dodanie prądu i wydajności w wyniku procedury laminowania.

Urządzenie tandemowe utworzone z różnych polimerów, w szczególności polimerów o znacząco różnych przerwach energetycznych, jest interesujące z praktycznego punktu widzenia, ponieważ takie urządzenia mogą absorbować najszerszy zakres widmowy światła. W tej strukturze urządzenia podogniwo PTB7 stanowi ogniwo tylne, a P3HT jest podogniwem przednim. Ma to na celu absorpcję jak największej ilości światła, ponieważ podogniwo P3HT jest w dużej mierze przezroczyste dla światła o dłuższej długości fali absorbowanego przez podogni...

Przedstawiono metodę wytwarzania, w warunkach otoczenia, organicznych tandemowych urządzeń fotowoltaicznych w konfiguracji równoległej. Urządzenia te wyposażone są w uzdatnioną powietrzem, półprzezroczystą wspólną katodę z nanorurek węglowych.

Metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowych organicznych ogniwach słonecznych

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Ogólnym celem następnego eksperymentu jest wykazanie, że tandemowe ogniwo słoneczne może zostać stworzone całkowicie w środowisku otoczenia, bez konieczności stosowania procesów osadzania w wysokiej próżni. Osiąga się to poprzez wykonanie dwóch organicznych pod-ogniw fotowoltaicznych na dwóch oddzielnych szklanych podłożach z naniesionym wzorem tlenku indu i cyny, a w drugim kroku laminuje się na górnych powierzchniach urządzeń wspólne elektrody z nanorurek węglowych oraz elektrody bramkujące. Bramka umożliwi kontrolę nad funkcją pracy wspólnej elektrody, która będzie pełnić rolę katody dla obu organicznych pod-ogniw fotowoltaicznych.Następnie nanieś ciecz jonową na wierzch elektrod z nanorurek węglowych i dociśnij je do siebie, tworząc wspólną elektrodę z nanorurek węglowych impregnowaną cieczą jonową. Wyniki wykazują, że elektrody z nanorurek węglowych mogą zostać efektywnie przekształcone w katody poprzez ładowanie, a wydajność równoległego tandemowego ogniwa słonecznego można zaobserwować w urządzeniu na podstawie pomiarów charakterystyk prądowo-napięciowych urządzenia pod oświetleniem. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi procesami, takimi jak przetwarzanie próżniowe, jest możliwość przeprowadzenia tej operacji w warunkach otoczenia.Pozwala to oszczędzić pieniądze i jest również bardziej efektywne energetycznie. Dodatkowo możemy to zrobić znacznie łatwiej, ponieważ w standardowym procesie warstwy układa się jedna na drugiej, natomiast tutaj wykonujemy kilka warstw, a następnie laminujemy całość. Jest to znacznie prostsze.Choć metoda ta pozwala uzyskać wgląd w działanie organicznych ogniw fotowoltaicznych, można ją zastosować również w innych systemach. Przykłady obejmują tranzystory polowe, diody emitujące światło oraz kombinacje urządzeń, takie jak bramki logiczne i organiczne ogniwa słoneczne z zintegrowanym magazynem energii. Wizualna prezentacja laminacji nanorurek węglowych jest istotna, ponieważ nanorurki są lekkie, wytrzymałe i mogą być trudne do efektywnego manipulowania. Niniejszy film rozpoczyna się od procesu wytwarzania tandemowego ogniwa słonecznego.Przed tym krokiem aktywne warstwy fotowoltaiczne zostały naniesione na podłoża z tlenku indu i cyny (ITO). Wykorzystano dwa podłoża wykonane ze szkła z naniesionymi wzorami elektrod ITO. Każde podłoże posiada dwie równoległe elektrody z tlenku indu i cyny, które rozciągają się od jednej krawędzi do odległości co najmniej jednego milimetra od drugiej krawędzi.Każdy podłoże jest również powlekone 30 nanometrami pdot. PSS jedna z podkładek posiada warstwę o grubości 200 nanometrów, składającą się z mieszaniny P trzech HT i PC 61 bm w stosunku jeden do jednego. Druga posiada warstwę o grubości 100 nanometrów, składającą się z mieszaniny PTB siedem i PC 71 bm w stosunku dwa do trzech.Kolejne kroki będą identyczne dla wszystkich próbek. W filmie skupimy się na jednej z nich; należy wziąć bezpyłową chusteczkę do przecierania pomieszczeń i zwilżyć ją niewielką ilością toluenu. Użyć jej do usunięcia warstw polimeru w celu odsłonięcia krawędzi podłoża oraz paska tlenku indu i cyny, który będzie pełnić funkcję wspólnej elektrody w urządzeniu.Należy uważać, aby nie odsłonić fragmentów drugiej elektrody ITO, która zostanie wykorzystana w późniejszym etapie. Następnym krokiem jest laminowanie wspólnej elektrody z nanorurek węglowych. Jedna strona tego papieru filtracyjnego zawiera jednościenne nanorurki węglowe wytworzone w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej z użyciem pływającego katalizatora.Umieść stronę papieru filtracyjnego z nanorurkami na wierzchu warstwy aktywnej podłoża w taki sposób, aby połączyła ona warstwę z elektrodą ITO, która będzie pełnić funkcję elektrody wspólnej. Delikatnie dociśnij papier filtracyjny, aby przenieść nanorurki węglowe. Następnie zdejmij papier filtracyjny, pozostawiając nanorurki węglowe na powierzchni.Aby poprawić adhezję elektrody z nanorurek węglowych, należy użyć pipety do pobrania hydrofluoroeteru metoksylowego, niefluorobutanu. Pobierz niewielką ilość HFE, aby nanieść go na próbki. Nanieś HFE na górną powierzchnię nanorurek węglowych.Pozostawić HFE do odparowania przed przejściem do kolejnego kroku. Po wyschnięciu podłoży należy zidentyfikować obszar, w którym znajdzie się elektroda bramkująca. Używając przemywki zwilżonej toluenem, należy usunąć polimer oraz nanorurki węglowe z tego obszaru.Następnie za pomocą żyletki usuń pozostały w tym obszarze polimer. Aby zapobiec wyciekom z bramki, oczyść pozostałości polimeru pistoletem azotowym, a przed kontynuowaniem prac użyj multimetru, aby sprawdzić, czy elektrody są odizolowane. W tym momencie przygotuj się do laminowania nanorurek węglowych na oczyszczonym obszarze w celu utworzenia elektrody bramki.Ten wafelek krzemowy zawiera las wysoce uporządkowanych, wielościennych nanorurek węglowych, wytworzonych metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej. Zamocuj wafelek w pobliżu krawędzi podwyższonej platformy, na poziomie wafla. Powinny wystawać dwie równoległe kapilary.Podłoże pokazane tutaj w uchwycie powinno mieścić się pomiędzy nimi. Aby rozpocząć laminowanie nanorurek, dociśnij żyletkę do krawędzi lasu nanorurek i pociągnij ją bocznie, w kierunku przeciwnym do lasu, równolegle do wafla i w stronę rurek. W ten sposób samoorganizuje się wolnostojąca warstwa.Po rozpoczęciu procesu rozkładania arkusza, należy użyć rurki kapilarnej, aby kontynuować jego przeciąganie nad wystającymi rurkami. Następnie, trzymając urządzenie pęsetą do wafli, należy ustawić je tak, aby oczyszczony obszar był skierowany w stronę arkusza. Przenieś arkusz podtrzymywany przez rurki na oczyszczony obszar urządzenia, przesuwając urządzenie przez arkusz.Za pomocą rurki kapilarnej wyciągnij dodatkowy arkusz, a następnie nałóż kolejną warstwę. Powtarzaj tę czynność, aż naniesione zostanie pięć warstw wielościennych nanorurek węglowych. Po laminowaniu użyj pipety, aby pobrać około 100 µL HFE, nanieś krople HFE na elektrodę bramki i pozostaw do wyschnięcia.Po dodaniu elektrod do obu podłoży, P3HT oraz PTB7, następnym krokiem jest wprowadzenie cieczy jonowej. W tym filmie jest to DEMTfB.Po lewej stronie znajduje się podłoże P3HT, a po prawej podłoże PTB7. Ustaw je tak, aby były względem siebie symetryczne. Wybierz jedną elektrodę do pracy i za pomocą kawałka rurki kapilarnej nanieś kilka małych kropel cieczy na wierzch wspólnej elektrody.Łącznie około 10 µL. Postąp tak samo z elektrodą bramki. Następnie pobierz podłoże bez cieczy jonowej i wyrównaj je z drugim podłożem.Ustaw podłoża tak, aby obie elektrody wspólne oraz obie elektrody kroku były wyrównane i zwrócone ku sobie. Następnie umieść podłoże bez cieczy jonowej na wierzchu drugiego podłoża. Na obszarze aktywnym P three HT umieść maskę fotograficzną z otworem o rozmiarze mniejszym niż rozmiar elektrody.Użyj małych żabek, aby złączyć urządzenie i unieruchomić maskę fotograficzną przed kolejnymi etapami. Urządzenie zostało przeniesione do rękawicy pomiarowej wyposażonej w symulator słoneczny. Wewnątrz rękawicy panuje atmosfera azotowa, która pomaga zapobiegać degradacji spowodowanej kontaktem z powietrzem.Podczas testowania umieść ogniwo tandemowe pod symulatorem słonecznym. Zorientuj urządzenie tak, aby ogniwo P three HT oraz maska świetlna były skierowane w stronę wyjścia symulatora słonecznego. Przystąp do wykonania niezbędnych połączeń elektrycznych z zasilaczem bramki, jednostką pomiarową źródła (SMU) oraz multiplekserem.Najpierw podłącz zasilanie bramki pomiędzy elektrodą wspólną a elektrodą bramki, przyjmując elektrodę wspólną jako masę. Następnie podłącz dwie anody z ITO do multipleksera, aby umożliwić wybór anody przedniej ogniwa P three HT, tylnej ogniwa PTB seven lub obu jednocześnie. Sygnał wyjściowy urządzenia jest wprowadzany do jednostki pomiarowej źródła (SMU).Na koniec należy połączyć masę jednostki pomiarowej źródła z elektrodą wspólną. W konfiguracji tandemowej konfiguracja ogniwa przedniego oraz konfiguracja ogniwa tylnego służą do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych (IV) urządzenia. W tym doświadczeniu pomiary są zautomatyzowane.Aby wybrać mierzony pod-ogniwo, należy przełączyć migawkę lampy i przeprowadzić pomiary charakterystyki prądowo-napięciowej (IV). Napięcie bramki zmienia się ręcznie w zakresie od zera do dwóch woltów. Po wybraniu napięcia bramki i odczekaniu, aż prąd bramki ustabilizuje się w zakresie od kilku do kilkunastu nanoamperów, należy rozpocząć pomiary, wybierając jedno pod-ogniwo i przeprowadzając pomiary IV naświetlone w zakresie od minus jednego do jednego wolta.Przeprowadź analogowe pomiary przy wyłączonej lampie symulatora słonecznego. Każde przejście trwa około 15 sekund. Należy zmierzyć każdą podkomórkę oraz ich połączenie równoległe przy każdym napięciu bramki.Następnie należy zwiększać napięcie bramki do kolejnej wartości i przeprowadzać sześć par pomiarów, aż do zbadania całego zakresu napięcia bramki. Przedstawione tutaj krzywe IV dla ogniwa tandemowego uzyskano przy dwóch różnych napięciach bramki. Krzywe czarne odpowiadają napięciu bramki 1,5 V, a krzywe czerwone napięciu bramki 2,25 V.Kółka oznaczają dane zebrane przy użyciu obu ogniw w układzie tandemowym, kwadraty wiążą się z użyciem przedniego ogniwa P3HT, a trójkąty odpowiadają tylnym ogniwom PTB7. Wysoce liniowe krzywe dla ogniwa przedniego oraz ogniw tandemowych przy napięciu 1,5 V sugerują, że podogniwo P3HT działa jak bocznik w stanie wyłączonym.W przeciwieństwie do powyższego, ogniwo PTB seven back wykazuje charakterystyki DDE przy napięciu 1,5 V i 2,25 V. W obszarach, w których jego wydajność jest obniżona, dane mogą zostać wykorzystane do wyznaczenia parametrów ogniwa słonecznego w funkcji napięcia bramki. Są to: napięcie obwodu otwartego, prąd zwarcia, współczynnik wypełnienia oraz sprawność konwersji energii.Krzywe czarne dotyczą ogniw w układzie tandem, niebieskie ogniw przednich P3HT, a czerwone ogniw tylnych PTB7, ze szczególnym uwzględnieniem napięcia w obwodzie otwartym.Czerwone krzywe przedstawiają ogniwo PTB seven włączone przy napięciu 0,5 V. Szczyt ogniwa przypada na 1,5 V. Niebieskie krzywe pokazują ogniwo P three HT zaczynające włączać się w okolicach jednego wolta.Jest on całkowicie włączony powyżej dwóch woltów. Podczas wykonywania tej procedury konieczne jest zmierzenie rezystancji wszystkich styków, aby upewnić się, że nie dochodzi do zwarć, szczególnie na elektrodach wspólnych i bramkach z nanorurek węglowych. Podsumowując całą wspaniałą pracę, tak pięknie opisaną przez moich młodszych kolegów, którzy faktycznie przeprowadzili te wszystkie doskonałe eksperymenty, chciałbym wspomnieć, że ten sposób tworzenia monolitycznych urządzeń z części stałych i ciekłych – poprzez budowanie elementów na każdym kawałku szkła, dodawanie bardzo cienkiej warstwy cieczy i przykładanie szkła jeden na drugim – jest bardzo interesującą nową koncepcją. Pozwoli ona nie tylko na budowę bardziej skomplikowanych urządzeń bez użycia próżni czy wielu, wielu warstw nakładanych jedna na drugą, ale otwiera również drogę do zrozumienia fizyki stojącej za działaniem warstw organicznych.Pozwoli to również na optymalizację wydajności organicznych znaczników fotograficznych w przyszłości. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo potrafić wykorzystać nanorurki węglowe do stworzenia anody na powierzchni urządzenia organicznego. Następnie powinni Państwo być w stanie stworzyć urządzenie tandemowe z dwóch oddzielnie wykonanych urządzeń.Na koniec można zastosować ciecze jonowe, aby przekształcić tę anodę w katodę. Należy pamiętać, że praca z nanorurkami węglowymi i rozpuszczalnikami halogenowanymi jest niezwykle niebezpieczna. Dlatego podczas wykonywania tej procedury należy zawsze stosować środki ostrożności, takie jak praca w komorach rękawicowych i używanie środków ochrony osobistej.

ambient-method-for-production-an-ionically-gated-carbon-nanotube

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Metoda Ambientu do produkcji jonowo bramkowanej wspólnej katody z nanorurek węglowych w organicznych ogniwach słonecznych w układzie tandemowym

Przedstawiono ogólną strategię opracowania kompozytów nanokryształów półprzewodnikowych z separacją ładunku, które można wykorzystać w produkcji energii słonecznej. Wykazano, że zgrupowanie domen nanokryształów typu donora i akceptora w obrębie pojedynczej nanocząstki nadaje jej funkcję fotokatalityczną, podczas gdy heterozłącza objętościowe (bulk-heterojunctions) w filmach z nanokryształów typu donora i akceptora mogą być wykorzystywane do fotowoltażnej konwersji energii.

Pozyskiwanie energii słonecznej za pomocą nanocryształów rozdzielających ładunki oraz ich ciał stałych

Wyprodukowano zintegrowane urządzenie, zawierające barwnikowe ogniwo słoneczne i jednostkę do konwersji w górę anihilacji trypletowo-trypletowej, co pozwoliło na lepsze zbieranie światła z szerszego wycinka spektrum słonecznego. Przy umiarkowanych poziomach napromieniowania wykazano znacznie zwiększoną reakcję na fotony o niskiej energii, co przyniosło rekordową wartość dla ogniw słonecznych wrażliwych na barwnik.

Integracja systemu konwersji w górę anihilacji triplet-triplet w celu zwiększenia wrażliwości barwnika ogniwa słonecznego na światło sub-pasmo wzbronione

Siarczek cyny (SnS) jest materiałem kandydującym na nietoksyczne ogniwa słoneczne występujące w dużych ilościach na Ziemi. Tutaj demonstrujemy procedurę wytwarzania ogniw słonecznych SnS wykorzystującą osadzanie warstw atomowych, które daje 4,36% certyfikowaną sprawność konwersji energii, oraz parowanie termiczne, które daje 3,88%.

Wytwarzanie rekordowo wydajnych ogniw słonecznych SnS metodą termicznego odparowywania i osadzania warstw atomowych

Ten protokół opisuje syntezę i osadzanie roztworu nieorganicznych nanokryształów warstwa po warstwie w celu wytworzenia cienkiej warstwy elektroniki na powierzchniach nieprzewodzących. Atramenty stabilizowane rozpuszczalnikiem mogą wytwarzać kompletne urządzenia fotowoltaiczne na podłożach szklanych poprzez powlekanie wirowe i natryskowe po wymianie ligandów i spiekaniu po osadzaniu.

Produkcja w pełni przetworzonych w roztworze nieorganicznych nanokrystalicznych urządzeń fotowoltaicznych

Metoda dla w pełni drukowalnych, wolnych od fulerenów, wysoce stabilnych, masowo-heterozłączowych ogniw słonecznych opartych na alkoholanach Ti jako akceptorze elektronów i produkcji polimeru oddając elektrony jest opisana tutaj. Ponadto opisano metodę kontrolowania morfologii warstwy fotoaktywnej poprzez masowość molekularną jednostek Ti-alkoxidian.

Kontrola morfologii dla w pełni drukowalnych organiczno-nieorganicznych ogniw słonecznych z heterozłączami masowymi na bazie tytanowo-alkoksydowego i polimeru półprzewodnikowego

Tutaj prezentujemy protokół do dostosowania właściwości przetworzonego w roztworze CH3NH3PbI3 poprzez włączenie monowalentnych dodatków kationowych w celu uzyskania wysoce wydajnych perowskitowych ogniw słonecznych.

Domieszkowanie kationami monowalentnymiCH3, NH,3PbI3 dla wydajnych perowskitowych ogniw słonecznych

Ogólnym celem tego projektu było wykorzystanie elektroprzędzenia do wytworzenia fotoanody o ulepszonej wydajności dla barwnikowych ogniw słonecznych.

Elektroprzędzenie elektrod fotokatalitycznych do barwnikowych ogniw słonecznych

Ten manuskrypt opisuje, jak zaprojektować i wyprodukować wydajne odwrócone ogniwa słoneczne SMPV1:PC71BM z nanoprętami ZnO (NR) hodowanymi na wysokiej jakości warstwie nasiennej ZnO domieszkowanej Alem (AZO). Dobrze ustawione, zorientowane pionowo NR ZnO wykazują wysokie właściwości krystaliczne. Sprawność konwersji energii ogniw słonecznych może osiągnąć 6,01%.

Dobrze wyrównane pionowo zorientowane układy nanoprętów ZnO i ich zastosowanie w odwróconych małocząsteczkowych ogniwach słonecznych

Ten artykuł jest demonstracją i wskazówką do przeprowadzenia i analizy wewnętrznych (z laboratoryjnym przyrządem rentgenowskim) eksperymentów in situ GISAXS dotyczących suszenia farb na niefulerenowych organicznych fotowoltaikach z rolki na rolkę.

Częstość występowania in situ Rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego pod małym kątem na powłoce organicznych ogniw słonecznych z rolki na rolkę z laboratoryjnym oprzyrządowaniem rentgenowskim

Urządzenia z organicznymi diodami LED (OLED) oferują doskonałą jakość obrazu z lepszym kontrastem, jednocześnie promując korzyści środowiskowe dzięki niższemu zużyciu energii. Tutaj przedstawiono prostą strategię wytwarzania urządzeń OLED w procesie rozwiązań, w sposób sekwencyjny.

Przewodnik krok po kroku dotyczący wykorzystania organicznych diod światłoeminetowych poprzez wytwarzanie urządzenia w roztworze (ATDF)

Protokół ten kieruje wytwarzaniem i analizą elektrochemiczną elektrokatalizatorów CuZn i NiCo wspieranych przez MXene do produkcji zielonego paliwa z dwutlenku węgla i wody z wykorzystaniem energii słonecznej.

Produkcja elektrochemicznego zielonego paliwa napędzanego energią słoneczną zCO2 i wody z użyciem katalizatorów CuZn i NiCo wspieranych przez Ti, 3C,2Tx MXene

Poznaj metodę produkcji tandemowych organicznych ogniw słonecznych w warunkach otoczenia z wykorzystaniem nanorurek węglowych jako wspólnej katody. Technika eliminuje potrzebę stosowania procesów próżniowych, obniżając koszty i zwiększając dostępność produkcji.

Metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowych organicznych ogniwach słonecznych (Wideo) | JoVE Journal

Metoda otoczenia do produkcji wspólnej katody z nanorurki węglowej bramkowanej jonowo w tandemowych organicznych ogniwach słonecznych

Przeglądaj więcej filmów