Name: Dobrze wyrównane pionowo zorientowane układy nanoprętów ZnO i ich zastosowanie w odwróconych małocząsteczkowych ogniwach słonecznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-25T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 32 s
Description: Poznaj metodę wzrostu nanoprętów ZnO do odwróconych ogniw słonecznych z efektywnością 6,01%. Technika ta oferuje niskie koszty produkcji i zwiększa wydajność fotowoltaiki organicznej.

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

Autorzy chcieliby podziękować Narodowej Radzie Nauki Chin za wsparcie finansowe tych badań w ramach Umowy nr. MOST 106-2221-E-239-035 oraz MOST 106-2119-M-033-00.

1. Wzrost warstwy nasiennej napylanej AZO na podłożu ITO
<ol>
	<li>Przyklej 4 kawałki taśmy antykorozyjnej (0,3 x 1,5 cm) po jednej stronie podłoża z tlenku indu i cyny (ITO), aby utworzyć kwadrat (1,5 x 1,5 cm). Umieść ITO w kwasie solnym na 15 minut, aby wytrawić odsłonięty obszar ITO.</li>
	<li>Usuń taśmę i wyczyść próbkę za pomocą sonikatora; sonikować kolejno wodą dejonizowaną (DI), acetonem, etanolem i izopropanolem przez 30 minut każde. Wysuszyć wzorzysty ITO suszarką za pomocą pistoletu do sprężonego azotu.</li>
	<li>Przymocuj oczyszczone wzorzyste podłoża ITO do uchwytu podłoża za pomocą taśmy i załaduj uchwyt do głównej komory systemu rozpylania RF. Pompuj ciśnienie w komorze poniżej 4 x 10-6 torów za pomocą pompy mechanicznej i dyfuzyjnej, aby zapewnić czystość środowiska.</li>
	<li>Wlej czysty argon (natężenie przepływu: 30 sccm) do głównej komory i steruj pompą, aby utrzymać ciśnienie w komorze na poziomie 1 mtorr.</li>
	<li>Przygotuj warstwy nasienne AZO za pomocą metody rozpylania RF (13,56 MHz), w oparciu o zgłoszoną metodę13. Użyj okrągłego celu ceramicznego AZO o wymiarach 2 cale (2 wt% Al2O3 in ZnO), aby osadzić je na wstępnie oczyszczonych podłożach szklanych ITO. Zachowaj odległość między obiektem a podłożem na poziomie 10 cm.</li>
	<li>Podczas osadzania utrzymuj ciśnienie robocze na poziomie 1 mtorr i moc RF na poziomie 40 W. Kontroluj temperaturę podłoża w temperaturze pokojowej. Ustaw zastosowaną polaryzację DC i szybkość stapiania odpowiednio na 187 V i 4 nm/min, aby zdeponować cienką warstwę AZO. Grubość warstwy zarodkowej AZO powinna być kontrolowana przy 40 nm w oparciu o monitor grubości kryształu kwarcu.</li>
	<li>Po ostygnięciu próbki w komorze do 30 °C należy wyłączyć pompę i wprowadzić gazowy azot do komory głównej, aż komora będzie mogła zostać otwarta. Wyjąć próbkę z uchwytu substratu.</li>
</ol>
2. Wzrost warstwy nasiennej ZnO przetworzonej zol-żel na podłożu ITO
<ol>
	<li>Warstwę zasiewu ZnO należy umieścić na wzorzystym podłożu ITO metodą powlekania spinowego zol-gel14. Dwuwodny octan, 2-metoksetanol i monoetanoloamina (MEA) są stosowane odpowiednio jako materiały wyjściowe, rozpuszczalnik i stabilizator.
	<ol>
		<li>Rozpuścić dwuwodny octan (4,39 g) w mieszaninie 2-metoksetanolu (40 ml) i MEA (1,22 g) w celu uzyskania stężenia octanu 0,5 M.</li>
		<li>Mieszaninę powstałą mieszać w temperaturze 60 °C przez 2 godziny. Pozostaw zol na 12 godzin, aby utworzyć klarowny i przezroczysty jednorodny roztwór.</li>
		<li>Warstwę zasiewu ZnO należy umieścić na oczyszczonych podłożach szklanych z wzorem ITO przy użyciu metody powlekania wirowego. Dodać 0,1 ml roztworu zol-żel na podłoże i obracać z prędkością 3 000 obr./min przez 30 s za pomocą powlekarki wirowej.</li>
		<li>Po odwirowaniu wysuszyć folię w temperaturze 200 °C przez 30 minut na płycie grzejnej, aby rozpuszczalnik mógł odparować i usunąć pozostałości organiczne. Grubość warstwy nasiennej ZnO powinna wynosić około 40 nm14.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Wzrost tablicy ZnO NR na warstwie nasiennej
<ol>
	<li>Wyhoduj matrycę ZnO NR metodą hydrotermalną.
	<ol>
		<li>Zmieszać 1,49 g sześciowodnego azotanu (Zn(NO3)2·6H2O) i 0,7 g heksametylenotetraminy (HMT) (C, 6, H,12N4) w 100 ml wody DI. Mieszaj powstałą mieszaninę w temperaturze pokojowej przez 30 minut.</li>
		<li>Przymocować stronę ITO warstwy nasion rozpylanych AZO z próbkami zol-żel ZnO do szkła nakrywkowego za pomocą taśmy. Umieścić próbki w stożkowej probówce polipropylenowej o pojemności 50 ml wypełnionej 50 ml roztworem Zn(NO3)2·6H2Oi HMT.</li>
		<li>Podczas wzrostu podgrzać stożkową rurkę polipropylenową, układając ją poziomo w piecu laboratoryjnym z próbkami pokrytymi wirowo skierowanymi w dół i utrzymywać temperaturę 90 °C przez 90 minut.</li>
		<li>Pod koniec okresu wzrostu należy usunąć substraty z roztworu i natychmiast przepłukać powierzchnię próbki wodą demineralizowaną i etanolem (w dwóch butelkach do mycia) kolejno przez 1 minutę każdy, aby usunąć resztki soli z powierzchni. Wysuszyć próbkę suszarką za pomocą pistoletu do sprężonego azotu i piec ją na gorącej płycie w temperaturze 250 °C przez 10 minut.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Produkcja i pomiar odwróconych małocząsteczkowych ogniw słonecznych
<ol>
	<li>Załadować podłoże ITO z matrycą ZnO NR na powlekarkę wirową w komorze rękawicowej. Zmieszać 1 ml toluenu zawierającego 15 mg SMPV1 i 11,25 mg PC71BM. Dodać 0,1 ml roztworu, wirować próbkę z prędkością 2 000 obr./min przez 40 s za pomocą powlekarki wirowej i wyżarzać ją w temperaturze 60 °C przez 2 minuty.</li>
	<li>Po procesie wyżarzania podłoże należy umieścić w systemie termicznego odparowywania. Pompuj komorę próżniową początkowo za pomocą pompy mechanicznej, aż ciśnienie osiągnie 4 x 10-2 torr, a następnie przełącz się na pompę turbo, aby ciśnienie otoczenia < 4 x 10-6 torr.</li>
	<li>Osadzać warstwę MoO3 z szybkością osadzania 0,1 nm/s poprzez ogrzewanie proszku MoO3 w rezystancyjnej łodzi molibdenowej o współczynniku Z 1,0 i prądzie wejściowym 105 A. Osadzaj warstwę Ag z szybkością stapiania 0,5 nm / s przez ogrzewanie sztabki srebra w rezystancyjnej łodzi wolframowej o stosunku Z 0,529 i prądzie wejściowym 190 A. System powinien zawierać monitor szybkości parowania kryształów kwarcu do kontrolowania procesu parowania. Grubość warstw MoO3 i Ag powinna być kontrolowana na poziomie odpowiednio 5 i 150 nm, w oparciu o monitor grubości kryształu kwarcu.</li>
	<li>Po ostygnięciu próbki w komorze do 30 °C należy wyłączyć pompę i wprowadzić gazowy azot do komory, aż komora będzie mogła zostać otwarta. Wyjmij próbkę z uchwytu podłoża i załaduj ją do schowka podręcznego.</li>
	<li>Otwórz system symulatora słonecznego i odczekaj 20 minut, aż źródło światła systemu się ustabilizuje. Naświetlić próbkę o mocy 100 mW/cm2 z symulatora słonecznego za pomocą filtra o masie powietrza 1,5 globalnej (AM 1,5G). Jednocześnie użyj analizatora, aby przemiatać urządzenie od -1 V do +1 V, aby uzyskać krzywą gęstości prądu i napięcia (J-V)14,15.</li>
</ol>
5. Techniki charakteryzacji
<ol>
	<li>Wykonaj pomiar dyfrakcji rentgenowskiej16 ze źródłem Cu Kα, aby zbadać struktury NR ZnO, na warstwie nasiennej napylanej AZO i warstwie nasion przetworzonej w żelu ZnO. Prędkość skanowania powinna wynosić 1 °/min, a zakres skanowania powinien wynosić 10-90 ° (2θ).</li>
	<li>Scharakteryzuj morfologię powierzchni i obraz przekroju poprzecznego próbek za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej z emisją pola17, ustawiając napięcie robocze na 10 kV.</li>
	<li>Uzyskać widma mikrofotoluminescencji (PL) wszystkich próbek za pomocą lasera He-Cd CW 325 nm (20 mW) jako źródła wzbudzenia z siatką 2,400 rowków/mm w geometrii rozpraszania wstecznego. Wszystkie pomiary PL18 należy wykonywać w temperaturze pokojowej.</li>
</ol>

<ol><li>Dou, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n3/full/nphoton.2011.356.html">Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer.</a> Nat. Photonics. 6 (3), 180-185 (2012).</li>
<li>You, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Oxide+Nanoparticles+as+an+Electron-Transport+Layer+in+High+Performance+and+Stable+Inverted+Polymer+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Metal Oxide Nanoparticles as an Electron-Transport Layer in High Performance and Stable Inverted Polymer Solar Cells.</a> Adv. Mater. 24 (38), 5267-5272 (2012).</li>
<li>Dou, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+Investigation+of+Benzodithiophene-+and+Diketopyrrolopyrrole-Based+Low-Bandgap+Polymers+Designed+for+Single+Junction+and+Tandem+Polymer+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Systematic Investigation of Benzodithiophene- and Diketopyrrolopyrrole-Based Low-Bandgap Polymers Designed for Single Junction and Tandem Polymer Solar Cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (24), 10071-10079 (2012).</li>
<li>Li, G., Zhu, R., Yang, Y. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n3/full/nphoton.2012.11.html">Polymer solar cells.</a> Nat. Photonics. 6 (3), 153-161 (2012).</li>
<li>You, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polymer+tandem+solar+cell+with+10.6%25+power+conversion+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency.</a> Nat. Commun. 4, 1446(2013).</li>
<li>Chen, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Junction+Polymer+Solar+Cells+Exceeding+10%25+Power+Conversion+Efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Single-Junction Polymer Solar Cells Exceeding 10% Power Conversion Efficiency.</a> Adv. Mater. 27 (6), 1035-1041 (2015).</li>
<li>Zhang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developing+high-performance+small+molecule+organic+solar+cells+via+a+large+planar+structure+and+an+electron-withdrawing+central+unit%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Developing high-performance small molecule organic solar cells via a large planar structure and an electron-withdrawing central unit.</a> Chem. Commun. 53, 451-454 (2017).</li>
<li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conductive+Conjugated+Polyelectrolyte+as+Hole-Transporting+Layer+for+Organic+Bulk+Heterojunction+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Conductive Conjugated Polyelectrolyte as Hole-Transporting Layer for Organic Bulk Heterojunction Solar Cells.</a> Adv. Mater. 26 (5), 780-785 (2014).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhance+the+light-harvesting+capability+of+the+ITO-free+inverted+small+molecule+solar+cell+by+ZnO+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Enhance the light-harvesting capability of the ITO-free inverted small molecule solar cell by ZnO nanorods.</a> Opt. Express. 24 (16), 17910-17915 (2016).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-processed+small-molecule+solar+cells%3A+breaking+the+10%25+power+conversion+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Solution-processed small-molecule solar cells: breaking the 10% power conversion efficiency.</a> Sci. Rep. 3, 3356(2013).</li>
<li>Farahat, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ta/c6ta01368f/">Toward environmentally compatible molecular solar cells processed from halogen-free solvents.</a> J. Mater. Chem. A Mater. Energy Sustain. 4 (19), 7341-7351 (2016).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+ITO-free+polymer+solar+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Plasmonic ITO-free polymer solar cell.</a> Opt. Express. 22 (S2), A438-A445 (2014).</li>
<li>Donato, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609009007263">RF sputtered ZnO-ITO films for high temperature CO sensors.</a> Thin Solid Films. 517 (22), 6184-6187 (2009).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1566119910002752">Sol-gel processed CuOx thin film as an anode interlayer for inverted polymer solar cells.</a> Org. Electron. 11 (11), 1828-1834 (2010).</li>
<li>Vandewal, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+origin+of+the+open-circuit+voltage+of+polymer-fullerene+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">On the origin of the open-circuit voltage of polymer-fullerene solar cells.</a> Nat. Mater. 8, 904-909 (2009).</li>
<li>Sharma, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.scienceflora.org/journals/index.php/rrst/article/viewFile/933/917">X-ray diffraction: a powerful method of characterizing nanomaterials.</a> Recent Research in Science and Technology. 4 (8), 77-79 (2012).</li>
<li>Huggett, J. M., Shaw, H. F. <a target="_blank" href="http://www.minersoc.org/pages/Archive-CM/Volume_32/32-2-197.pdf">Field emission scanning electron microscopy a high-resolution technique for the study of clay minerals in sediments.</a> Clay Miner. 32, 197-203 (1997).</li>
<li>Lou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+beam+homogenizing+system+design+for+photoluminescence%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Laser beam homogenizing system design for photoluminescence.</a> Appl. Opt. 53 (21), 4637-4644 (2014).</li>
<li>Huang, J. S., Lin, C. F. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2828172">Influences of ZnO sol-gel thin film characteristics on ZnO nanowire arrays prepared at low temperature using all solution-based processing.</a> J. Appl. Phys. 103, 014304(2008).</li>
<li>Leung, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+Management+with+Nanostructures+for+Optoelectronic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Light Management with Nanostructures for Optoelectronic Devices.</a> J. Phys. Chem. Lett. 5, 1479-1495 (2014).</li>
<li>Lee, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((White-light+electroluminescence+from+ZnO+nanorods%2Fpolyfluorene+by+solution-based+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechology%22%5BJournal%5D)">White-light electroluminescence from ZnO nanorods/polyfluorene by solution-based growth.</a> Nanotechology. 20 (42), (2009).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Wykorzystując warstwę pośrednią NRs, można poprawić zarówno Jsc , jak i FF urządzeń. Jednak chropowatość powierzchni NR będzie miała również wpływ na późniejsze procesy. W związku z tym należy ostrożnie manipulować orientacją i morfologią powierzchni NR. Przez długi czas ETL przetwarzane zol-żel, takie jakTiO2 i ZnO, były powszechnie stosowane w PSC ze względu na ich proste procedury. Jednak krystalizacja warstw przetworzonych zol-żel jest na ogół typu amorficznego, a morfologia powierzchni warstw j...

Organiczne urządzenia fotowoltaiczne (OPV) przeszły ostatnio niezwykłe postępy w zastosowaniu odnawialnych źródeł energii. Takie organiczne urządzenia mają wiele zalet, w tym kompatybilność z procesami, niski koszt, lekkość, elastyczność itp.1,2,3,4,5 Do tej pory polimerowe ogniwa słoneczne (PSC) o PCE powyżej 10% były opracowywane poprzez wykorzystanie sprzężonych polimerów zmieszanych z PC71BM6. W porównaniu z PSC na bazie polimerów, OPV na bazie małych cząsteczek (SM-OPV) przyciągnęły więcej uwagi, jeśli chodzi o wytwarzanie OPV ze względu na ich kilka wyraźnych zalet, w tym dobrze zdefiniowane struktury chemiczne, łatwą syntezę i oczyszczanie oraz ogólnie wyższe napięcia obwodu otwartego (Voc)7,8,9. Obecnie struktura 2-D sprzężona z małą cząsteczką SMPV1 (2,6-Bis[2,5-bis(3-oktylrodanina)-(3,3-dioktylo-2,2':5,2''-tertiofen)]-4,8-bis((5-etyloheksyl)tiofen-2-ylo)benzo[1,2-b:4,5-b']ditiofen) z BDT-T (benzo[1,2-b:4,5-b']ditiofenem) jako jednostką rdzeniową i 3-oktylrodaniną jako grupą końcową wycofującą elektrony10 została zaprojektowana i używana do mieszania z PC71BM za obiecujące zastosowanie OPV w sposób zrównoważony. PCE konwencjonalnych małocząsteczkowych ogniw słonecznych (SM-OPV) opartych na SMPV1 zmieszanym z PC71BM osiągnęło ponad 8,0%10,11.
W przeszłości PSC można było ulepszać i optymalizować, po prostu dostosowując grubość aktywnej warstwy. Jednak w przeciwieństwie do PSC, SM-OPV mają na ogół krótszą długość dyfuzji, co znacznie ogranicza grubość warstwy aktywnej. W związku z tym, aby jeszcze bardziej zwiększyć gęstość prądu krótkiego (Jsc) SM-OPV, konieczne stało się wykorzystanie nanostruktury12 lub NRs9 w celu poprawy absorpcji optycznej SM-OPV.
Wśród tych metod, struktura NRs antyrefleksyjna jest generalnie skuteczna w zbieraniu światła z warstwy aktywnej w szerokim zakresie długości fal; dlatego wiedza o tym, jak hodować dobrze ustawione pionowo zorientowane NR z tlenku (ZnO), jest bardzo ważna. Chropowatość powierzchni warstwy nasiennej poniżej warstwy ZnO NRs ma duży wpływ na orientację układów NR; dlatego, aby zdeponować dobrze zorientowane NR, krystalizacja warstwy zarodkowej musi być precyzyjnie kontrolowana9.
W tej pracy, filmy AZO są przygotowywane za pomocą techniki napylania radiowego (RF). W porównaniu z innymi technikami, rozpylanie RF jest znane jako wydajna technologia, którą można przenieść do przemysłu, ponieważ jest to niezawodna technika osadzania, która umożliwia syntezę jednorodnych, gładkich i samowystarczalnych cienkich warstw AZO o wysokiej czystości na podłożach o dużej powierzchni. Wykorzystanie napylania RF umożliwia tworzenie wysokiej jakości warstw AZO, które wykazują wysoką krystalizację przy zmniejszonej chropowatości powierzchni. Dlatego w kolejnej warstwie wzrostu orientacje NR są wysoce wyrównane, tym bardziej w porównaniu z foliami ZnO przygotowanymi metodą zol-żel. Dzięki tej technice PCE odwróconych małocząsteczkowych ogniw słonecznych opartych na dobrze ustawionych pionowo zorientowanych układach ZnO NR może osiągnąć 6,01%.

<table><tbody><tr><td>AZO celuje</td><td>w Ultimate Materials Technology Co., Ltd.</td><td>brak</td><td>AZO (2% wag. Al2O3 w ZnO) , 3" &psi; x 3mmt + 3mmt Cu B / P + Bonding</td></tr><tr><td>SMPV1</td><td>Luminescence Technology Corp.</td><td>1651168-29-4</td><td>2,6-bis[2,5-bis(3-oktylrodanina)-(3,3-dioktylo-2,2':5,2''-tertiofen)]-4,8-bis((5-etyloheksyl)tiofen-2-ylo)benzo[1,2-b:4,5-b']ditiofen</td></tr><tr><td>RF system rozpylania</td><td>Kao Duen Technology Co., Ltd</td><td>brak</td><td>http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product</td></tr><tr><td>Octan Dihydrat</td><td>J. T. Baker</td><td>5970456</td><td>4,39 g</td></tr><tr><td>Monetanoloamina</td><td>J. T. Baker</td><td>141435</td><td>1,22 g</td></tr><tr><td>2-metoksyetanolu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>109864</td><td>40 ml</td></tr><tr><td>sześciowodnego azotanu</td><td>J. T. Baker</td><td>10196186</td><td>1,49 g</td></tr><tr><td>heksametylenotetraminy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>100-97-0</td><td>0,7 g</td></tr><tr><td>tlenku indu i cyny (ITO)</td><td>RiTdisplay</td><td>brak</td><td>podłoży szklanych powlekanych (< 10 &Omega; sq&ndash; 1)</td></tr> <tr><td>AFM</td><td>Veeco</td><td>Innova SPM</td><td></td></tr><tr><td>SEM</td><td></td><td>FEI Nova 200 NanoSEM</td><td>napięcie robocze: 10 kV</td></tr><tr><td>XRD</td><td>Dyfraktometr rentgenowski</td><td>Bruker</td> D8 <td>2&theta; zakres: 10&ndash; 90 stopni; Rozmiar kroku: 0,008 &</td></tr><tr><td>PL</td><td>Horiba</td><td>Jobin-Yvon HR800</td><td>źródło wzbudzenia: 325 nm UV Laser 20 mW</td></tr><tr><td>symulator słoneczny</td><td>Newport</td><td>91192A</td><td>AM 1.5G</td></tr><tr><td>Precyzyjny analizator parametrów półprzewodników</td><td>Keysight Technologies</td><td>Agilent 4156C</td><td>przemiatanie od -1 do +1 V</td></tr><tr><td>toluen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>108-88-3</td><td>1 mL</td></tr><tr><td>PC71BM</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>609771-63-3</td><td>11,25 mg</td></tr><tr><td>System odparowywania termicznego</td><td>Kao Duen Technology Co., Ltd</td><td>System PVD Kao Duen</td><td>http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product</td></tr><tr><td>HCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>MoO3</td><td>Alfa Aesar</td><td>1313-27-5</td><td>99,50%</td></tr><tr><td>sztabka srebra</td><td>ADMAT Inc.</td><td>brak</td><td>100.00%</td></tr><tr><td>Kontroler osadzania cienkowarstwowego Taśma</td> antykorozyjna <td>INFICON</td><td>XTC</td><td></td></tr><tr><td>(folia poliamidowa)</td><td>3M Taiwan Corporation</td><td>brak</td><td>http://solutions.3m.com.tw/wps/portal/3M/zh_TW/InsulatingTape/home/product/Polyimide/</td></tr> <tr><td>powlekarka spinowa</td><td>Chemat Technology, Inc</td><td>KW-4A</td><td>http://www.chemat.com/chematscientific/KW-4A.aspx</td></tr></tbody></table>

dobrze wyrównane pionowo zorientowane układy nanoprętów zno i ich zastosowanie w odwróconych małocząsteczkowych ogniwach słonecznych

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

Ten manuskrypt opisuje, jak zaprojektować i wyprodukować wydajne odwrócone ogniwa słoneczne, które są oparte na dwuwymiarowej sprzężonej małej cząsteczce (SMPV1) i estrze metylowym kwasu [6,6]-fenylo-C71-masłowego (PC71BM), wykorzystując nanopręty ZnO (NR) hodowane na wysokiej jakości warstwie nasiennej ZnO domieszkowanej Alem (AZO). Wytwarzane są odwrócone ogniwa słoneczne SMPV1: PC71BM z NR ZnO, które rosły zarówno na warstwie nasiennej AZO, jak i przetworzonej zol-żel. W porównaniu z cienką warstwą AZO przygotowaną metodą zol-żel, napylana cienka warstwa AZO wykazuje lepszą krystalizację i niższą chropowatość powierzchni, zgodnie z pomiarami dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) i mikroskopu sił atomowych (AFM). Orientacja ZnO NR wyhodowanych na napylonej warstwie nasiennej AZO wykazuje lepsze wyrównanie pionowe, co jest korzystne dla osadzania się kolejnej warstwy aktywnej, tworząc lepsze morfologie powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc, morfologia powierzchni warstwy aktywnej dominuje głównie nad współczynnikiem wypełnienia (FF) urządzeń. W związku z tym dobrze ustawione NR ZnO mogą być wykorzystane do poprawy zbierania nośników warstwy aktywnej i zwiększenia FF ogniw słonecznych. Co więcej, jako struktura antyrefleksyjna, może być również wykorzystana do zwiększenia zbierania światła przez warstwę absorpcyjną, przy czym sprawność konwersji energii (PCE) ogniw słonecznych osiąga 6,01%, czyli jest wyższa niż ogniwa słoneczne na bazie zol-żelu o sprawności 4,74%.

Warstwowa struktura urządzeń składała się z podłoża ITO/AZO (40 nm)/warstwy ZnO NRs, SMPV1:PC71BM (80 nm)/MoO3 (5 nm)/Ag (150 nm), jak pokazano na Rysunku 1. Generalnie warstwa zarodkowa AZO lub ZnO jest powszechnie stosowana jako warstwa transportu elektronów (ETL) w urządzeniach PSC. Poza PSC, urządzenia SM-OPV zazwyczaj mają cieńszą warstwę aktywną, co jest ograniczone krótszą drogą dyfuzji8. Dlatego, aby dalej...

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

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Ogólnym celem niniejszych badań jest obserwacja efektów optycznych i elektrycznych w małocząsteczkowych ogniwach słonecznych z wykorzystaniem dobrze uporządkowanych, zorientowanych pionowo nanostruktur prętowych tlenku cynku. Procedurę wzrostu nanostruktur prętowych zaprezentuje Shang-Hsuan Wu, asystent badawczy z naszego laboratorium. Widhya Budiawan, doktorantka, zaprezentuje proces wytwarzania i pomiaru urządzenia.Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie pozyskiwania energii, takie jak sposób zwiększenia wydajności ogniw i organicznych urządzeń fotowoltaicznych. Główną zaletą tej techniki jest fakt, że proces ten jest bardzo tani i wysoce kompatybilny z większością urządzeń elektronicznych. Należy zgromadzić materiały do przygotowania podłoży.Należy przygotować sonikator oraz źródła wody dejonizowanej, acetonu, etanolu i izopropanolu. Należy również przygotować taśmę antykorozyjną oraz kąpiel w kwasie solnym. Po uzyskaniu podłoża można rozpocząć pracę.Ta podłoża z tlenku indu i cyny ma wymiary około 1,5 centymetra kwadratowego. Należy nakleić taśmę antykorozyjną, aby utworzyć kwadrat na jednej z jego stron. W tym momencie podłoże należy umieścić w kwasie solnym w celu wytrawienia.Po 15 minutach wyjmij podłoże. Przed kontynuowaniem procedury usuń taśmę antykorozyjną z podłoża. Następnie umieść podłoże w zlewce z wodą dejonizowaną.Przenieś zlewkę do sonikatora i rozpocznij sonikację. Po 30 minutach.

well-aligned-vertically-oriented-zno-nanorod-arrays-their-application

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

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

Opisujemy technikę nanoformowania, która pozwala na tanie wzorowanie na nanoskali funkcjonalnych materiałów, stosów materiałów i całych urządzeń. Nanoformowanie może być wykonywane na dowolnym zestawie nanoimprintingu i może być stosowane do szerokiej gamy materiałów i procesów osadzania.

Nanoformowanie materiałów funkcjonalnych, wszechstronna metoda komplementarnej replikacji wzoru do nanoimprintingu

Przedstawiamy prostą metodę wytwarzania ultrawysokiej gęstości pionowo uporządkowanych małocząsteczkowych nanodrutów organicznych. Metoda ta pozwala na syntezę złożonych, heterostrukturalnych hybrydowych geometrii nanodrutów, które można niedrogo hodować na dowolnych podłożach. Struktury te mają potencjalne zastosowania w elektronice organicznej, optoelektronice, detekcji chemicznej, fotowoltaice i spintronice.

Układ ultrawysokiej gęstości pionowo ustawionych małocząsteczkowych nanodrutów organicznych na dowolnych podłożach

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

Opisana jest realna metodologia oparta na druku transferowym, mająca na celu wprowadzenie plazmonicznych nanostruktur metalowych do ogniw słonecznych.  Wykorzystując nanofilarowe stemple poli(dimetylosiloksanowe), uporządkowany układ nanodysków oparty na Ag zintegrowano ze standardowymi uwodornionymi mikrokrystalicznymi ogniwami słonecznymi Si, co doprowadziło do poprawy wydajności urządzenia dzięki plazmonicznemu pułapkowaniu światła.

Integracja nanostruktur srebra zatrzymujących światło w uwodornionych mikrokrystalicznych krzemowych ogniwach słonecznych za pomocą druku transferowego

Przedstawiono jednoetapową metodę wytwarzania w celu uzyskania samodzielnej podwójnej heterostruktury epitaksjalnej. Podejście to może doprowadzić do osiągnięcia pokrycia ZnO o większej gęstości liczbowej niż w przypadku pojedynczej heterostruktury epitaksjalnej, co doprowadzi do powstania nanogeneratora piezoelektrycznego o zwiększonej wyjściowej wydajności elektrycznej.

Przygotowanie podwójnej heterostruktury epitaksjalnej nanopręta ZnO/grafenu/nanopręta ZnO dla nanogeneratora piezoelektrycznego za pomocą podgrzewania hydrotermalnego

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

Tutaj przygotowujemy i charakteryzujemy nowe, drzewiaste, hierarchiczne nanostruktury ZnO/CdSSe, gdzie gałęzie CdSSe rosną na pionowo ustawionych nanodrutach ZnO. Powstałe w ten sposób nanodrzewa są potencjalnym materiałem do konwersji energii słonecznej i innych urządzeń optoelektronicznych.

Synteza hierarchicznych nanodrzew heterostrukturalnych ZnO/CdSSe

Obliczenia wykonane przez wiedeński pakiet symulacyjny Ab initio mogą być wykorzystane do identyfikacji wewnętrznych właściwości elektronicznych materiałów w nanoskali i przewidywania potencjalnych fotokatalizatorów rozszczepiających wodę.

Wyrównanie pasma sondy typu II w jednowymiarowych heterostrukturach van der Waalsa przy użyciu obliczeń opartych na pierwszych zasadach

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

Tutaj opisujemy metody mikrofabrykacji pionowo ustawionych nanowłókien węglowych (VACNF), przenoszenia VACNFów na elastyczne podłoża i stosowania VACNFów zarówno na sztywnych, jak i elastycznych podłożach do roślin w celu dostarczania biomolekuł i barwników.

Stosowanie pionowo ustawionych układów nanowłókien węglowych na sztywnych lub elastycznych podłożach do dostarczania biomolekuł i barwników do roślin

Poznaj metodę wzrostu nanoprętów ZnO do odwróconych ogniw słonecznych z efektywnością 6,01%. Technika ta oferuje niskie koszty produkcji i zwiększa wydajność fotowoltaiki organicznej.

Dobrze wyrównane pionowo zorientowane układy nanoprętów ZnO i ich zastosowanie w odwróconych małocząsteczkowych ogniwach słonecznych (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów