Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Morfologi Control til Fuldt Printable Økologisk-Uorganisk Bulk-heterojunction solceller baseret på en Ti-alkoxid og halvledende Polymer

Published: January 10, 2017 doi: 10.3791/54923

Summary

Fremgangsmåde til fuldt printbare, fulleren-fri, stærkt værelser med stabil, bulk-heterojunction solceller baseret på Ti alkoxider som elektronacceptor og elektrondonerende polymer fabrikation beskrives her. Endvidere rapporteres en fremgangsmåde til styring af morfologien af ​​den fotoaktive lag gennem den molekylære bulkiness af Ti-alkoxid enheder.

Introduction

Organiske fotovoltaiske anordninger betragtes lovende vedvarende energikilder på grund af deres lave omkostninger fremstilling og lette vægt 1-7. På grund af disse fordele, har et stort antal forskere ligget i dette lovende område. I det seneste årti, dye-lysfølsomme, organisk tynd-film, og perovskit-sensibiliserede solceller har opnået betydelige fremskridt ved magten konverteringseffektivitet på dette område 8.

Konkret økologiske tynd-film solceller og BHJ organisk tynd-film sol-celle teknologi er effektive og omkostningseffektive løsninger til udnyttelse af solenergi. Desuden har energikonverteringseffektiviteten nået over 10% med brug af lav-band-gap polymerer som elektrondonoren og fulleren derivater som elektronacceptor (Phenyl-C 61 -smørsyre-Acid-methylester: [60] PCBM eller phenyl-C 71 -smørsyre-Acid-methylester: [70] PCBM) 9-11. Desuden er nogle forskere have allerede rapporteret betydningen af ​​BHJ struktur i fotoaktive lag, som er konstrueret med lav-band-gap polymerer og fulleren derivater for at opnå en høj samlet virkningsgrad. Men fulleren derivater er air-følsomme. Derfor er en luft-stabil elektron-accepterende materiale, der kræves som et alternativ. Enkelte rapporter tidligere foreslået nye typer af organiske solceller, der bruges n-type halvledende polymerer eller metaloxider som elektronacceptorer. Disse rapporter støttet udviklingen af værelser med stabile, fulleren-fri, økologisk tynd-film solceller 12-15.

Men i modsætning til fulleren systemer eller n-type halvledende polymersystemer, opnåelse af et tilfredsstillende opfyldelse af BHJ struktur i fotoaktive lag, som har ladningsadskillelse og ladningsoverførslen evner, er vanskelig i metal oxide systemer 16-17. Endvidere fulleren derivater og N-type halvledende polymerer har høj opløselighedi mange opløsningsmidler. Derfor er det let at styre morfologien af den fotoaktive lag ved at vælge en trykfarve opløsning som opløsningsmidlet, som er forløber for den fotoaktive lag 18-20. Derimod i tilfældet med metalalkanolat systemer, der anvendes i kombination med en elektrondonerende polymer, begge halvledere er uopløselige i næsten alle opløsningsmidler. Dette skyldes, metalalkoxider ikke har en høj opløselighed i opløsningsmidlet. Derfor selektiviteten af ​​opløsningsmidler for morfologi styring er ekstremt lav.

I denne artikel rapporterer vi en fremgangsmåde til styring af morfologien af ​​den fotoaktive lag ved hjælp af molekylær voluminøsitet at fabrikere printbare og yderst luft-stabil BHJ solceller. Vi beskriver betydningen af ​​morfologi kontrol for forløbet af fulleren-fri BHJ solceller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Fremstilling af indium-tin-oxid (ITO) Glas til Solar Cell Fabrication

  1. Skær ITO / glassubstratet.
    1. Ved hjælp af et glas cutter, skære ITO / glas substrat (10 cm × 10 cm) i stykker måler ca. 2 cm × 2 cm.
  2. Kemisk ætse ITO ledende lag.
    1. Ved hjælp af en digital multimeter, kontrollere, at toppen af ​​ITO / glas brik har en ledende side.
    2. Placer afdækningstape på begge sider af ITO / glasstykke, efterlader et centralt område på 2 mm × 2 cm i midten. Brug af afdækningstape, beskytte resten af ​​ITO ledende lag fra ætsning.
    3. Hæld et par dråber HCI (1 M) på ITO ledende lag til fjernelse af ITO ledende lag fra overfladen af ​​ITO / glasstykke. Efter ca. 3 min, tørres HCI med en vatpind, og derefter fjerne malertape.
  3. Forbehandle ITO / glasstykke.
    1. Placer ITO / glas stykker i englas tilfælde og fyld tilfældet med vand.
    2. Placer glasset tilfældet i et vandbad, der er to tredjedele fuld af vand og vedhæfte en ultralydsrenser. Tænd derefter den ultralydsrenser i ca. 15 min for at fjerne de få spor af kemisk ætsende tilbage på ITO / glas stykke. Vask disse stykker i et ultralydsbad med vand, acetone og isopropylalkohol, henholdsvis i 15 minutter hver, og derefter tørre dem i en strøm af tør luft. Udfør ultralydbehandling ved en oscillerende frekvens på 42 kHz.
    3. Læg stykkerne ITO / glas inde en ultraviolet-ozon (UV-O 3) renere og køre maskinen i 30 minutter.

2. Fremstilling af forstadiet løsning for fotoaktive Layer

  1. Opløs 0,5 mg poly [2,7- (9,9-dioctylfluorene) -alt-4,7-bis (thiophen-2-yl) benzo-2,1,3-thiadiazol] (PFO-DBT) som en elektron donor og 1,0 mg Ti-alkoxid i 1 ml chlorbenzen. Vælg følgende Ti-alkoxider som elektronacceptorer: Ti (IV) isopropoxid, ethoxid, butoxid, og butoxid polymer. Derefter opløses 0,5 mg PFO-DBT og 1,0 mg [60] PCBM i 1 ml chlorbenzen som reference.
    BEMÆRK: Her er homo-Lumo niveauer er som følger 21. PFO-DBT: 5,4-3,53 eV, Ti (IV) isopropoxid: 7,49-3,86 eV, ethoxid: 7,55-3,90 eV, butoxid: 7,53-3,76 eV, og butoxid polymer: 7,57-3,83 eV.
  2. På en magnetisk varm omrører, opvarmes forstadieopløsningen til 70 ° C under omrøring med en omrører med en rotationshastighed på 700 rpm. Gør dette i 20 min i fravær af lys, indtil opløsningen er visuelt tydelig for det blotte øje. Opløsningen afkøles til stuetemperatur, igen i fravær af lys, til fremtidig brug.

3. Fremstilling af den fotoaktive Layer

  1. Depositum filmen ved spin-coating.
    1. Opvarm precursor opløsning af den fotoaktive lag og ITO / glasstykke til 70 ° C. I 10 minutter, opvarmes præcursoropløsning på et magnetisk varm stirRER opvarmet til 70 ° C og bruge en omrører med en rotationshastighed på 700 rpm. Varm ITO / glasstykke på en keramisk varmeplade opvarmet til 70 ° C i 5 min.
    2. Placer ITO / glasstykke ved midten af ​​vakuumet fase af spin coater, opvarme den med en varmekanon til omkring 70 ° C, og tænd for vakuum.
      BEMÆRK: Vakuum skabes ved anvendelse af en vakuumpumpe med en pumpehastighed på 30 l / min. Den ultimative tryk af vakuumpumpen er 26,6 × 10 3 Pa.
    3. Hæld et par dråber af precursor opløsning af den fotoaktive lag på ITO / glasstykke og starte spin coater ved 2,000-6,000 rpm i 60 s i luft.
      BEMÆRK: Mængden af ​​forstadie løsning er 0,5 ml, målt med en 1-ml spuit.
    4. Tør overfladen af ​​den fotoaktive lag i 10 min ved stuetemperatur i en luftatmosfære i fravær af lys til opnåelse af en 50 nm tyk film som den fotoaktive lag.
  2. Fjern den ekstra film.
    1. Tør ekstra photoactive lag fra overfladen af ​​ITO / glas stykke med en vatpind fugtet med chlorbenzen.
    2. Tør det fotoaktive lag igen i 10 minutter ved stuetemperatur i en luftatmosfære i fravær af lys.
      BEMÆRK: Temperaturen i vores eksperiment room holdes ved 25 ° C.

4. Fabrikation af elektroden

  1. Udskriv den organiske elektrode.
    1. Ved hjælp af en skærm printer, udskrive et organisk elektrode ved at placere poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrensulfonat) (PEDOT-PSS) på den fotoaktive lag 22. Metallet maske er 50 um tyk, og trykområdet ligger 5 mm x 20 mm.
    2. Tør det organiske elektrode i 30 minutter ved stuetemperatur i en luftatmosfære i fravær af lys.

5. Laminering for solcellerne

  1. Skær glassubstratet i stykker med dimensioner på 1,5 cm × 2,5 cm under anvendelse af en diamantskærer. Spredeen epoxyharpiks på glassubstratet ved anvendelse af en plast spatel. Placer glassubstratet med epoxyharpiks på den fotoaktive lag for at beskytte den.

6. Forberedelse til Måling af Solar-celle ydeevne

  1. Rens elektroderne ved at tørre dem med en vatpind fugtet med acetone. Vedhæft en understøttende elektrode på ITO hjælp en ultralyds lodning system. Betjen loddekolben på en 42-kHz frekvens og ved 230 ° C.

7. Måling af Solar-celle ydeevne

  1. Måle egenskaberne strøm-spænding (JV) af solcellerne ved anvendelse af en jævnstrøm spænding aktuelle kilde / monitor integreret system med solsimulatoren kalibreret til at tilvejebringe en simuleret AM1.5G på 100 mW / cm2 af silicium fotodiode.
    BEMÆRK: Mere detaljeret information om måling af JV kurver kan findes andre steder 23, 24.

8. Analysis af fase-separation struktur

  1. Forbered enkelte film af fotoaktive lag konstrueret med Ti-alkoxid og PFO-DBT, under anvendelse af samme fremgangsmåde til sol-celle fabrikation, uden den organiske elektrode og uden lamineringsprocessen.
  2. Brug et optisk mikroskop eller et scanningselektronmikroskop (SEM) for at observere morfologien af ​​den fotoaktive lag ved en høj forstørrelse (50.000 ×) for at analysere faseadskillelse struktur.
    BEMÆRK: Mere detaljeret information om SEM operation kan findes andre steder 25, 26.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vi har præsenteret en protokol til fremstilling fuldt printbare organiske-uorganiske BHJ solceller samt en fremgangsmåde til styring af faseadskillelse struktur. Sol-celle resultater har været omfattende undersøgt 27-31 når Ti (IV) isopropoxid og ethoxid blev anvendt som elektron-accepterende materialer (figur 1). Disse solceller udviste en kortslutningsstrøm densitet (Jsc), der er cirka otte gange højere end for enheder ved hjælp af "Ti (IV) butoxid polymer" (tabel 1). De resulterende morfologier i fotoaktive lag var tilstrækkelige til foto-generation og eksistensen af ​​frie luftfartsselskaber og deres transport. Med andre ord er det muligt at styre transportøren ledelsesstruktur ved at vælge bulkiness af Ti-alkoxid. Nogle tidligere værker har vist, at fase-separation struktur for carrier ledelse i fotoaktive lag af en BHJsolcelle hjælp fulleren derivater er en vigtig faktor 32-34. Det er også vigtigt for den organiske-uorganiske system, undersøgt i dette arbejde.

Vi kan forklare sammenhængen mellem Jsc af transportøren forvaltning og faseseparationen struktur ved hjælp af de tre individuelle modeller opsummeret i tabel 2. Desuden undersøgte vi fase-separation struktur ved SEM, og SEM billeder blev sammenlignet med fase-separation modeller (figur 2). Hvornår blev anvendt Ti (IV) butoxid polymer, afgiften generation felt var utilstrækkelig. Følgelig resulterer dette i en lavere Jsc værdi. Dvs., at selvorganisering af Ti (IV) butoxid polymer er primært fremmet af molekylets pakning. Når "Ti (IV) butoxid" blev anvendt som en n-type halvleder, blev domænerne fase isoleret, hvilket er utilstrækkeligt for tillægget overførsel af de frie bærere til opnåelse af en high Jsc værdi. Den kemiske struktur af Ti (IV) butoxid er tykkere end den for Ti (IV) isopropoxid og ethoxid. Derfor er den kemiske bulkiness af Ti (IV) butoxid overdrevent hindret selvorganisering af p-type halvledende polymer. På den anden side, når (IV) isopropoxid eller ethoxid blev anvendt Ti, disse morfologier forudsat en god balance mellem domæne størrelse og fase kontinuitet fra synspunktet beregning generation, eksistensen af ​​frie bærere, og deres transport.

figur 1
Figur 1: JV karakteristika af solceller til forskellige kemiske voluminøsitet af Ti alkoxid. Dette tal er modificeret fra reference 21. JV egenskaber er drastisk ændret ved at vælge Ti alkoxidet molekylet. Klik her for at view en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2: scanningselektronmikroskop (SEM) billeder til analyse faseadskillelse strukturer. Dette tal er modificeret fra reference 21. Morfologien af ​​den fotoaktive lag opnås ved en stor forstørrelse (50.000 ×). De faseadskillelse strukturer af Ti (IV) isopropoxid eller ethoxid var acceptable og havde en tilstrækkelig kontinuitet. Klik her for at se en større version af dette tal.

Titan (IV) isopropoxid Titan (IV) ethoxid Titan (IV) butoxid Titan (IV) butoxid polymer
JSC [pA / cm2] 191 182 121 25
Voc [V] 0,53 0,61 0,61 0,16
FF 0,31 0,33 0,23 0,18
PCE [%] 0,031 0,036 0,017 0,0007

Tabel 1: Solar-celle ydeevne for forskellige kemiske arbitragemuligheder af Ti-alkoxider. Denne tabel er modificeret fra reference 21. JV karakteristika for BHJ solceller til hver Ti-alkoxid er vist i figur 1, og de tilsvarende parametre ydeevne er anført i denne tabel.

tabel 2
Tabel 2: Den repræsentative fase-separationmodeller til analyse eksisterende frie bærere. Denne tabel er modificeret fra reference 21. Ideelt morfologier, som den, model B, der kræves fra det synspunkt, at der findes mange gratis luftfartsselskaber.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

For at udnytte molekylets bulkiness i denne metode, er det vigtigt at kende betingelserne for filmdannelse ved spin coating. For det første skal de p-type og n-type halvledere kunne opløses i opløsningsmidlerne. Når noget materiale tilbage, vil det blive den store kerne af domænerne i fotoaktive lag. Det anbefales at anvende en passende kommerciel filter til individuelle opløsningsmidler til at fjerne det resterende materiale. Dernæst skal forstadiet opløsning, i hvilken molekylerne opløses ensartet og homogent trykt som den fotoaktive lag på ITO / glassubstratet i ca. 60 s. Denne proces udføres med følgende tre trin. Først forstadiet opløsning og ITO / glassubstrat holdt ved en temperatur på ca. 70 ° C. For det andet er substratet straks sat på scenen af ​​spin coater. Endelig er nogle få dråber precursor hældt og spredes på overfladen af ​​substratet, så snartsom muligt, og spin coater er omgående startes. Den opvarmede substrat forhindrer et hurtigt fald i temperaturen af ​​forstadiet løsning på ITO / glassubstratet. Denne metode styrer edukterne fra precursor-opløsning ved en hurtig termisk ændring. Virkningen af ​​den opvarmede forstadieopløsning fremmer glat spredning på substratet, på grund af faldet i viskositeten, og letter dannelsen af ​​en ensartet flad tynd film. Endvidere er spin-coating proces, der udføres udækket af låget. Dette fremmer fordampning af opløsningsmidlerne fra substratet under ~ 60-s proces.

Hvis der opstår problemer, når du bruger ovennævnte metode på grund af de eksperimentelle og udstyr betingelser, er følgende metoder anbefales. Hvis opvarmet substrat ikke kan bevæge sig på scenen af ​​spin coater kan substratet opvarmes med en varmepistol umiddelbart før brug. Desuden, hvis der er behov for mere tid til at droppe forløberen løsning, varme than forstadieopløsning til anbefales ca. 75-80 ° C.

Desuden vil fase-separation struktur og fase-domænet størrelse være forskellig afhængigt af den valgte individuelle elektron donor. Når en elektrondonor undtagen PFO-DBT er valgt, en ændring i p / n-forhold og en blanding af to Ti-alkoxider med forskellig bulkiness som elektronacceptor er nyttige fremgangsmåder til opnåelse af en passende faseadskillelse struktur. Vores fremgangsmåde til styring af faseadskillelse struktur er forskellig fra konventionel metode opløsningsmidlet 18-20, 33. Derfor kan vores metode modificeres til elektrondonorer og acceptorer, der har opløseligheder i kun få begrænset opløsningsmidler.

Endelig har vi vist en fremgangsmåde til fremstilling af fuldt printbare, fulleren-fri, bulk-heterojunction solceller baseret på anvendelse af Ti-alkoxider som elektronacceptor og en halvledende polymer som elektrondonor. Endvidere thans protokol vist, at det er effektivt at kontrollere faseadskillelse struktur ved hjælp af molekylære bulkiness, uden at bruge den konventionelle metode opløsningsmiddel. Denne fremgangsmåde kan være anvendelig til systemer, der anvender flere n-type og p-type halvledere, som kun opløses i nogle få opløsningsmidler. Vi nævner også begrænsningerne ved denne metode. Vi mener, at denne metode er kun nyttig i en to-ingrediens system. Dette skyldes, at denne metode kan styre faseadskillelsen ved at hindre selv-organisation, der anvender voluminøsitet af et molekyle ud af to slags molekyler. Derfor kan vi ikke sige, at en tre-ingrediens system vil være gældende. Vi vil undersøge anvendeligheden til disse systemer i fremtiden. Vi forventer, at der ud over helt organiske solceller, hybride solceller vil også blevet populær i den nærmeste fremtid.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

Dette arbejde blev delvist støttet af JSP'er KAKENHI Grant Number 25871029, Nippon Sheet Glass Foundation for Materiale Teknologi og Udvikling, og Industrial Promotion Center for Tochigi. The National Institute of Technology, Oyama College, også bistået med omkostningerne ved denne artikel.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ti(IV) isopropoxide, 97% Sigma Aldrich 205273
Ti(IV) ethoxide Sigma Aldrich 244759 Technical grade
Ti(IV) butoxide, 97% Sigma Aldrich 244112 Reagent grade
Ti(IV) butoxide polymer Sigma Aldrich 510718
Poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo-2,1,3-thiadiazole] (PFO-DBT) Sigma Aldrich 754013
[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester ([60]PCBM) 99.5% Sigma Aldrich 684449 Research grade
poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) Heraeus Clevios S V3
1 N Hydrochloric acid Wako 083-01095
Chlorobenzene 99.0% Wako 032-07986
Acetone 99.5% Wako 016-00346
Indium-tin oxide (ITO)-coated glass substrate Geomatec 0002 100×100×1.1t (mm)
Glass substrate Matsunami Glass S7213 76×26×1.2t (mm)
Cotton tail  As one 1-8584-16
Epoxy resin Nichiban AR-R30
Plastic spatula As one 2-3956-02
Ultrasonic cleaner As one AS482
Magnetic hot  stirrer As one RHS-1DN
Ceramic hotplate As one CHP-17DN
Spin coater Kyowariken K-359 S1
Vacuum pump ULVAC DA-30S
UV-O3 cleaner Filgen UV253E
Screen printer Mitani Electronics MEC-2400
Ultrasonic Soldering system Kuroda Techno SUNBONDER USM-5
Direct-current voltage and current source/monitor integrated system San-Ei Electric XES-40S1
Scanning electron microscope JEOL Ltd. JSM-7800

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Price, C. S., Stuart, C. A., Yang, L., Zhou, H., You, W. Fluorine substituted conjugated polymer of medium band gap yields 7% efficiency in polymer-fullerene solar cells. J. Am. Chem. Soc. 133 (12), 4625-4631 (2011).
  2. Liang, Y. Y., et al. For the bright future-Bulk heterojunction polymer solar cells with power conversion efficiency of 7.4%. Adv. Mater. 22, 135-138 (2010).
  3. Chu, T. -Y., et al. Bulk heterojunction solar cells using thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione and dithieno[3,2-b:2',3'-d]silole copolymer with a power conversion efficiency of 7.3%. J. Am. Chem. Soc. 133 (12), 4250-4253 (2011).
  4. Zhou, H., et al. Development of fluorinated benzothiadiazole as a structural unit for a polymer solar cell of 7% efficiency. Angew. Chem. Int. Ed. 50 (13), 2995-2998 (2011).
  5. Janssen, J. A. R., Nelson, J. Factors limiting device efficiency in organic photovoltaics. Adv. Mater. 25 (13), 1847-1858 (2012).
  6. Nelson, J. Polymer:fullerene bulk heterojunction solar cells. Mater. Today. 14 (10), 462-470 (2011).
  7. 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. Nat. Photonics. 6, 591-595 (2012).
  8. Baena, J. P. C., et al. Highly efficient planar perovskite solar cells through band alignment engineering. Energy Environ. Sci. 8, 2928-2934 (2015).
  9. Shuttle, G. C., Hamilton, R., O'Regan, B. C., Nelson, J., Durrant, R. J. Charge-density-based analysis of the current-voltage response of polythiophene/fullerene photovoltaic devices. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 16448-16452 (2010).
  10. Dibb, G. F. A., Kirchartz, T., Credgington, D., Durrant, R. J., Nelson, J. Analysis of the relationship between linearity of corrected photocurrent and the order of recombination in organic solar cells. J. Phys. Chem. Lett. 2 (19), 2407-2411 (2011).
  11. Maurano, A., et al. Transient optoelectronic analysis of charge carrier losses in a selenophene:fullerene blend solar cell. J. Phys. Chem. C. 115, 5947-5957 (2011).
  12. Yuan, Y., Michinobu, T., Oguma, J., Kato, T., Miyake, K. Attempted inversion of semiconducting features of platinum polyyne polymers: A new approach for all-polymer solar cells. Macromol. Chem. Phys. 214 (13), 1465-1472 (2013).
  13. Granström, M., et al. Laminated fabrication of polymeric photovoltaic diodes. Nature. 395, 257-260 (1998).
  14. Hal, A. P., et al. Photoinduced electron transfer and photovoltaic response of a MDMO-PPV:TiO2 bulk-heterojunction. Adv. Mater. 15 (2), 118-121 (2003).
  15. Das, K. S., et al. Controlling the processable ZnO and polythiophene interface for dye-densitized thin film organic solar cells. Thin Solid Films. , 302-307 (2013).
  16. Campoy-Quiles, M., et al. Morphology evolution via self-organization and lateral and vertical diffusion in polymer:fullerene solar cell blends. Nature Materials. 7, 158-164 (2008).
  17. Schmidt-Hansberg, B., et al. Moving through the phase diagram: morphology formation in solution cast polymer-fullerene blend films for organic solar cells. ACS Nano. 5 (11), 8579-8590 (2011).
  18. Hou, Q., et al. Novel red-emitting fluorene-based copolymers. J. Mater. Chem. 12, 2887-2892 (2002).
  19. Zheng, L., et al. Synthesis of C60 derivatives for polymer photovoltaic cell. Synth. Met. 135, 827-828 (2003).
  20. Svensson, M., et al. High-performance polymer solar cells of an alternating polyfluorene copolymer and a fullerene derivative. Adv. Mater. 15 (12), 988-991 (2003).
  21. Kato, T., et al. Morphology control for highly efficient organic-inorganic bulk heterojunction solar cell based on Ti-alkoxide. Thin Solid Films. 600, 98-102 (2016).
  22. Shibata, Y., et al. Quasi-solid dye sensitized solar cells with ionic liquid Increase in efficiencies by specific interaction between conductive polymers and gelators. Chem. Comm. 21, 2730-2731 (2003).
  23. Wu, J., et al. A thermoplastic gel electrolyte for stable quasi-solid-state dye-sensitized solar cells. Adv. Funct. Mater. 17 (15), 2645-2652 (2007).
  24. Johansson, J. M. E., et al. Photovoltaic and interfacial properties of heterojunctions containing dye sensitized dense TiO2 and Tri-arylamine derivatives. Chem. Mater. 19 (8), 2017-2078 (2007).
  25. Echlin, P. Handbook of Sample Preparation for Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. , Springer US. (2011).
  26. Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction. , Oxford University Press. UK. (1993).
  27. Cowan, R. S., Roy, A., Heeger, J. A. Recombination in polymer-fullerene bulk heterojunction solar cells. Phys. Rev. B. 82 (24), 245207 (2010).
  28. Street, A. R., Cowan, S., Heeger, J. A. Experimental test for geminate recombination applied to organic solar cells. Phys. Rev. B. 82 (12), 121301 (2010).
  29. Shuttle, G. C., et al. Charge extraction analysis of charge carrier densities in a polythiophene/fullerene solar cell: Analysis of the origin of the device dark current. Appl. Phys. Lett. 93, 183501 (2008).
  30. Shuttle, G. C., et al. Bimolecular recombination losses in polythiophene: Fullerene solar cells. Phys. Rev. B. 78, 113201 (2008).
  31. Reyes-Reyes, M., et al. Methanofullerene elongated nanostructure formation for enhanced organic solar-cells. Thin Solid Films. 516 (1), 52-57 (2007).
  32. Shuttle, G. C., et al. Experimental determination of the rate law for charge carrier decay in a polythiophene: Fullerene solar cell. Appl. Phys. Lett. 92, 093311 (2008).
  33. Mori, D., Benten, H., Ohkita, H., Ito, S., Miyake, K. Polymer/polymer blend solar cells improved by using high-molecular-weight fluorene-based copolymer as electron acceptor. ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (7), 3325-3329 (2012).
  34. You, J., et al. A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency. Nature Commun. 4, 1446 (2013).

Tags

Engineering fuldt printbare solceller bulk-heterojunction solcelle organisk-uorganisk hybrid solcelle tyndfilm solcelle Ti-alkoxid elektronacceptor faseadskillelse
Morfologi Control til Fuldt Printable Økologisk-Uorganisk Bulk-heterojunction solceller baseret på en Ti-alkoxid og halvledende Polymer
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kato, T., Oinuma, C., Otsuka, M.,More

Kato, T., Oinuma, C., Otsuka, M., Hagiwara, N. Morphology Control for Fully Printable Organic–Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer. J. Vis. Exp. (119), e54923, doi:10.3791/54923 (2017).

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