Método ambiente para la producción de un cátodo común iónicamente cerrada nanotubos de carbono en las células solares en tándem Orgánica

Summary

Se presenta un método para fabricar, en condiciones ambientales, dispositivos fotovoltaicos orgánicos en tándem en una configuración paralela. Estos dispositivos cuentan con un cátodo común de nanotubos de carbono, semitransparente y procesado por aire.

Abstract

Se presenta un método de fabricación de tándems fotovoltaicos orgánicos (OPV) que no requiere procesamiento al vacío. Estos dispositivos están compuestos por dos células poliméricas procesadas en solución conectadas en paralelo por una capa intermedia de nanotubos de carbono transparentes (CNT). Esta estructura incluye mejoras en las técnicas de fabricación de dispositivos OPV en tándem. En primer lugar, se considera la necesidad de cátodos procesados a temperatura ambiente. El ánodo CNT en el dispositivo en tándem se ajusta a través de una compuerta iónica para convertirse en un cátodo común. La compuerta iónica emplea carga eléctrica de doble capa para reducir la función de trabajo del electrodo CNT. En segundo lugar, se aborda la dificultad de apilar secuencialmente capas en tándem mediante el procesamiento de soluciones. Los dispositivos se fabrican mediante solución y laminación en seco en condiciones ambientales con pasos de procesamiento paralelos. Se describe el método de fabricación de las celdas poliméricas individuales, los pasos necesarios para laminarlas junto con un cátodo CNT común y luego proporcionar algunos resultados representativos. Estos resultados demuestran la compuerta iónica del electrodo CNT para crear un cátodo común y la adición de corriente y eficiencia como resultado del procedimiento de laminación.

Introduction

Semiconductores de polímero son los fotovoltaicos orgánica (OPV) materiales principales debido a la alta capacidad de absorción, buenas propiedades de transporte, la flexibilidad, y la compatibilidad con sustratos sensibles a la temperatura. Dispositivos OPV eficiencia de conversión de energía, η, se han subido significativamente en los últimos años, con eficiencias de células individuales de hasta 9.1% ^1, por lo que una tecnología de energía cada vez más viable.

A pesar de las mejoras en η, los espesores de las capas delgadas activos óptimos de los dispositivos limitan la absorción de luz y dificultan la fabricación confiable.....

Protocol

1. óxido de estaño e indio (ITO) Patrones y limpieza

NOTA: El uso 15Ω / □ vidrio ITO, y compra o cortar el vidrio ITO en tamaños adecuados para el recubrimiento por rotación y la fotolitografía. Es más eficiente para realizar los pasos 1.1 a 1.7 en un pedazo de vidrio tan grande como sea posible, y luego se corta en dispositivos más pequeños. También tenga en cuenta que los pasos 1.1 a 1.7 requieren el vidrio ITO a orientarse con el ITO-hacia arriba. Esto se puede comprobar fácilmente con el ajuste de la resistencia de un multímetro.

1. Capa de la vuelta 1 ml de S1813 fotorresistente positivo en el lado ITO-del vidrio ITO a una ve....

Results

Un dispositivo tándem formado a partir de diferentes polímeros, particularmente polímeros de diferentes significativamente las brechas de la banda, es de interés práctico, ya que estos dispositivos pueden absorber el rango espectral de la luz más grande. En esta estructura del dispositivo, el sub-celular PTB7 es la célula hacia atrás y P3HT es la sub-celular frente. Con ello se pretende absorber la mayor cantidad de luz que la sub-celular P3HT es en gran medida transparente a la luz de longitud de onda más larga absorbi.......

Discussion

Los resultados ponen de manifiesto algunas consideraciones en el diseño de células solares en tándem paralelo. Cabe destacar que, si uno de los sub-células está realizando mal, el rendimiento en tándem afectada negativamente. Los resultados muestran que hay dos efectos principales. Si está en corto un sub-celular, por ejemplo, muestra un comportamiento óhmico, el FF ^T no será mayor que el FF de la mala sub-celular. J ^T _SC y V ^T _OC se verán afectados de mane.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Poli(3,4-etilendioxitiofeno):p oly-(estirenosulfonato)	Heraeus	Clevios PVP AI 4083
poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil)	Rieke Metals  Inc.	P3HT:  P200
fenil-C61-butírico  ácido metil  éster	1- Material	PC61BM
Poli({4,8-bis[(2-etilhexilo)oxi]benzo[1,2-b:4,5-b′]ditiofeno-2,6-diil}{3-fluoro-2-[(2-etilhexilo)carbonilo]tieno[3,4-b]tiofenediil})	1- Material	PTB7
fenil-C61-butírico ácido metil  éster	Solenne	PC71BM
1,8-diyodooctano	Sigma Aldrich	250295
clorobenceno	Sigma Aldrich	284513
Vidrio recubierto de óxido de indio y estaño 15 ohmios / SQ	Lumtec
S1813	UTD Sala limpia
MF311	UTD Sala
HCl	UTD Acetona
Fisher	Scientific	A18-20
Tolueno	Fisher Scientific	T323-20
Metanol	BDH	BDH1135-19L
Isopropanol	Fisher Scientific	A416-20
CEE Spincoater	Brewer Scientific
http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm Impresora de contacto	Quintel	Q4000-6	http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm
CPK Procesador
centrifugado http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm Barniz	Laurell	WS-400-6NPP/LITE
[header]
Guantera	M-Braun	Lab Master 130
Simulador Solar	Thermo Oriel/Newport
Keithley 2400 SMU	Keithley/Techtronix	2400
Keithley 7002 Multiplexor	Keithley/Techtronix	7002
Limpiador ultrasónico	Kendal	HB-S-49HDT
Micropipeta	Eppendorf	200 µ l