Waiting
Login processing...

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

Engineering

Morfologi Control for Fully utskriftsvennlig Organisk-uorganisk Bulk-hetero solceller basert på en Ti-alkoksyd og halvledende polymer

Published: January 10, 2017 doi: 10.3791/54923

Summary

En fremgangsmåte for fullt utskrivbare, Fullefrie, høyt luft stabil, bulk-hetero-solceller basert på Ti-alkoksyder som elektronakseptor og den elektron-donerende polymer fabrikasjon er beskrevet her. Videre er rapportert en fremgangsmåte for å styre morfologien av det fotoaktive lag gjennom molekyl klumpetheten av Ti-alkoksyd-enheter.

Introduction

Organiske fotoelektriske anordninger er ansett lovende fornybare energikilder på grunn av deres lave fremstillingskostnad og lav vekt 1-7. På grunn av disse fordelene, har et stort antall forskere vært nedsenket i dette lovende området. I det siste tiåret, dye-sensitivisert, organisk tynn-film, og perovskitt-sensibiliserte solceller har oppnådd betydelig fremgang i kraft konvertering effektivitet på dette området 8.

Spesielt organiske tynnfilm solceller og BHJ organiske tynnfilm solcelleteknologi er effektive og kostnadseffektive løsninger for utnyttelse av solenergi. Videre er energikonverteringseffektiviteten nådde over 10% ved bruk av lav-bånd-gap polymerer som elektrondonor og Fulle derivater som elektronakseptor (fenyl-C 61-smørsyre-metylester: [60] eller PCBM fenyl-C 71 smør-Acid-Methyl Ester: [70] PCBM) 9-11. Videre vil en del forskere have allerede rapportert betydningen av BHJ struktur i det fotoaktive lag, som er bygget med lav-bånd-gap polymerer og Fulle derivater for å oppnå en høy total effektivitet. Men Fulle derivater er luft-sensitive. Derfor er en luft stabil elektronaksepterende materiale som kreves som et alternativ. Noen rapporter tidligere foreslått nye typer organiske fotovoltaiske celler som brukte n-type halvledende polymerer eller metalloksider som elektron akseptorer. Disse rapportene støttet utviklingen av luft stabil, Fullefrie, organiske tynnfilm-solceller 12-15.

Men i motsetning til Fulle systemer eller n-type halvledende polymersystemer, å oppnå en tilfredsstillende ytelse av BHJ struktur i det fotoaktive lag, som har ladningsseparasjon og ladningsoverførings evner, er vanskelig i metalloksid systemer 16-17. Videre Fulle derivater og n-type halvledende polymerer har høy løseligheti mange løsningsmidler. Derfor er det lett å styre morfologien av det fotoaktive lag ved å velge en blekk-løsning som løsningsmiddel, som er forløperen til det fotoaktive lag 18-20. I motsetning til dette, i tilfelle av metall alkoksid systemer som brukes i kombinasjon med en elektrondonerende polymer, begge halvledere er uoppløselig i nesten alle oppløsningsmidler. Dette er fordi metallalkoksider ikke har en høy oppløselighet i løsningsmidlet. Derfor er selektiviteten av løsemidler for morfologi kontroll ekstremt lav.

I denne artikkelen, rapporterer en metode for å styre morfologien av det fotoaktive lag ved anvendelse av molekylært klumpetheten å fremstille utskrivbare og høyt luft stabil BHJ solceller. Vi beskriver viktigheten av morfologi kontroll for fremdriften av Fullerene fritt BHJ solceller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Utarbeidelse av Indium-tinn-oksid (ITO) Glass for Solar Cell Fabrication

  1. Skjær ITO / glass underlaget.
    1. Ved hjelp av en glass cutter, kutt ITO / glass substrat (10 cm x 10 cm) i biter som måler ca 2 cm x 2 cm.
  2. Kjemisk etse ITO ledende lag.
    1. Ved hjelp av en digital multimeter, sjekk at toppen av ITO / glass brikke har en ledende side.
    2. Plasser maskeringstape på begge sider av ITO / glass stykke, slik at et sentralt område på 2 mm x 2 cm i midten. Ved hjelp av maskeringstape, beskytte resten av ITO ledende sjikt fra etsing.
    3. Hell noen dråper HCI (1 M) på ITO ledende lag for å fjerne det ITO ledende sjikt fra overflaten av ITO / glass stykke. Etter ca 3 min, tørk av HCl med en bomullsdott, og deretter fjerne maskeringstape.
  3. Forbehandle ITO / glass stykke.
    1. Plasser ITO / glassbitene i englassmonter og fylle tilfelle med vann.
    2. Plasser glassmonter i et vannbad som er to tredjedeler full av vann og legg ved et ultrasoniske renere. Deretter slår du på ultralyd renere for ca 15 min for å fjerne de få spor av kjemiske etsemiddel igjen på ITO / glass stykke. Vask disse brikkene i et ultralydbad med vann, aceton og isopropylalkohol, henholdsvis, i 15 minutter hver, og deretter tørke dem i en strøm av tørr luft. Utfør ultralyd på en oscillerende frekvens på 42 kHz.
    3. Plasser ITO / glassbitene inni en ultrafiolett-ozon (UV-O 3) renere og kjøre maskinen i 30 min.

2. Fremstilling av forløperen løsning for fotoaktive laget

  1. Oppløs 0,5 mg poly [2,7- (9,9-dioctylfluorene) -alt-4,7-bis (tiofen-2-yl) benzo-2,1,3-tiadiazol] (PFO-DBT) som en elektron donor og 1,0 mg av Ti-alkoksid i 1 ml klorbenzen. Velg følgende Ti-alkoxides som elektronakseptorer: Ti (IV) isopropoksyd, natriumetoksid, butoksyd, og butoksyd polymer. Deretter oppløse 0,5 mg av PFO-DBT og 1,0 mg [60] PCBM i 1 ml klorbenzen som en referanse.
    MERK: Her er de HOMO-LUMO nivåene er som følger 21. PFO-DBT: 5,4 til 3,53 eV, Ti (IV) isopropoksyd: 7,49 til 3,86 eV, ethoxide: 7,55 til 3,90 eV, butoxide: 7,53 til 3,76 eV, og butoxide polymer: 7,57 til 3,83 eV.
  2. På en magnetrører varm, oppvarme forløperen oppløsningen til 70 ° C under omrøring med en rørestav ved en rotasjonshastighet på 700 rpm. Gjøre dette i 20 minutter i fravær av lys, inntil oppløsningen er visuelt klare for det blotte øye. Avkjøl løsningen til romtemperatur, igjen i fravær av lys, for fremtidig bruk.

3. Fabrikasjon av fotoaktive laget

  1. Deponere film av spin-belegg.
    1. Varm opp forløper løsning av det fotoaktive lag og det ITO / glass stykke til 70 ° C. I 10 minutter, oppvarming av forløperen løsning på en magnetisk røre varmrer oppvarmet til 70 ° C og bruke en rørestav ved en rotasjonshastighet på 700 rpm. Oppvarme ITO / glass stykke på en keramisk varm plate oppvarmet til 70 ° C i 5 minutter.
    2. Plasser ITO / glass brikke i sentrum av vakuum stadium av spin coater, varme den med en varmepistol til rundt 70 ° C, og slå på støvsugeren.
      MERK: vakuum er opprettet ved hjelp av en vakuumpumpe med en pumpehastighet på 30 l / min. Det endelige trykket av vakuumpumpen er 26,6 x 10 3 Pa.
    3. Hell noen dråper av forløper løsning av det fotoaktive lag på ITO / glass stykke og starte spinnbeleggeren på 2,000-6,000 rpm i 60 s i luft.
      MERK: Volumet av forløper løsning er 0,5 ml, målt med en 1-ml spuit.
    4. Tørking av overflaten av det fotoaktive lag i 10 minutter ved romtemperatur i en luftatmosfære i fravær av lys for å oppnå en 50 nm tykk film som det fotoaktive lag.
  2. Fjern den ekstra film.
    1. Tørk den ekstra photoactive lag fra overflaten av ITO / glass stykke med en bomullspinne fuktet med klorbenzen.
    2. Tørk det fotoaktive lag på nytt i 10 minutter ved romtemperatur i en luftatmosfære i fravær av lys.
      MERK: Temperaturen i vårt eksperiment rom blir opprettholdt ved 25 ° C.

4. Fabrikasjon av elektroden

  1. Skriv ut organisk elektroden.
    1. Ved hjelp av en skjerm skriver, skrive ut en organisk elektrode ved å plassere poly (3,4-etylendioksytiofen) -poly (styrensulfonat) (PEDOT-PSS) på fotoaktive laget 22. Metallet Masken er 50 mikrometer tykk, og utskriftsområdet er 5 mm × 20 mm.
    2. Tørk det organiske elektrode i 30 minutter ved romtemperatur i en luftatmosfære i fravær av lys.

5. Lamine for solceller

  1. Skjær glasset underlaget i stykker med dimensjoner på 1,5 cm × 2,5 cm ved hjelp av en diamantsliper. Spredten epoksyharpiks på glassubstratet ved hjelp av en plast spatel. Plasser glassubstratet med epoksyharpiks på det fotoaktive lag for å beskytte det.

6. Forberedelse til måle solcelle Ytelse

  1. Rengjør elektrodene ved å tørke dem med en bomullspinne fuktet med aceton. Fest en støtte elektrode på ITO ved hjelp av en ultralyd lodding system. Operere loddebolten på en 42-kHz frekvens og ved 230 ° C.

7. Måling av solcelle Ytelse

  1. Måle strøm-spenning (JV) egenskapene av solceller ved å bruke en likespenning strømkilden / monitor integrert system, med solcelle simulatoren kalibrert for å tilveiebringe en simulert AM1.5G på 100 mW / cm2 ved det silisiumfotodiode.
    MERK: Mer detaljert informasjon om måling av JV kurver kan finnes andre steder 23, 24.

8. Analysis av fase-separasjon struktur

  1. Utarbeide individuelle filmer av fotoaktive lag konstruert med Ti-alkoksid og PFO-DBT, ved hjelp av samme metode for solcelleproduksjon, uten organisk elektroden og uten lamineringsprosessen.
  2. Bruker et optisk mikroskop eller i et scanning elektronmikroskop (SEM) for å observere morfologi av fotoaktive lag ved høy forstørrelse (50 000 x) for å analysere faseseparasjon struktur.
    MERK: Mer detaljert informasjon om SEM drift kan finnes andre steder 25, 26.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vi har presentert en protokoll for fremstilling av fullt ut utskrivbare organisk-uorganisk BHJ solceller, samt en fremgangsmåte for å styre faseseparasjon struktur. Den solcelle ytelsen har blitt grundig undersøkt 27-31 når Ti (IV) isopropoksyd og ethoxide ble brukt som elektron-akseptere materialer (figur 1). Disse solceller oppviste en kortslutningsstrømtettheten (JSC) som er omtrent åtte ganger høyere enn den til enheter ved hjelp av "Ti (IV) butoksid polymer" (tabell 1). De resulterende morfologi i fotoaktive laget var tilstrekkelig for foto-generasjonen og eksistensen av gratis bærere og deres transport. Med andre ord, er det mulig å styre transportøren styringsstrukturen ved å velge bulkiness av Ti-alkoksyd. Noen tidligere arbeider har vist at faseseparasjon struktur for transportøren ledelse i fotoaktive laget av en BHJsolcelle bruker Fulle derivater er en viktig faktor 32-34. Dette er også viktig for den organiske uorganisk system undersøkt i dette arbeid.

Vi kan forklare forholdet mellom JSC av transportøren styring og faseseparasjon struktur ved hjelp av de tre individuelle modellene oppsummert i tabell 2. Videre undersøkte vi faseseparasjon struktur gjennom SEM, og SEM bilder ble sammenlignet med faseseparasjons modeller (figur 2). Når Ti (IV) butoksid polymer som ble anvendt, var den charge-generasjon felt utilstrekkelig. Følgelig resulterer dette i en lavere JSC verdi. Det vil si at selv-organiseringen av Ti (IV) butoksid polymer er primært fremmes av molekylets pakking. Når "Ti (IV) butoksid" ble brukt som en n-type halvleder, ble fase domenene isolert, noe som er utilstrekkelig for ladningsoverførings av de frie bærere for å oppnå en high Jsc verdi. Den kjemiske strukturen til Ti (IV) butoksid er mer plasskrevende enn den til Ti (IV) isopropoksyd og etoksid. Derfor er den kjemiske klumpetheten av Ti (IV) butoksid unødig hindret selv-organiseringen av p-type halvledende polymer. På den annen side, når Ti (IV) isopropoksid eller etoksyd ble anvendt, er disse morfologier gitt en god balanse mellom domene størrelse og fasekontinuitet fra synspunktet omkostninger generasjon, eksistensen av frie bærere, og deres transport.

Figur 1
Figur 1: JV karakteristikker av solceller for ulike kjemiske klumpetheten Ti alkoksyd. Dette tallet er modifisert fra referanse 21. JV egenskaper er drastisk endret ved å velge Ti alkoxide molekylet. Klikk her for å vIEW en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2: scanning elektronmikroskop (SEM) bilder for analysering faseseparasjonsstrukturer. Dette tallet er modifisert i forhold til referanse 21. Morfologien av fotoaktive lag oppnås ved en høy forstørrelse (x 50000). Faseseparasjonen strukturer av Ti (IV) isopropoksid eller etoksyd var akseptabel og hadde en tilstrekkelig kontinuitet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Titan (IV) isopropoksyd Titan (IV) etoksid Titan (IV) butoksid Titan (IV) butoksid polymeren
Jsc [uA / cm 2] 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

Tabell 1: Solar-celle ytelse for ulike kjemiske bulkiness av Ti-alkoxides. Denne tabellen er modifisert fra referanse 21. Den JV egenskapene til de BHJ solceller for hvert Ti-alkoksid er vist i figur 1, og de tilsvarende ytelsesparametre er angitt i denne tabell.

Tabell 2
Tabell 2: Representanten faseseparasjonmodeller for å analysere eksisterende frie bærere. Denne tabellen er modifisert fra referanse 21. Ideelt sett, morfologi, som for eksempel det av modell B, kreves fra synspunktet at det finnes mange frie bærere.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

For å kunne utnytte molekylets klumpetheten i denne fremgangsmåte, er det viktig å kjenne betingelsene for filmdannelse ved spinnbelegging. For det første må de p-type og n-type halvledere være i stand til å bli oppløst i oppløsningsmidlene. Når noe materiale gjenstår, vil det bli den store kjernen av domenene i fotoaktive laget. Bruken av en tilstrekkelig kommersiell filter for individuelle løsningsmidler er anbefalt for å fjerne det gjenværende materiale. Deretter må forløperen oppløsning hvori molekylene oppløses bli jevnt og homogent trykt som den fotoaktive lag på ITO / glass-substrat i løpet av ca. 60 s. Denne prosessen blir utført med de følgende tre trinn. Først blir forløperen løsning og ITO / glass-substrat holdt ved en temperatur på ca. 70 ° C. For det andre er underlaget straks satt på scenen av spin coater. Endelig er noen få dråper av forløper-løsning helles og spres på overflaten av substratet, så snartsom mulig, og den spinnbeleggeren er umiddelbart startes. Den oppvarmede substrat forhindrer en rask reduksjon i temperaturen av forløperen løsning på ITO / glass-substrat. Denne fremgangsmåten kontrollerer educts fra forstadiet oppløsningen ved en hurtig varmeutveksling. Virkningen av den oppvarmede forløper løsning fremmer jevn spredning på substratet, på grunn av reduksjon i viskositeten, og letter dannelsen av en ensartet flat tynn film. Videre er spin-coating prosess utført avdekket av lokket. Dette fremmer fordampning av oppløsningsmidlene fra substratet under ~ 60-s prosess.

Dersom det oppstår problemer ved bruk av ovennevnte metode på grunn av eksperimentelle og utstyrsbetingelser, er følgende fremgangsmåter anbefalt. Dersom den oppvarmede substrat ikke kan bevege seg videre stadium av spinnbeleggeren, kan substratet være oppvarmet med en varmepistol umiddelbart før bruk. Videre, dersom mer tid er nødvendig for å slippe forløper løsning, oppvarming than forløper løsning til ca. 75-80 ° C anbefales.

Videre vil faseseparasjon struktur og fase-domene størrelsen være forskjellig avhengig av den valgte individuelle elektrondonor. Når en elektrondonor, bortsett PFO-DBT er valgt, en endring i p / n-forholdet og en blanding av to Ti-alkoksyder med forskjellig bulkiness som elektronakseptor er nyttige metoder for å oppnå en passende faseseparasjon struktur. Vår fremgangsmåte for å styre den faseseparasjon struktur er forskjellig fra den konvensjonelle løsningsmiddelmetoden 18-20, 33. Derfor kan vår metode endres til elektrondonorer og akseptorer som har løselig i bare noen få begrensede løsemidler.

Til slutt har vi vist en fremgangsmåte for fremstilling av fullt utskrivbare, Fulle-fri, bulk-hetero-solceller basert på bruk av Ti-alkoksyder som elektronakseptor og en halvledende polymer som elektrondonor. Videre, thans protokollen vist at det er effektivt for å kontrollere faseseparasjon struktur ved hjelp av molekylære klumpetheten, uten bruk av den konvensjonelle løsningsmiddelmetoden. Denne metoden kan anvendes på systemer som benytter flere n-type og p-type halvledere, hvor det oppløses i noen få oppløsningsmidler. Vi nevner også begrensninger av denne metoden. Vi tror at denne metoden er nyttig bare i en to-ingrediens system. Dette er fordi denne metoden kan kontrollere faseseparasjon ved å hindre selvorganisering med bulkiness av ett molekyl av to typer molekyler. Derfor kan vi ikke si at en tre-ingrediens systemet vil være aktuelt. Vi vil undersøke anvendbar til disse systemene i fremtiden. Vi forventer at i tillegg til helt organiske solceller, hybrid solceller vil også bli populært i nær fremtid.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne hevder at de ikke har noen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble delvis støttet av JSP KAKENHI Grant nummer 25871029, Nippon Sheet Glass Foundation for materialteknologi, og Tochigi Industrial Promotion Center. The National Institute of Technology, Oyama College, også bistått med publiseringskostnadene i denne artikkelen.

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 fullt utskrivbare solceller bulk-hetero solcelle organisk-uorganisk hybrid solcelle tynn-film solcelle Ti-alkoksyd elektron akseptor faseseparasjon
Morfologi Control for Fully utskriftsvennlig Organisk-uorganisk Bulk-hetero solceller basert på en Ti-alkoksyd 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