Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

3D-печать камеру для органических оптоэлектронных устройств деградации тестирование

7.4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/56925

⸱

10 августа 2018 г.

 ,  ,  , 
1Department of Engineering Physics, McMaster University, 2Department of Physics, Engineering Physics and Astronomy, Queen's University

В этой статье

Краткое содержание

Здесь мы представляем протокол для проектирования, производства и использования простой, универсальный 3D-печати и контролируемой атмосферы камеры для оптических и электрических характеристик воздуха чувствительных органических оптоэлектронных устройств.

Аннотация

В этой рукописи, мы наметим производство небольшой, портативный, простой в использовании атмосферных камеры для органических и перовскит оптоэлектронных устройств, с помощью 3D-печати. Как эти типы устройств чувствительны к воздействию влаги и кислорода, такая камера может помочь исследователей в характеризующих свойства электронных и стабильности. Палата предназначен для использования в качестве временного, многоразовые и стабильной среды с контролируемых свойств (включая влажность, введение газа и температуры). Он может использоваться для защиты воздуха чувствительных материалов или подвергать их загрязнителей в контролируемым образом для исследования деградации. Характеризовать свойства камеры, мы приводим простой процедуры для определения скорости передачи водяного пара (СПВП) с помощью относительной влажности как измеряется датчиком стандартной влажности. Эта стандартная операционная процедура, с помощью плотность заполнения 50% полимолочной кислоты (НОАК), приводит к камере, который может использоваться для недель без значительной потери свойств устройства. Универсальность и простота использования камеры позволяет ему быть адаптированы к любой характеристика состояние, которое требует компактный контролируемой атмосферы.

Введение

Органические и перовскит оптико-электронных приборов, солнечных батарей и светоизлучающие диоды на основе π-сопряженных полупроводниковые органических молекул и галогениды organometal являются быстро развивающейся области исследований. Органические светоизлучающие диоды (OLEDs) уже основных технологических элементов освещения и отображает1, и органических фотогальванических начали для достижения эффективности, которые делают их конкурентоспособными с аморфного кремния2. Последние быстрое развитие на основе перовскита устройств для поглощения света и светоизлучающих приложений3,,45 свидетельствует о том, что лоу кост, легко обрабатываемых устройства, вероятно, скоро найти широкое развертывание. Однако все эти технологии страдают от чувствительности атмосферных загрязнителей, особенно влаги и кислорода, что ограничивает их эффективной жизни6,,78,9.

Для исследователей, изучение таких систем может быть полезно иметь камеру адаптируемых, easy-to-use, портативные и многократного использования для защиты таких чувствительных материалов или подвергать их загрязнителей в контролируемым образом10,11. Хотя это можно использовать для описания воздуха чувствительных устройств бардачком, эти крупные, дорого и фиксированной местонахождение, инертных средах могут быть несовместимы с широкий спектр характеристик, которые могут потребоваться. Чтобы обеспечить портативный альтернативных, Риз и др. 10 предложил небольшую камеру металлических основанные на стандартный вакуумный фланец, подходит для электрических и оптических характеристик органических устройств. Мы адаптировали этот дизайн, что делает его дешевле и более универсальным, с помощью 3D-печати для производства компонентов, камеры. Использование 3D-печати, а не механической обработки, позволяет быстрое и экономичное внести изменения образца или экологических требований при сохранении утилита базовой конструкции. В этот вклад мы описать процедуру сделать такой камеры и использовать его для извлечения вольт амперных характеристик органических диод устройства.

Хорошая герметизация органических и перовскит устройства должны иметь WVTRs 10-3 - 10-6 г/м2/день для долгосрочных устройство стабильности12,13, обеспечить мало попадания воды в органических устройство даже в очень суровых условиях. Поскольку эта палата призвана быть контролируемой среде для тестирования целей, а не долгосрочного хранения или инкапсуляция метод, требования к эффективной палата не столь строго. Камеры должны быть в состоянии поддерживать свойства устройства в разумные сроки для выполнения характеристику экспериментов. Стандартная операционная процедура использования пла приводит в камеру, которая может использоваться для нескольких дней или даже недель со встроенным газа потоком, без значительной потери свойств устройства.

Изменение материалов, или даже форму и размер тела камеры может существенно повлиять на проникновения загрязняющих веществ из воздуха в камеру. Таким образом попадания влаги и кислорода должно тщательно контролироваться для каждой конструкции определить эффективность камеры. Мы, Кроме того для изготовления камеры, наброски простую процедуру для определения СПВП камеры, использование коммерчески доступных влажности Датчик, чтобы установить сроки для использования камеры для экспериментов.

Такой простой, но универсальный камеры для нескольких типов экспериментов позволяет выполняться. Они могут выступать в качестве инертной атмосфере сред за бардачком, подходит для электрических и оптических характеристик через порты электрические проходной и окна. Их мобильность позволяет им использовать стандартные электрические характеристики оборудования вне лаборатории, где они были изготовлены, который является полезным циклического испытания на надежность14 или получить Сертифицированный измерения устройства производительность15. Эти камеры также являются особенно полезными для изучения последствий введения загрязняющих веществ для контролируемых деградации тестов, с простыми изменениями. Использование 3D печати позволяет значительного и быстрого приспособляемость для изменения устройства макетов, размеры, или требования к тестированию.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1 3D печати палата частей

Примечание: Все Подготовка принтера, параметры программного обеспечения «срез» и печати параметры были характерных для принтера, указанных в Таблице материалов. Существует широкий спектр 3D принтеры, каждое с их собственным комплектом этапы подготовки и оптимальных параметров. Существует также широкий спектр цветов, возможно для полимерные нити, используемые для печатных частей. Не требуется использовать тот же пластик для каждой части.

  1. Выберите соответствующие файлы .stl на основе конфигурации желаемого камеры.
    Примечание: Эти настройки подробно описаны в Рисунок 1, наряду с сборочному одной конфигурации полный камеры.
  2. Настройка нарезки программное обеспечение для преобразования файлов .stl для .gcode файлов, которые будут читать принтер.
    1. Скачайте нарезки программное обеспечение, перечисленное в Таблице материалов.
    2. Выберите принтер в использование путем перехода к другим и найти принтер в использовании.
    3. Перейдите к настройки > принтер > Управление принтерами > Параметры машины и изменить настройки, как показано на рисунке 2.
  3. Преобразуйте файл .stl в .gcode файл с параметрами желаемого пользователя с нарезки программным обеспечением.
  4. Сохраните файл преобразуется .gcode на SD карту и вставьте ее в 3D-принтер.
  5. Подготовьте 3D-принтер для использования.
    1. Обложка печати кровать с голубой липкой лентой. Убедитесь, что есть без разрезов, пузырьки воздуха или неровных поверхностей, запустив объекта тип кредитной карты на поверхности.
    2. Уровень кровати принтер, если необходимо. Этот метод отличается один принтер и может быть исследован.
  6. Перейдите к печати с SD-карты на дисплее 3D принтера и выберите нужный файл.
    Примечание: Принтер будет, во-первых, нагревают его кровать и сопла, а затем начнется печать.
  7. Повторите шаги 1.3-1.6 для каждой части быть напечатаны.

figure-protocol-1
Рисунок 1: таблица конфигурации с видом взорвалась испытательной камеры. () Эта таблица показывает .stl файлы для различных конфигураций камеры. Строки показывают 3D-визуализации схемы вариантов на каждую часть камеры для печати. Столбцы показывают необходимые детали для завершения одной камеры. Обратите внимание, что палата будет иметь либо в нижней или нижней камере с портами газ, не так. (b) этой панели отображаются взорвался CAD печатных камеры для конфигурации теста IV 4-пикселей. Обратите внимание, что кольцо, органических устройство и прокладка KF50-центрирование 3D печати. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-protocol-2
Рисунок 2: параметры 3D принтера. Это скриншот параметры требуется машина нарезки программного обеспечения для создания 3D-печати частей для камеры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

2 Верхняя палата Ассамблеи

  1. Добавить с резьбовыми отверстиями в верхней палате (см. Рисунок 3b для получения информации о том, как применять резьбовых вставок).
    1. 4 отверстия выстукивать 0,404 см в диаметре (размер 21 Империал) на глубину 0,397 см (5/32) в 4 отверстия в нижней части печатных верхней палаты (см. рис. 1a).
    2. Поместите латуни конические резьбовые вставки с размер резьбы #4-40 (0,248 см в диаметре) в просверленное отверстие меньшего диаметра, вниз.
    3. Поверните на паяльники. При нагревании до 330-350 ° C, нажмите клавишу наконечник паяльника с резьбовыми отверстиями и применять Номинальное давление как вставка нагревает пластиковых позволяют ему скользить в подготовленные отверстия. Держите давление (обеспечение которое Вставка движется прямо вниз) до верхней грани вставки и нижней лицом верхней палаты являются около 1 мм друг от друга.
    4. Слегка нажмите на край набрасывания против верхней грани вставки, в то время как пластик еще горячий, чтобы убедиться, что это заподлицо с нижней лицом верхней палаты. Разрешить 1 мин для пластиковых остыть перед продолжением.
    5. Обеспечить выравнивание вставок, поместив стопорное кольцо через insert и проверку, чтобы увидеть, если отверстия линии. Смотрите Рисунок 3 c.
    6. Повторите шаги 2.1.2 - 2.1.5 для всех 4 вставок.
  2. Вставить и нажмите Размер-116 бутил уплотнительное кольцо в круговой паз в нижней части верхней палаты.
  3. Положите Органические устройство поверх уплотнительное кольцо (см. Рисунок 4 для деталей узоры 2 возможных пикселей).
    Примечание: Один органических устройство может состоять из ряда отдельных диодов, которые могут быть измерены независимо друг от друга. Они называются «Пиксели». Шаблоны на рисунке 4 представляют ориентации органических устройства, как он должен быть помещен в верхней палате. Паз на стороне камеры должно быть слева от органических устройство (4-пикселей) или ниже органических устройство (6-пикселей) (по отношению к ориентации знаки на узоры на рис. 4).
  4. В среде с бардачком закрепите кольцо верхней камере путем завинчивания четыре винта потока 4-40 (0,248 см в диаметре, 0.478 см в длину) через стопорное кольцо в резьбовых вставок. Нажмите клавишу устройства между стопорное кольцо и уплотнительное кольцо. Крайняя осторожность, чтобы не трещины устройство путем завинчивания винтов постепенно, идя одной восьмой повернуть каждый проход.
    Примечание: Чтобы гарантировать достаточное уплотнение, убедитесь, что кольцо прижимается устройства все вокруг с 15-25% сжатия.

figure-protocol-3
Рисунок 3: Монтаж верхней палаты. () Эта группа показывает разобранного верхняя камера 4-пикселей. (b) Эта группа показано приложение с резьбовыми отверстиями в верхней камере с помощью паяльника. (c) Эта панель показывает компоненты частично собраны лучшие камеры показаны выравнивание стопорное кольцо в верхней палате (Обратите внимание, что кольцо и винты не отображаются для ясности). Различные цвета PLA пластмассы были использованы для печати разных частей; они не влияют на производительность камеры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-protocol-4
Рисунок 4: возможные устройства Пиксельные узоры для макета ПИН. Эти панели показывают расположение органических солнечных батарей или светодиод устройство, используемое для обозначения позиции контактный штырь для () 4-пиксель и (b) 6-пиксель IV тест камеры конфигурации. Каждый пиксель нумеруется с ссылкой на ориентацию знаков (зеленые звезды) для их правильного размещения в камере. Черные и красные круги представляют катод и анод контактов (то есть, pin-позиций), соответственно. Обратите внимание, что для конфигурации 6-пиксель, Топ два пикселей замаскированы открытия в верхней камере и не пронумерованы как только четыре пикселей могут быть проверены в условиях освещения или выбросов. (c) Эта группа показывает ориентацию 6-пикселя устройства по отношению к 6-пиксель нижней палаты с позиции ПИН указывается. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

  1. Оставьте собраны лучшие камеры в среде бардачком ≥ 24 h разрешить любой влаги всасывается палатой вырваться из материала. Продолжите выполнение шага 3 во время ожидания.

3. Ассамблея нижней палаты

Примечание: Только следуйте шаг 3.1 Если требуется настройка с нижней палаты с портами потока газа.

  1. Добавьте нажмите Подключить пневматические соединителей для потока инертного газа в нижней камере с портами потока газа (см. Рисунок 5).
    1. С помощью крана национальной резьбы трубы (ДНЯО) размером в 1/8 с рукой T-гаечный ключ, коснитесь оба отверстия, расположенные на стороне в нижней камере с портами потока газа. Обеспечить, чтобы отверстие, чтобы задействовать вертикальных и камеры надежно удерживается на месте, место под крана в отверстие.
    2. Используя T-ключ к крану, медленно поверните ключ по часовой стрелке, обеспечение, что остатки водопроводной вертикальных и выстроились вверх с отверстием как потоки образуются. Каждый 5 поворачивает, поверните ключ по часовой стрелке один полный повернуть и затем поверните еще 5 поворачивает, повторяя до тех пор, пока поток вырезается в нижней части отверстие.
    3. Обернуть тефлоновую ленту вокруг 2-пневматические push подключение разъемов, упаковочная лента, по часовой стрелке вокруг нити (при просмотре для установки сверху, как он вкручивается в) 2 x.
      Примечание: Для получения дополнительной информации, пожалуйста, обратитесь к руководство разговоров машинистов.
    4. Вкрутите пневматический разъемы в резьбовых отверстия, используя гаечный ключ, чтобы затянуть их. Будьте осторожны не перетягивайте и трещины пластик.
    5. Примените низкого давления эпоксидной вокруг сидящего арматуры. На кусок фольги используйте палку эскимо смешать 2-часть базы смолы с отвердителем часть 1 (оба включены). Эта смесь является эпоксидной смолы.
    6. С помощью зубочисток, нанести слой эпоксидной смолы в и вокруг пространство между нижней палаты с портами потока газа и фитингов. Разрешить эпоксидной сидеть на 1-2 ч для смола затвердеть при 25 ° C. Для полного отверждения, разрешите эпоксидной на отдых в течение 24 ч при 25 ° C. Убедитесь, что набор смолы белый и прочную отжимано.
      Предупреждение: Отвердитель эпоксидных и эпоксидной смолы вызывают ожоги и раздражение глаз и кожи. Эпоксидной может вызвать аллергические кожные или дыхательных реакции. Это может вызвать раздражение дыхательных путей. Это может быть вредным, если всасывается через кожу или проглатывания. Обеспечить достаточную вентиляцию и избегать любого контакта с кожей и одежда. Не дышать в парах. Носите защитные очки и перчатки при обработке эпоксидной смолы.
    7. Подсоедините пневматический push подключение с ручным push подключение клапаны с 2 см кусочки тефлоновой трубопровода. Диаметр труб должен соответствовать то, что требуется соединитель push подключение используется.

figure-protocol-5
Рисунок 5: собраны камеры с портами газ. Эта панель показывает полностью смонтированные камеры, включая нижнюю камеру с портами газ. Порты push подключение газа, встроенных в имеющиеся отверстия в камере прикреплены к трубы с клапанами контроля потока газа для управления введения газа. Обратите внимание, что контакты опущены для ясности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

  1. Добавить электрические контакты в нижней камере для текущего измерения напряжения (IV) (см. рис. 6).
    1. Вставьте 6-7 мм узкий конец ПОГО ПИН в женский конце Кубок припой. Сочетание этих 2 частей известен как контакт PIN-код. С помощью припоя, помогая руками, приостановите обе части контакт pin горизонтально.
    2. Поверните на паяльники. При нагревании до 330-350 ° C, сенсорных железа в регионе связи между ПОГО pin и припой Кубок.
    3. По-прежнему Касаясь железа в область, нажмите припой в области связи. Если он достаточно подогревом, припой расплавится. Убедитесь, что есть тонкий слой припоя, охватывающих район между двумя частями весь путь вокруг внешний контакт PIN-код. Убедитесь, что припой гладкая с не шишки. Смотрите Рисунок 6b.
    4. Вставьте контакт pin 1 отверстия в нижней части нижней палаты. Сдвиньте контакт PIN-код, так что 2,2 см конец Кубок припой торчащий из нижней части нижней палаты.
      Примечание: Кубок припой должен торчат нижней части нижней палаты, в то время как пого PIN-код должен быть к внутри в нижней камере.
    5. Для герметизации, охватывают регион, где контакт PIN-кода был вставлен в пластик с низкого давления для применения в вакуумной эпоксидной. На кусок фольги используйте палку эскимо смешать 2-часть смолы с отвердителем часть 1 до тех пор, пока смесь появится единообразного.
    6. С помощью зубочистки, применяют эпоксидные вокруг контакт pin и отверстие, чтобы исключить возможность попадания воздуха. Разрешить 1-2 ч для смола затвердеть при 25 ° C. Для полного отверждения, разрешите эпоксидной на отдых в течение 24 ч при 25 ° C. Убедитесь, что набор смолы белый и прочную отжимано.
      Предупреждение: Отвердитель эпоксидных и эпоксидной смолы вызывают ожоги и раздражение глаз и кожи. Эпоксидной может вызвать аллергические кожные или дыхательных реакции. Это может вызвать раздражение дыхательных путей. Это может быть вредным, если всасывается через кожу или проглатывания. Обеспечить достаточную вентиляцию и избегать любого контакта с кожей и одежда. Не дышать в парах. Носите защитные очки и перчатки при обработке эпоксидной смолы.
    7. Повторите шаги 3.2.1 - 3.2.6 для добавить правильное количество контакты в нижней камере для заполнения отверстий.
  2. Поместите собрал нижнюю камеру в среде с бардачком и оставить его в течение 24 часов.
    Примечание: Это позволит любой влаги всасывается палатой вырваться из материала.

figure-protocol-6
Рисунок 6: полный, собрал нижнюю камеру. () Эта группа показывает собрал нижнюю камеру для конфигурации теста IV 4-пикселя с контакты, сидящих с использованием низкого давления для применения в вакуумной эпоксидной. Коричневый уплотнительное кольцо (KF50)-проставочные кольца прокладки используется для обеспечения обтягивающие с верхней палатой. (b) Эта группа показывает припой Кубок и ПОГО PIN-код после пайки. (c) Эта группа показывает крупный набор эпоксидной, показаны правильные Гостиный контакт PIN-код в нижней палате отверстия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

4 окончательная сборка

Примечание: Эта Ассамблея должно быть сделано в среде бардачком, после того как собраны верхней и нижней палаты были внутри бардачком ≥ 24 h.

  1. Прокладка KF50-центрирование можно приложите в нижней камере, как показано на рисунке 6.
  2. Место верхней палаты в нижней камере, с гладкой стороной вверх верхней палаты и совместите вырезы на обе части камеры для обеспечения надлежащего контакта с органическими устройством. Смотрите Рисунок 1 для представления взорвался весь камеры.
  3. Закрепите части 2 камеры, вместе с помощью зажима KF50.
    1. Расстегните wingnut на зажим и поместите зажим вокруг края камеры комбинированных нижней и верхней палаты.
    2. С помощью вставки Рисунка 7 для четкого представления, твист wingnut, насколько он может пойти для крепления затвора, обеспечивая герметичное уплотнение вокруг 2 половины камер. Отпуск в зале завершенных в бардачком до программного обеспечения был настроен как описано в шаге 5.

figure-protocol-7
Рисунок 7: собран, полный тест камеры. () Эта группа показывает полностью собранный 4-пиксель IV испытательную камеру с литой KF50 зажим, обеспечивая плотное прилегание между нижней и верхней палатой. Врезные показывает другой угол KF50 зажим, закрыт в положении максимальную герметичность. (b) этой панели показана сборка верхней камеры 4-пикселя с стопорное кольцо (Обратите внимание, что кольцо уже закреплено в верхней палате). Другие конфигурации камеры собираются таким же образом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

5. проведение IV измерения отдельных точек на устройстве

Примечание: В этом разделе описывается процедура, используемая для создания данных, показано в Представитель результаты. Источник измерения единица (СМУ) и Совет испытание силы вставки ноль (ZIF) используется, перечислены в Таблице материалов. Однако может использоваться любой метод подключения камеры к СМУ для сбора данных о ток напряжение. Все шаги IV измерения проводились на машине Windows. «Пиксель» относится к диода на органических устройства.

  1. Загрузите и установите предоставляемых IDE Python.
  2. Подключите кабель BNC СМУ 1 канал, расположенный на СМУ ZIF тест Совету.
  3. Подключите источник питания к СМУ и подключите его к компьютеру через кабель USB 2.0.
  4. Идентифицировать правильный идентификатор порта/последовательный порт COM, который соответствует подключенного СМУ.
    1. Для устройств Windows проверьте какой порт COM соответствует подключенных СМУ в Диспетчере устройств. Принять к сведению номер COM.
  5. Откройте сценарий Python BasicIV.py .
  6. Вставьте в указанной строке кода в BasicIV.py COM-порт (Windows), как показано на рисунке 8.
    Примечание: По умолчанию, программа будет выводить данные в текущем рабочем каталоге.

figure-protocol-8
Рисунок 8: мера IV в Python. Это снимок экрана скрипта Python BasicIV.py с COM порт местоположение указано. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

  1. В СМУ переключатель диапазона с надписью «2», расположенный вблизи СМУ 1 канал в положение ON . Смотрите Рисунок 9b.
  2. Удалите полностью смонтированные камеры из среды бардачком.
  3. Устранить связь между контакты и Совет ZIF тест, с помощью метода выбора (см. Рисунок 9).
    Примечание: Для этой установки, Пользовательский адаптер было сделано для преодоления связь между ZIF тест Совет и контакты при выполнении измерений IV. Этот метод может меняться, поскольку соединения являются достаточными и добавить незначительное сопротивление.
  4. Переключитесь землю pin катода и анода контактный BNC для только 1 пиксель в то время, обеспечение и остальные из них включены OFF.
  5. Запустите BasicIV.py.
    Примечание: Когда завершения измерения, файлы результатов и участок V0против я0 будет выпускаться в пути к ранее выбранному файлу.
  6. Повторите шаги 5.10 и 5.11 для каждого пикселя на устройстве с помощью переключателей на пиксель, показанный на рисунке 9 для измерения IV для каждого пикселя.

figure-protocol-9
Рисунок 9: Установка измерения IV. () Эта группа показывает полностью смонтированные камеры соединен с нулевым усилием сочленения (ZIF) тест Совет и источник единицы измерения (СМУ) для тестирования IV измерение. (b) Эта группа показывает диапазон переключатель «2» установить в положение ON правильно подключить устройство к СМУ для измерения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

6. сборка камеры для тестирования СПВП

  1. Добавьте влажности внутреннего воздуха Датчик СПВП испытательную камеру для определения СПВП.
    1. Припой 3 провода датчика влажности внутреннего воздуха, как показано на рис. 10 c: 5 V (красный), Земля (зеленый) и данные (желтый). Убедитесь, что они имеют достаточную длину (примерно 15 см).
    2. Кормить внутренней влажности датчик провода через отверстия в нижней части нижней палаты СПВП теста.
    3. С помощью зубочисток, примените низкого давления эпоксидной вокруг провода внутри и снаружи в нижней камере, а также любые отверстия. На кусок фольги используйте палку эскимо смешать 2-часть смолы с отвердителем часть 1 до тех пор, пока смесь появится единообразного.
    4. Примените эпоксидный вокруг провода и отверстие, чтобы исключить возможность попадания воздуха. Разрешить 1-2 ч для смола затвердеть при 25 ° C. Для полного отверждения, разрешите эпоксидной на отдых в течение 24 ч при 25 ° C. Убедитесь, что набор смолы белый и прочную отжимано.
      Предупреждение: Отвердитель эпоксидных и эпоксидной смолы вызывают ожоги и раздражение глаз и кожи. Эпоксидной может вызвать аллергические кожные или дыхательных реакции. Это может вызвать раздражение дыхательных путей. Это может быть вредным, если всасывается через кожу или проглатывания. Обеспечить достаточную вентиляцию и избегать любого контакта с кожей и одежда. Не дышать в парах. Носите защитные очки и перчатки при обработке эпоксидной смолы.
  2. Повторите шаг 2, чтобы собрать верхняя камера, замена устройства с кусок стекла, тот же размер и толщина как устройство, которое будет ограждающих палата.
    Примечание: Если верхняя палата уже собрана, то она может использоваться для этой цели. Поскольку устройство не измеряется, чтобы имитировать условия устройства, кусок стекла используется для герметизации оптических открытия верхней палаты.
  3. Оставьте тест нижней палаты, собранный верхней палаты и KF50-центрирующее кольцо разобранные в кислород- / свободной влаги окружающей среды (бардачком) за 24 ч для обеспечения первоначального состояния внутреннего относительной влажности 0%.
  4. Повторите шаг 4 для полностью собрать камеры построены для измерения СПВП внутри бардачком, как показано на рисунке 10А.

figure-protocol-10
Рисунок 10: влажность тестирование установки. () Эта панель показывает полностью собранный СПВП тест камеры подключены к внутренней и внешней DHT22 датчики влажности с помощью макетной плате перемычку в микроконтроллер. (b) Эта группа показывает DHT22 датчик влажности внутри СПВП теста дно камеры. Обратите внимание, что провода подаются через в нижней камере и удерживаются на месте с эпоксидной низкого давления. (c) Эта группа показывает схематическое изображение внутренней и внешней влажности Датчик DHT22 и микроконтроллер Совет схема с использованием одного макета (для удобства). Датчик подключен к штифтам микроконтроллер «5 V» (красный) и «Земля» (зеленый) для подачи питания на датчик. Выходные данные от датчика (желтый) подключается к булавки в «DIGITAL» [2 для внутреннего датчика (INT)] и 4 для внешнего датчика (EXT) с 10 kΩ резистор. Врезные показывает DTH22 датчик с проводкой правильный ПИН-код: 5V (красный), Земля (зеленый) и данные (желтый). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

7. проведение измерения влажности для определения СПВП

  1. Скачать программное обеспечение платы микроконтроллер и любого Python 2.7.12 IDE на совместимый компьютер.
  2. Откройте файл Python Run_WVTR_Test.py.
  3. Подключите в микроконтроллер к компьютеру через кабель USB A-B.
  4. Установка библиотеки, чтобы разрешить вывод данных в электронную таблицу.
  5. Повторите шаг 5.4 для определения COM количество подключенных микроконтроллера. Скопируйте и вставьте его в код Python, как показано на рисунке 11А.
  6. Определить нужный путь для необработанных данных таблиц и ввести его в код Python, как показано на рисунке 11А.
  7. Откройте файл микроконтроллер ARDUINO_HUMIDITY_TESTS.ino.
  8. На вкладке инструменты выберите соответствующий микроконтроллер в Совет. На вкладке инструменты снова, выберите порт, как определено в шаге 7.5.
  9. Проверить и загрузить код микроконтроллера для микроконтроллера, нажав на значок в верхнем левом углу окна, как показано на Рисунок 11б.
  10. Провод цепи, как показано на рис. 10 c; Подключите 5 V (красный), молотый (черный) и сигнал (желтый) провода внешних датчика влажности (EXT) в их соответствующих местах расположения. Внутренний датчик (INT) опустите до шага 7.12, так как он расположен в зале завершено, как показано на Рисунок 10b.
  11. Удаление собраны камеры с бардачком.
  12. Немедленно провода внутреннего датчика в камере микроконтроллер Совету, как показано на рис. 10 c.
  13. Запустите сценарий Python и следуйте инструкциям, которые появляются в консоли Python.
    1. Введите материал камеры.
    2. Введите продолжительность в часах. Кронштейн на номер с подчеркивания. Например если 6 h, затем введите «_6_».
      Примечание: Тест следует начать и создать .xlsx файлов в папке путь, указанный в сценарии после завершения теста. Не позволяют датчики отключиться от установки. Если это произойдет, необходимо перезапустить тест. Код микроконтроллера для измерения СПВП была адаптирована из программы по умолчанию, предоставляемый поставщиком. Python кода, который выполняется измерение IV был адаптирован от кода, поставляемых изготовителем платы тест ZIF.

figure-protocol-11
Рис: скриншот скорость передачи водяного пара. Эти панели показывают () снимок экрана скрипта Python Run_WVTR_Test.py с (b) COM порт расположение указано. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Ток напряжение измерения:

Эта камера предназначена для тестирования воздуха чувствительных диод устройства, например органической или перовскита солнечных батарей или светоизлучающих диодов. Она может выступать как многоразовые, временные инкапсуляции или как метод введения загрязняющих веществ для тестирования контролируемых деградации. Плотность тока высоковольтные (СП) кривых, показанный здесь были измерены с...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Важнейшие шаги в воссоздании этот эксперимент включают печать камеры, чтобы избежать трещин, разрывов или бедных в заполнения характеристики, которые могут уменьшить СПВП, герметизации камеры для предотвращения любого проникновения влаги и кислорода, затянув зажим KF50 для достичь полной герметизации между верхней и нижней палат, с помощью вакуум номинальная низкого давления эпоксидной вокруг контакты или любой проходные соединители для предотвращения любой утечки и создание уплотнительной прокладки между образцом и верх...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

Авторы признают, Питер Jonosson и Лионе новых медиа центр для 3D-печати палат. Это исследование было поддержано 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123, МакМастер Дин из инженерной студентов летних исследований награду и Undergraduate исследований возможностей программы.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
НАСТОЛЬНЫЙ 3D-ПРИНТЕР ORION DELTA RTPSeeMeCNC87999известен в отчете как: 3D-принтер
1,75 мм PLA FilamentSeeMeCNC50241известен в отчете как: PLA
Somos® Камерный сомос WaterShed XC 11122напечатан в Custom Prototypes, Торонто.https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html
известен в отчете как: Водостойкий полимер
CURACURAhttps://ultimaker.com/en/products/cura-software
Известен в отчете как: программное обеспечение для нарезки
Паяльник с 600&� F наконечникWellerWTCPT
Xtralien X100 Источник измерительного устройстваOssilaE561известный в отчете как: Тестовая плата SMU
ZIF для пиксельных анодных подложекOssilaE221известный в отчете как: Нулевая сила врезания/Тестовая плата ZIF;
BNC Кабель
Generic USB A - B
Generic USB A - Micro
# 12 Уплотнительное кольцоИсточник unkown
Известен в отчете как: уплотнительное кольцо
116 Бутиловое уплотнительное кольцоGlobal Rubber Products116 VI70Куплено в магазине
Известен в отчете как: Уплотнительное кольцо
Стопорное кольцоMcMasterNA3D-печать на собственном производстве
Нижняя камераMcMasterNA3D-печать на собственном производстве
Верхняя камераMcMasterNA3D-печать на собственном производстве
KF50 Литой зажим (алюминий)Курт Дж. ЛескерQF50-200-C
Центрирующее кольцо KF50 (алюминий)Курт Дж.
Sn60 / Pb40 ПрипойMG Chemicals4895-2270
# 4-40 x 3/16 " машинный винтМагазин скобяных изделий
# 4-40 IntThrd Латунный конусный вкладыш для термопластичногокрепежа11125984Крепеж требует аффилированности с компанией / университетом
Известен в отчете как: #4-40 латунная коническая резьбовая вставка
Вакуумное оборудование Varian Torr Seal Высоковакуумное эпоксидноевакуумное оборудование Канада Inc.<сильный>известен в отчете как: эпоксидные щупы низкого давления
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUSMouser Electornics818-S-100-D-3.5-Gизвестный в отчете как: pogo pin Smiths
Interconnect/IDI Contact Probes Емкость паяльной чашкиMouser Electornics818-R-100-SCstrong>известный в отчете как: паяльный стакан
1/4" Тефлоновая трубкаМагазин метизов
тефлоновой лентыМагазин скобяных изделий
1/4" Трубка x 1/8" Наружная резьба NPT Никелированная латунь Push-to-Connect СоединительКрепление442064Не те же, что использовались для этого исследования, но функционально эквивалентны
Известен в отчете как: нажимной пневматический соединитель
1/8" NPT Метчик и Т-образный ключХозяйственный магазин
1/4" трубка Push-to-Connect Ручные клапаныFluidline7910-56-00Известен в отчете как: ручные клапаны
Датчик влажности Adafruit DHT22 (маленький)Digi-Key385Известен в отчете как: внутренний датчик влажности
Adafruit DHT22 Датчик влажности (большой)Digi-KeyИзвестен в отчете как: внешний датчик влажности
Arduino UnoПерчаточный
ящик окружающей среды
10 кОм Резистор
Oscilla Xtralien Scientific Python IDEOscillahttps://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python<чел./> известен в отчете как: Python IDE
< Магазин

Ссылки

  1. Tremblay, J. -F. The rise of OLED displays. Chemical & Engineering News. 94 (28), 30-34 (2016).
  2. Kang, H., et al. Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells: Five Core Technologies for Their Commercialization. Advanced Materials. 28 (36), 7821-7861 (2016).
  3. Jacoby, M. The future of low-cost solar cells. Chemical & Engineering News. 94 (18), 30-35 (2016).
  4. Veldhuis, S. A., et al. Perovskite Materials for Light-Emitting Diodes and Lasers. Advanced Materials. 28 (32), 6804-6834 (2016).
  5. Park, N. -G. Perovskite solar cells: an emerging photovoltaic technology. Materials Today. 18 (2), 65-72 (2015).
  6. Turak, A. Interfacial degradation in organic optoelectronics. RSC Advances. 3 (18), 6188(2013).
  7. Scholz, S., Kondakov, D., Lüssem, B., Leo, K. Degradation Mechanisms and Reactions in Organic Light-Emitting Devices. Chemical Reviews. 115 (16), 8449-8503 (2015).
  8. Jørgensen, M., Norrman, K., Gevorgyan, S. A., Tromholt, T., Andreasen, B., Krebs, F. C. Stability of Polymer Solar Cells. Advanced Materials. 24 (5), 580-612 (2012).
  9. Habisreutinger, S. N., McMeekin, D. P., Snaith, H. J., Nicholas, R. J. Research Update: Strategies for improving the stability of perovskite solar cells. APL Materials. 4 (9), 091503(2016).
  10. Reese, M. O., Sigdel, A. K., Berry, J. J., Ginley, D. S., Shaheen, S. E. A simple miniature controlled-atmosphere chamber for optoelectronic characterizations. Solar Energy Materials and Solar Cells. 94 (7), 1254-1258 (2010).
  11. Gevorgyan, S. A., Jorgensen, M., Krebs, F. C. A setup for studying stability and degradation of polymer solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells. 92 (7), 736-745 (2008).
  12. Park, J. -S. S., Chae, H., Chung, H. K., Lee, S. I. Thin film encapsulation for flexible AM-OLED: a review. Semiconductor Science and Technology. 26 (3), 034001(2011).
  13. Ahmad, J., Bazaka, K., Anderson, L. J., White, R. D., Jacob, M. V. Materials and methods for encapsulation of OPV: A review. Renewable & Sustainable Energy Reviews. 27, 104-117 (2013).
  14. Gevorgyan, S. A., et al. Round robin performance testing of organic photovoltaic devices. Renewable Energy. 63, 376-387 (2014).
  15. Osterwald, C. R., Hammond, R., Zerlaut, G., D'Aiello, R. Photovoltaic module certification and laboratory accreditation criteria development. Solar Energy Materials and Solar Cells. 41, 629-636 (1996).
  16. Turak, A., et al. Systematic analysis of processing parameters on the ordering and performance of working poly(3-hexyl-thiophene):[6,6]-phenyl C(61)-butyric acid methyl ester solar cells. Journal of Renewable and Sustainable Energy. 2 (5), 53103(2010).
  17. Qi, B., Wang, J. Fill factor in organic solar cells. Physical Chemistry Chemical Physics. 15 (23), 8972-8982 (2013).
  18. Lu, N., Li, L., Sun, P., Liu, M. Short-circuit current model of organic solar cells. Chemical Physics Letters. 614, 27-30 (2014).
  19. Qi, B., Wang, J. Open-circuit voltage in organic solar cells. Journal of Materials Chemistry. 22 (46), 24315-24325 (2012).
  20. Xue, J., Uchida, S., Rand, B. P., Forrest, S. R. 4.2% efficient organic photovoltaic cells with low series resistances. Applied Physics Letters. 84 (16), 3013-3015 (2004).
  21. Hauch, J. A., Schilinsky, P., Choulis, S. A., Rajoelson, S., Brabec, C. J. The impact of water vapor transmission rate on the lifetime of flexible polymer solar cells. Applied Physics Letters. 93 (10), 103306(2008).
  22. Norrman, K., Madsen, M. V., Gevorgyan, S. A., Krebs, F. C. Degradation Patterns in Water and Oxygen of an Inverted Polymer Solar Cell. Journal of the American Chemical Society. 132 (47), 16883-16892 (2010).
  23. Dameron, A. A., Reese, M. O., Moriconie, T. J., Kempe, M. D. Understanding Moisture Ingress and Packaging Requirements for Photovoltaic Modules. Photovoltaics International. 5, 121-130 (2009).
  24. ASTM International. Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate of Sheet Materials Using Dynamic Relative Humidity Measurement. ASTM E398 - 13. , Available from: https://www.astm.org/Standards/E398 (2013).
  25. Basha, R. K., Konno, K., Kani, H., Water Kimura, T. Water Vapor Transmission Rate of Biomass Based Film Materials. Engineering in Agriculture, Environment and Food. 4 (2), 37-42 (2011).
  26. Kim, N., et al. A correlation study between barrier film performance and shelf lifetime of encapsulated organic solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells. 101, 140-146 (2012).
  27. Reese, M. O., et al. Pathways for the degradation of organic photovoltaic P3HT: PCBM based devices. Solar Energy Materials and Solar Cells. 92 (7), 746-752 (2008).
  28. Kempe, M. D., Reese, M. O., Dameron, A. A. Evaluation of the sensitivity limits of water vapor transmission rate measurements using electrical calcium test. Review of Scientific Instruments. 84 (2), 025109(2013).
  29. Reese, M. O., et al. Consensus stability testing protocols for organic photovoltaic materials and devices. Solar Energy Materials and Solar Cells. 95 (5), 1253-1267 (2011).
  30. Castro, F. Current landscape of standardisation efforts in organic and printed electronics 2015 - a VAMAS review. , National Physical Laboratory. Available from: https://www.researchgate.net/publication/278035615_Current_landscape_of_standardisation_efforts_in_organic_and_printed_electronics_2015_-_a_VAMAS_review (2015).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

3Dtransmissionspogo pins
3D-печать камеру для органических оптоэлектронных устройств деградации тестирование
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.