Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Engineering

Ambient Fremgangsmåte for fremstilling av en ionisk Lukket Carbon Nanotube Common Cathode i Tandem organiske solceller

doi: 10.3791/52380 Published: November 5, 2014

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Polymer halvledere er de ledende organiske fotovoltaiske (OPV) materialer på grunn av høy absorptivity, gode transportegenskaper, fleksibilitet og kompatibilitet med temperaturfølsomme underlag. OPV enhets makt konvertering effektivitet, η, har hoppet betydelig de siste årene, med encellete effektivitet så høyt som 9,1% 1, noe som gjør dem et stadig mer levedyktig energiteknologi.

Til tross for de forbedringer i η, de tynne optimale aktive lags tykkelser av enhetene begrense lysabsorpsjon og hindrer pålitelig fabrikasjon. I tillegg er den spektrale bredde for lys absorpsjon av hver polymer begrenset i forhold til uorganiske materialer. Paring polymerer av ulik spektralfølsomhet omgår disse vanskelighetene, noe som gjør tandem arkitekturer 2 et nødvendig innovasjons.

Series tandem enheter er den vanligste tandem arkitektur. I denne designen, et elektron transport maal, en valgfri metallisk rekombinasjon sjikt, og et hull transportlaget koble to uavhengige fotoaktive lag som kalles sub-celler. Kobling sub-celler i en serie-konfigurasjon øker den åpne krets spenning av kombinasjonsenheten. Noen grupper har hatt suksess med degenerately dopede lag transport 3-5, men flere grupper har anvendt partikler av gull eller sølv for å hjelpe til rekombinasjon av hull og elektroner i folien, 6,7.

I motsetning til dette, parallelle Tandem krever en høy ledningsevne elektrode, enten anode eller katode, som forbinder de to aktive lag. Folien, må være svært gjennomsiktig, noe som begrenser serien tandem plastfolier som inneholder metallpartikler, og enda mer for de parallelle tandem plastfolier består av tynne, sammenhengende metallelektroder. Karbon nanorør (CNT) ark viser høyere åpenhet enn metall lag. Så Nanotech Institute, i samarbeid med Shimane University, har introduced konseptet med å bruke som mellomlag elektrode i monolittiske innretninger, parallelle tandem 8.

Tidligere innsats kjennetegnet monolittisk, parallelle, tandem OPV enheter med CNT ark som fungerer som mellomlag anoder 8,9. Disse metodene krever spesiell omsorg for å unngå kortslutning av en eller begge celler eller skadelige foregående lag ved innskudd senere lag. Den nye metode som er beskrevet i denne artikkelen letter fabrikasjonen ved å plassere CNT elektrode på toppen av de polymere aktive lag av to enkeltceller, og deretter laminere de to separate enheter sammen som vist i figur 1. Denne fremgangsmåte er bemerkelsesverdig som anordningen, inkludert en luft -stable CNT katoden, kan være fabrikkert helt i omgivelsesbetingelser ansette bare tørr og løsning behandling.

CNT ark er ikke ubetinget gode katoder, som de krever n-type doping for å redusere arbeidsfunksjonen for å samle elektroner fra den fotoaktive regionenav en solcelle 10. Elektrisk dobbelt lag lading i en elektrolytt, slik som en ionisk væske, kan anvendes for å forskyve arbeidsfunksjon av CNT elektroder 11-14.

Som beskrevet i et av de foregående papir 15 og avbildet i figur 2, når portspenningen (V Gate) er øker, blir det arbeidet funksjon av CNT felles elektroden redusert, noe som skaper elektrode asymmetri. Dette hindrer hull samling fra OPV donor i favør av å samle elektroner fra OPV er akseptor, og enhetene slår seg på, forandrer seg fra ineffektiv photoresistor inn fotodiode 15 atferd. Det bør også bemerkes at den energien som brukes til å lade enheten og kraften tapt på grunn av gate lekkasjestrømmer er trivielt i forhold til kraften generert av solcelle 15. Ionisk gating av CNT elektroder har en stor effekt på arbeidsfunksjon på grunn av den lave tetthet av tilstander og den høyeoverflateareal til volum-forhold i CNT elektroder. Lignende fremgangsmåter er blitt brukt for å forsterke en Schottky barriere ved grenseflaten av CNT med n-Si 16.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Indium Tin Oxide (ITO) mønstre og rengjøring

MERK: Bruk 15Ω / □ ITO glass, og kjøp eller kutte ITO glasset inn i størrelser som passer for spin belegg og fotolitografi. Det er mest effektivt å utføre trinn 1,1-1,7 på et stykke glass så stor som mulig, og deretter kutte den opp i mindre enheter. Merk også at trinn 1,1-1,7 krever ITO glass for å bli orientert med ITO-siden opp. Dette kan kontrolleres enkelt med et multimeter motstand setting.

  1. Spin frakk en ml S1813 positiv fotoresist på ITO-siden av ITO glass med en hastighet på 3000 rpm i 1 min. Bruk mer motstå for større biter av glass, pass på at hele glasset er belagt, og fjern eventuelle bobler før du starter spin coater.
  2. Anneal motstå belagt glass, på en varm plate ved 115 ° C i 1 min.
  3. Laste prøven og fotomasken på kontakt aligner.
  4. Expose fotoresisten belagt ITO glass for en hensiktsmessig tid. Eksponeringstiden er omkring 10 sekunder, men denne gang variere basert på UV-lampen intensitet, fotoresist-type, og tykkelse.
  5. Utvikle UV-eksponert underlag i MF311 utvikler. En spin-prosessor automatiserte prosessen produserer de beste og mest repeterbare resultater, men utviklingen kan gjøres manuelt som fulgte.
    1. Senk UV-eksponert substrater i 1 min i fremkalleren, etterfulgt av skylling i avionisert (DI) vann og tørking med en nitrogenpistol. Fordi utvikleren mister styrken raskt, erstatte utvikleren mellom prøvene, eller alternativt øke utviklingstiden når gjenbruk av utbygger.
  6. Etse de ITO substrater i konsentrert saltsyre (HCl). Dette tar fra 5-10 minutter, avhengig av konsentrasjonen av HCl. Skyll i DI vann, tørk, og teste motstanden av de etsede delene med et multimeter. Hvis noen ledningsevne gjenstår, etse i en lengre tid.
  7. Når etsning er fullført, fjerner photoresist med aceton. Vær oppmerksom på at rask fjerning av fotoresist forhindrer ytterligere HCl fra over-etsing mønstrede ITO.
  8. Om nødvendig, kutt etset ITO glass underlag i størrelser enhets.
  9. Rens ITO substrater i et bad ultrasonicator i en sekvens av oppløsningsmidler - DI-vann, aceton, toluen, metanol, og til slutt isopropylalkohol.

2. OPV Sub-celle Fabrication

  1. Forbered P3HT: PC 61 BM løsning.
    MERK: For de mest konsistente resultater, utarbeide løsninger i en nitrogen miljø. Det er mulig å følge denne prosedyren i omgivelsene.
    1. Finn og skriv ned massen av to rene, ~ 4 ml hetteglass og deres caps, og merke dem med en permanent markør for å skille dem fra hverandre.
    2. I et nitrogen eller argon hanskeboks, overføre ca. 10 mg av poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) til en ampulle og omtrent 10 mg av fenyl-C 61 -smørsyre-metylester (PC 61 BM) til den andre.
    3. Vei ampullene nytt for å finne massen av P3HT og PC 61 BM.
    4. Overfør ampullene med P3HT og PC 61 BM inn i en hanskerommet for resten av løsningen gjør prosessen.
    5. Legg en magnetisk oppsikt bar i hvert hetteglass og deretter legge nok klorbenzen til hver enkelt å lage 45 mg / ml løsninger.
    6. Plasser løsningene på en magnetisk rørevarmeplate ved 55 ° C i ca 2 timer, eller inntil de oppløste stoffer er fullstendig oppløst.
    7. Bland like volumer av P3HT og PC 61 BM løsninger sammen, og la den blandede oppløsningen røres i ytterligere en time før bruk.
  2. Forbered PTB7: PC 71 BM løsning.
    1. Gjenta trinn 2.1.1 til 2.1.4 med poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl}) (PTB7) og fenyl-7,1-smørsyre metylester (PC 71 BM) i stedet for P3HT og PC-61 BM.
    2. Gjør en blanding av 3 volum-% 1,8-diiodooctane (DIO) i klorbenzen. Denne blandingen kalles DIO-CB.
    3. Legg til en magnetisk rørestav i hvert hetteglass og deretter legge nok DIO-CB til PTB7 hetteglasset til å ha en 12 mg / ml oppløsning, og nok DIO-CB til PC-71 BM hetteglasset til å ha en 40 mg / ml løsning.
    4. La disse oppløsninger røre på en varm plate ved 70 ° C i to dager.
    5. Bland oppløsninger i et vektforhold på PTB7 til PC 71 BM på 1 til 1,5.
    6. La den blandede oppløsningen røres i ytterligere en time ved 70 ° C før bruk.
  3. Filter poly (3,4-etylendioksytiofen): poly- (styrensulfonat) (PEDOT: PSS) gjennom et 0,45 um porestørrelse nylonfilter. Merk denne prosedyren bruker P VP AI4083.
  4. Spin Coat Aktive lag.
    1. Sett rengjort ITO underlag, ITO-siden opp i en UV-Ozone renere for 5 min.
    2. Spin-coat 120 mL av filtrert PEDOT: PSS på UV-ozonbehandlet, mønstret ITO- glassubstrats ved 3.000 opm i 1 min. Dette bør gi en 30 nm tykt lag.
    3. Anneal PEDOT: PSS ITO belagte substrater i 5 minutter ved 180 ° C.
    4. Spin-coat 70 mL av blandet P3HT: PC 61 BM løsning på PEDOT: PSS belagt ITO substrater på ca 1000 rpm i 1 min. Varier hastigheten som trengs for å sette inn en 200 nm tykt aktive laget.
    5. Anneal P3HT: PC 61 BM belagte substrater ved 170 ° C i 5 min. Resultatene kan variere på optimal hybridiseringstemperatur.
    6. Spin-coat 70 mL av blandet PTB7: PC 71 BM løsning på PEDOT: PSS belagt ITO substrater på ca 700 rpm i 1 min. Varier hastigheten som trengs for å sette inn en 100 nm tykt aktive laget.
    7. Last inn PTB7: PC 71 BM belagte substrater til et høyt vakuum (<2 x 10 -6 Torr) kammeret for å fjerne det gjenværende DIO. Vanligvis lar prøvene i kammeret O / N.

3. dikte Tandem Device

<ol>
  • Laminat CNT elektroder.
    1. Kutt PTB7 og P3HT underlag i to for å gjøre en tandem-enhet. En spesialisert ITO mønster ville ikke kreve dette trinnet. Den ITO mønster bør ha minst to parallelle ITO elektroder som strekker seg fra en kant til en mm bort fra den annen.
    2. Først fremstille PTB7 og P3HT belagte substrater ved å tørke bort polymer og PEDOT fra kantene av glasset, og utsette den ITO strimmel som vil bli benyttet som felles elektrode som sett i det første panelet på figur 1.
    3. Laminat CNT felles elektrode på toppen av PTB7 og P3HT elektroder. Påfør en SWCNT film ved å plassere CNT siden av filterpapiret på enheten, trykke forsiktig, og deretter peeling filterpapiret bort. Dette er vist i det andre panelet på figur 1.
    4. CNT fortette elektrode på overflaten ved å påføre metoksy-nonafluorobutane (C 4-F 9 OCH3) (hfe), og ved å belegge CNT med en liten amount av væsken og deretter å la den tørke av.
    5. Tørk bort polymeren og CNT på toppen av ITO, og som vil ha glassportelektroden som vist i den tredje panelet på figur 1. Fjern alle polymeren fra glasset for å unngå lekkasje porten med et barberblad.
    6. Laminat CNT gate elektrode på den rengjorte området av PTB7 og P3HT belagte underlag. Laminat MWCNT ved å trekke fra kanten av MWCNT skogen med et barberblad og la arket stå fritt mellom noen kapillærrør. Pass enheten gjennom frittstående ark for å laminere CNT på enheten. Portelektroden bør ha 2-3 ganger det antall lag som legges på den felles elektroden.
    7. Fortettes portelektroden med HFE.
  • Plasser en liten dråpe (≈10 ul) av ionisk væske, N, N -Diethyl- N-metyl-N - (2-metoksyetyl) ammonium-tetrafluorborat, DEME BF-4, på toppen av begge elektroder av en CNTav substratene.
  • Plassere substratet forsiktig uten ionisk væske på toppen av substratet med ionisk væske med den vanlige og portelektrodene på toppen av hver-andre. Dette er vist i siste panel ifølge figur 1.
  • Plassere en fotomaske med en åpningsstørrelse som er mindre enn elektroden størrelse over det aktive området. Bruk små klipp for å holde fotomasken på plass, så vel som å holde enheten sammen under testing.
  • 4. Mål Device

    1. Overfør enheten i målingen hanskerommet.
    2. Gjør de elektriske forbindelser.
      1. Kobler porten strømtilførsel mellom den felles elektrode og portelektroden med det felles som bakken.
      2. Koble sammen de to anoder ITO til ledninger som er koblet til en bryter som tillater valg av enten anoden eller begge anoder.
      3. Koble utgangen av bryteren med inngangen til kilden måleenheten.
      4. Koble jord av kilde målerure enheten til den felles elektrode.
    3. Mål enhetens IV karakteristikker ved å gjenta følgende trinn for stigende V Gate.
      1. Sett V Gate til neste verdi, fra V Gate = 0 V til V Gate = 2 V i trinn på 0,25 V.
      2. Vent i 5 minutter eller inntil porten strøm er stabilisert. Ideelt sett bør gate nåværende stabilisere seg rundt 10s nanoamperes.
      3. Sett bryteren for begge under celler.
      4. Åpne lampe lukkeren.
      5. Kjør en spennings sweep på kilde tiltaket enheten fra -1 volt til en volt på ca 100 trinn eller mer.
      6. Kjør en spennings sveip fra en volt til -1 volt.
      7. Lukk lampelukker.
      8. Kjør spennings feier igjen.
      9. Still inn bryteren på front sub-celle.
      10. Gjenta trinn 4.3.4 til 4.3.8.
      11. Still inn bryteren på baksiden sub-celle.
      12. Gjenta trinn 4.3.4 til 4.3.8.
    4. Beregn enhetsparametere. <ol>
    5. Finner den kortslutningsstrøm (J SC) for hver sub-celle på hvert V-porten ved å finne den aktuelle bringes av innretningen når spenningen over sub-cellen er 0 V.
    6. Finn den åpne kretsspenningen (V OC) for hver sub-celle på hvert V-porten ved å finne den spenning som frembringes av anordningen når strømmen gjennom den undercelle er 0 A.
    7. Finn den maksimale utgangseffekten fra solcellen ved å multiplisere hver spenningsverdien ved hver nåverdi og velge den maksimale (mest negativ) verdi. Dette forutsetter at man måler foto-generert strøm som negativ strøm.
    8. Finn strømkonverteringseffektivitet (η) ved å dividere maksimal effekt ved inngangs lys kraft.
    9. De beste fyllefaktor (FF) ved å dividere den maksimale strøm ved produktet av J SC og V OC.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    En tandem enhet dannet fra forskjellige polymerer, spesielt polymerer av vesentlig forskjellig bandet hull, er av praktisk interesse som disse enhetene kan absorbere den største spektrale spekter av lys. I denne anordning struktur, er den PTB7 sub-celle og celle-bak P3HT er den fremre undercelle. Dette er ment å absorbere den største mengden av lys som P3HT sub-celle er stort sett transparent for lys lengre bølgelengde som absorberes av PTB7 sub-celle. For tydelighets skyld er de solare celleparametere, V OC, J SC, FF, og η vil være dekorert med et hevet T, F, eller B når det refereres til tandem, foran eller bak cellen respektivt. Tabell 1 viser disse forkortelser .

    Et utvalg av aktuelle spenningskurver for anordningen er avbildet i figur 3, og ekstrahert solcelle parametere i figur 4. Det er observert at den PTB7 sub-celle(Tilbake) slått PÅ til en mye lavere V Gate enn P3HT sub-celle (foran). Figur 4 viser at PTB7 cellen begynner å slå PÅ ved V Gate = 0,5 V og toppene rundt V Gate = 1,5 V. Front sub -celle viser tegn til å snu rundt V Gate = 1,0 V, men ikke slår fullt PÅ nedenfor V Gate = 2,0 V. V T OC og FF T ligne oppførselen til verre sub-celle, blir litt høyere enn foran sub -celle for V Gate <2,0 V og litt høyere enn bakscelle for V Gate> 2,0 V. J T SC er langt mindre enn summen av J F SC og J B SC for V Gate <1,5 V, etter som peker gjeldende tillegg er ganske bra. η T er mindre enn det største av η η F eller B for alle V Gate, bortsett fra ved 1,5 V.

    De fattige tillegg av strøm og efficiency for lavt V Gate synes å være på grunn av den foran sub-celle som virker som en shunt i sin AV-tilstand. Dette er sett fra den sterkt lineære kurver av den fremre celle og den tandem ved Gate V = 1,5 V i figur 3. Motsatt, etter at PTB7 tilbake cellen er forringet, (ved V-porten = 2,25 V), fremdeles opprettholder det en diode egenskaper som vist ved kurven i figur 3, og derved ikke opptrer som en shunt. Dette resulterer i tilsetning av J SC, men V-T OC, FF T og T η blir redusert på grunn av den lave V-B OC. Mens prosessen trekker robusthet fra sin enkelhet, er det variasjoner på grunn av manuell behandling og batch-til-batch-forskjeller i materialer. Dette kan resultere i endringer i sving på spenning på ± 0,25 V og topp effektivitet med ± 0,5%. Denne variasjonen kan bli redusert med en mer automatisert prosess.

    lt = "Figur 1" src = "/ files / ftp_upload / 52380 / 52380fig1highres.jpg" />
    Figur 1. Tandem enhet designprosessen. Fabrikasjon og laminering prosessen som brukes i byggingen av ionisk-gated tandem OPV, med piler som viser sekvensen. Et diagram av den siste enheten Strukturen er vist nederst i venstre hjørne. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

    Figur 2
    Figur 2. Tandem-enheten båndet og elektrisk diagram. Den omtrentlige bånddiagram av tandem-enhet er vist langs side-diagram av den elektriske anordningen. De skraverte områdene med piler på CNT elektroder viser endringen i arbeidsfunksjon. De heltrukne linjer og kretselementer nedenfor viser de elektriske forbindelser.jove.com/files/ftp_upload/52380/52380fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

    Figur 3
    Figur 3. Utvalgte IV kurver. IV kurver for en V-porten (1,5 V) hvor ryggen (PTB7) celle viser sin beste ytelse og en høyere V Gate (2,25 V) i hvilken den fremre (P3HT) celle viser sin beste ytelse . 'T' og sirkler betegne tandem kurve, 'F' og torg foran, og 'B' og trekanter ryggen.

    Figur 4
    Figur 4. Enhetsparametere. Solcelle parametere hentet fra IV målinger fra V Gate = 0,5 V til V Gate = 2,25 V. 'T' og svarte firkanterbetegne tandem kurve, "F" og blå trekanter fronten, og 'B' og røde sirkler på baksiden. De stiplede linjene viser resultater for synkende spenninger feier av OPV enhet mens de heltrukne linjene viser stigende resultater.

    OPV Parameter Sub-celle måles
    Tandem Front Tilbake
    V OC V T OC V F OC V B OC
    J SC J T SC J F SC J B SC
    FF FF T FF F FF B
    η η T η F η B

    Tabell 1. Parameter forkortelser. Oppsummert solcelleparameter forkortelser. Hevet, T, F, og B betegner tandem, henholdsvis foran og bak.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    Resultatene fremheve noen betraktninger når du utformer parallelt tandem solceller. Spesielt, hvis en av de sub-celler gir dårlige resultater, ytelse i tandem negativt påvirket. Resultatene viser at det er to hovedeffekter. Hvis en undercelle er kortsluttet, f.eks viser ohmsk oppførsel, FF T vil ikke være høyere enn FF av den dårlige sub-celle. J T V SC og T OC vil bli påvirket på samme måte. Dette er tilfelle når V Gate er lav og P3HT sub-cellen har ikke slått PÅ.

    Derimot, hvis en sub-celle har gode diode egenskaper, men lav V OC eller J SC, så J T SC er nesten summen av J F SC og J B SC. Imidlertid, hvis det er en stor forskjell mellom hver sub-celle V OC, deretter V T OC er nesten ekvivalent med den mindre V-OC. Denne ytelsen er demonstrert whno V Gate er høy og PTB7 cellen har slått av. Den η T kan være noe høyere i tilfellet, men er likevel sannsynlig å være mindre enn den for bedre sub-celle alene.

    Baksiden sub-celle slå på tidligere enn foran sub-celle var uventet som under cellene dele gate og vanlige elektroder. Arbeidet funksjon av deres katode, og dermed graden av asymmetri mellom elektroden ITO og katoden, må være identisk. Videre viser baksiden sub-celle V OC en høyere enn den fremre sub-celle og bør kreve større elektrode asymmetri med hensyn til arbeidsfunksjon enn den fremre sub-celle, og derved et større V-porten før den slås på.

    Gitt den lavere HOMO-nivå av PTB7 polymer, er det mulig at suppresjon av hullet injeksjon / ekstraksjon skjer raskere i PTB7, og dermed enheten slås på ved et lavere V Gate. Andre effekter for å vurdere er det faktum at PTB7 er en-kopolymer, som er en polymer sammensatt av vekslende donor og akseptor-enheter. Dette kan ha en innvirkning på grensesnitt dipoler generert mellom polymer og CNT felles elektrode.

    Den fremgangsmåte som er beskrevet i denne teksten er anvendbar for anvendelser som faller innenfor de følgende begrensninger. Den halvledende aktive materiale ikke må være oppløselige eller negativt påvirket av de ioniske materialer. I tilfelle av lysemitterende eller fotoelektriske anordninger, bør anode- og halvledende sjikt ikke være ugjennomsiktig i de samme spektrale områder. Gitt disse begrensningene, er det mulig å bruke disse teknikkene til organic light emitting diodes, organisk felteffekttransistorer og lignende uorganiske enheter.

    I konklusjonen, er en parallell tandem enheten fabrikasjon metode som besitter fordeler over konvensjonelle metoder beskrevet. Fremgangsmåten krever ikke vakuumbehandling, er skalerbar, kan utføres i omgivende betingelser,og hver aktive laget er fremstilt på en optimal måte, å redusere forekomsten av shorts og forenkle bearbeiding. Fremtredende trekk er identifisert i driften av parallelle OPV tandems. Mens den totale effektivitet er noe lav, kan ytterligere forbedringer gjøres ved å optimalisere fotoaktive lag og CNT elektroder. I tillegg, hvis undercelle slått på på samme tid, en η t over 3% ville bli observert.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly-(styrenesulfonate) Heraeus Clevios PVP AI 4083
    poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)  Rieke Metals  Inc. P3HT:  P200
    phenyl-C61-butyric  acid methyl  ester 1- Material PC61BM
    Poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl})  1- Material PTB7
    phenyl-C61-butyric acid methyl  ester Solenne PC71BM
    1,8-Diiodooctane Sigma Aldrich 250295
    Chlorobenzene Sigma Aldrich 284513
    Indium Tin Oxide Coated Glass 15 Ohm/SQ Lumtec
    S1813 UTD Cleanroom
    MF311 UTD Cleanroom
    HCl UTD Cleanroom
    Acetone Fisher Scientific A18-20
    Toluene Fisher Scientific T323-20
    Methanol BDH BDH1135-19L
    Isopropanol Fisher Scientific A416-20
    CEE Spincoater Brewer Scientific http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm
    Contact Printer Quintel Q4000-6 http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm
    CPK Spin Processor http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm
    Spin Coater Laurell WS-400-6NPP/LITE
    Name Company Catalog Number Comments
    Glove Box M-Braun Lab Master 130
    Solar Simulator Thermo Oriel/Newport
    Keithley 2400 SMU Keithley/Techtronix 2400
    Keithley 7002 Multiplexer Keithley/Techtronix 7002
    Ultrasonic Cleaner Kendal HB-S-49HDT
    Micropipette Eppendorf 200 µl

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

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

    Cite this Article

    Cook, A. B., Yuen, J. D., Micheli, J. W., Nasibulin, A. G., Zakhidov, A. Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells. J. Vis. Exp. (93), e52380, doi:10.3791/52380 (2014).More

    Cook, A. B., Yuen, J. D., Micheli, J. W., Nasibulin, A. G., Zakhidov, A. Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells. J. Vis. Exp. (93), e52380, doi:10.3791/52380 (2014).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    simple hit counter