Waiting
Login processing...

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

Engineering

תא מודפס 3D עבור התקן מעגל אורגני השפלה בדיקות

Published: August 10, 2018 doi: 10.3791/56925
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Engineering Physics, McMaster University, 2Department of Physics, Engineering Physics and Astronomy, Queen's University

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור עיצוב, ייצור, שימוש פשוט, תכליתי מודפס 3D ומבוקר אטמוספרי תא אופטי וחשמליים אפיון התקני אוויר רגיש מעגל אורגני.

Abstract

כתב יד זה, אנו מכינים לייצור תא אטמוספרי קטן, נייד, קל לשימוש עבור אורגני והתקנים פרוביסקיט מעגל, באמצעות הדפסת תלת-ממד. כמו סוגים אלה של מכשירים רגישים לחות וחמצן, תא כזה יכול לסייע חוקרים באפיון המאפיינים אלקטרונית ויציבות. החדר נועד לשמש כסביבה זמני הניתן לשימוש חוזר, יציב עם המאפיינים מבוקר (כולל, מבוא גז, חום ולחות). זה יכול לשמש כדי להגן על חומרים רגישים אוויר או לחשוף אותם מזהמים בצורה מבוקרת ללימודי השפלה. כדי לאפיין את המאפיינים של התא, אנחנו חלוקה לרמות הליך פשוט כדי לקבוע את קצב השידור אדי מים (WVTR) באמצעות לחות יחסית כפי שנמדד על ידי חיישן לחות רגיל. זה הליך סטנדרטי באמצעות צפיפות infill 50% של חומצה polylactic (PLA), תוצאות תא יכול לשמש במשך שבועות ללא אובדן משמעותי של מאפייני התקן. רב-תכליתיות ונוחות שימוש של התא מאפשר לו להיות מותאם כל תנאי אפיון הדורשת אווירה שבשליטת קומפקטי.

Introduction

מכשירים מעגל אורגנית, פרוביסקיט, תאים סולריים, דיודות פולטות אור מבוסס על מצומדת π מולקולות אורגניות מוליכים למחצה הלידים organometal הם שטח בצמיחה מחקר. אורגני דיודות פולטות אור (OLEDs) נמצאים כבר מרכיב הטכנולוגיות הגדולות תאורה ומציגה1, photovoltaics אורגני החלו להשיג יעילות שהופכים אותם תחרותי עם סיליקון אמורפי2. קידום מהיר לאחרונה מכשירים מבוססי פרוביסקיט עבור קליטת אור ופולט-אור יישומים3,4,5 מרמז כי התקנים נמוכים, מעובד בקלות צפויים בקרוב למצוא נרחבת פריסה. עם זאת, כל הטכנולוגיות האלה סובלים רגישות כדי מזהמים באטמוספירה, בעיקר נוזלים, חמצן, אשר מגביל את שלהם תקופות חיים יעיל6,7,8,9.

עבור החוקרים ללמוד מערכות כאלה, זה יכול להיות שימושי שיהיה חדר, קל לשימוש, נייד, וניתנת לשימוש חוזר כדי להגן על חומרים רגישים כאלה או לחשוף אותם מזהמים10,11מבוקר. למרות שזה אפשרי לשימוש עם הכפפות אפיון התקני אוויר רגיש, סביבות אלה גדול, יקר, והוא קבוע-מיקום, אינרטי עשוי להיות בקנה אחד עם מגוון רחב של אפיון עשוי להידרש. כדי לספק נייד, אלטרנטיבי, ריס. et al. 10 הציע תא מתכת קטן המבוסס על מקורבות ואקום סטנדרטי מתאים חשמלית, אופטי אפיון התקנים אורגניים. אנחנו הסתגלו עיצוב זה, שהופך אותו תכליתי יותר וזולה יותר באמצעות הדפסת תלת-ממד כדי לייצר את הרכיבים קאמרית. השימוש של הדפסת תלת-ממד, יותר מאשר עיבוד שבבי, מאפשר התאמות מהירה, חסכונית המשתנים מדגם או דרישות איכות הסביבה תוך שמירה על השירות של העיצוב הבסיסי. בתרומה זו, המתאר את ההליך כדי לעשות כזה תא, ואנו להשתמש בו כדי לחלץ את מאפייני זרם-מתח של המכשיר דיודות אורגניות.

טוב ומגעים אורגניים ויש לו פרוביסקיט מכשירים WVTRs של 10-3 --6 10 גרם/מ2/יום עבור לטווח ארוך התקן יציבות12,13, כדי להבטיח הקטן חדירת מים לתוך המכשיר אורגני גם מאוד בתנאים קשים. כמו החדר הזה נועד להיות סביבה מבוקרת לבדיקת למטרות יותר מאשר שיטת אחסון או כימוס לטווח ארוך, הדרישות עבור חדר יעיל אינם כמו קפדנית. החדר צריך להיות מסוגלים לשמור את מאפייני התקן בתוך פרק זמן סביר לביצוע ניסויים אפיון. הליך מקובל השימוש PLA תוצאות בתוך תא אשר יכול לשמש במשך מספר ימים או אף שבועות עם תזרים גז מואגד, בלי לאובדן משמעותי של מאפייני ההתקן.

שינוי החומרים, או אפילו הצורה והגודל של הגוף קאמרית יכול להשפיע באופן דרסטי את חדירת מזהמים מהאוויר לתוך החדר. לכן, חדירת של לחות וחמצן צריך להיות במעקב בקפידה עבור כל עיצוב לקבוע את היעילות של התא. אנו, בנוסף על הזיוף של התא, חלוקה לרמות הליך פשוט לקביעת את WVTR של התא, באמצעות חיישן לחות זמינים מסחרית, כדי לקבוע פרק זמן השימוש של החדר לניסויים.

חדר כזה פשוט, אך תכליתי מאפשר מספר סוגים של ניסויים שיש לבצע. הם יכולים לשמש אווירה אינרטי סביבות מחוץ הכפפות מתאים אפיוני חשמלית, אופטי דרך יציאות מוזנים חשמלית חלון. ניידות שלהם מאפשר להם לשמש עם אפיון חשמל רגיל ציוד מחוץ למעבדה, שם הם יוצרו אשר שימושי ותרנגולת בדיקות אמינות14 או כדי לקבל מדידות מוסמך של המכשיר ביצועים15. התאים האלה הם גם שימושי במיוחד ללמוד את ההשפעות של המבוא של מזהמים לבדיקות השפלה מבוקרת, עם שינויים פשוטים. השימוש של הדפסה תלת-ממדית מאפשרת של הסתגלות משמעותי, מהירה שינוי התקן פריסות, גדלים, או דרישות בדיקה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. החלקים קאמרית הדפסה 3D

הערה: כל מדפסת הכנה, הגדרות תוכנה "מבצעה" ופרמטרים ההדפסה היו ספציפיים למדפסת המצוין בטבלה של חומרים. יש מגוון רחב של מדפסות תלת-ממד, כל אחד עם קבוצת משלהם צעדים הכנה, פרמטרים אופטימליים. יש גם מגוון רחב של צבעים אפשריים עבור חוט הלהט פולימר המשמש את החלקים המודפס. לא נדרש להשתמש את הפלסטיק זהה עבור כל חלק.

  1. בחר את קבצי .stl המתאים בהתאם לתצורת הקאמרית המבוקשים.
    הערה: תצורות אלה מפורטים איור 1, יחד עם תצוגה מורחבת של תצורה קאמרית מלאה אחת.
  2. להגדיר את התוכנה עם פרוסות כדי להמיר את קבצי .stl קבצים .gcode המדפסת יקראו.
    1. הורד את התוכנה עם פרוסות המופיעים בטבלה של חומרים.
    2. בחר את המדפסת נמצא בשימוש על-ידי ניווט אל אחרים ולמצוא את המדפסת בשימוש.
    3. נווט להגדרות > מדפסות > ניהול מדפסות > הגדרות המחשב ושנה את ההגדרות כפי שמוצג באיור2.
  3. המר את קובץ .stl קובץ .gcode עם הפרמטרים הרצויים משתמש עם התוכנה עם פרוסות.
  4. שמור את הקובץ המומר .gcode כרטיס ה-SD ולהוסיפו במדפסת תלת-ממד.
  5. להכין את המדפסת התלת-ממד לשימוש.
    1. לכסות את המיטה להדפסה עם דבק סלוטייפ צבעי כחול. ודא אין ריפס, בועות אוויר, או משטחים אחידים על-ידי הפעלת אובייקט סוג כרטיס האשראי על גבי משטח המגע.
    2. רמה המיטה מדפסת אם יש צורך בכך. השיטה שונה לכל מדפסת, יכול להיות תחקיר.
  6. נווט להדפיס כרטיס SD בתצוגת המדפסת 3D ובחר את הקובץ הרצוי.
    הערה: המדפסת, בהתחלה, לחמם שלה מיטה, הנחיר, ולאחר מכן הדפס את להתחיל.
  7. חזור על שלבים 1.3-1.6 לכל חלק שיודפס.

Figure 1
איור 1: תצורת שולחן עם תצוגה מורחבת של התא מבחן. () טבלה זו מציגה את הקבצים .stl עבור תצורות שונות של לשכת. השורות להראות מעובד תלת-ממד שרטוטים של הווריאציות על כל חלק קאמרית שיודפס. העמודות להראות את החלקים הדרושים להשלמת תא יחיד. שימו לב כי חדר יהיה לתא התחתון או לתא התחתון עם יציאות גז, לא שניהם. (b) לוח זה מציג מבט CAD מופרדת תא המודפס עבור תצורת הבדיקה IV 4 פיקסלים. שימו לב: o-ring את המכשיר אורגני, את האטם מרכוז-KF50 אינם מודפסים תלת-ממד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: הגדרות מדפסת תלת-ממד- זהו צילום מסך של מכונת הדרושים בהגדרות של התוכנה עם פרוסות לייצר החלקים מודפס 3D עבור התאים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

2. מכלול התא העליון

  1. להוסיף מוסיף משורשרות לתא העליון (ראה ב איור 3b לקבלת מידע אודות אופן ההחלה של הליכי מוסיף).
    1. תרגיל 4 חורים הקשה של 0.404 ס מ קוטר (גודל 21 imperial) לעומק של 0.397 ס מ (5/32 ב) בתוך החורים פיילוט 4 החלק התחתון של התא העליון המודפס (ראה איור 1 א').
    2. המקום של הוספה הליכי צמצום פליז בגודל חוט #4-40 (0.248 ס מ קוטר) לתוך החור קדח בקוטר קטן יותר כלפי מטה.
    3. הפעל במלחם. כאשר מחממים עד בערך 330-350 ° C, הקש הטיפ מלחם הכנס משורשרות והפעילו לחץ נומינלי כמו תותב מחממת את הפלסטיק כדי לאפשר לו להחליק לתוך החורים מוכן. לשמור על הפעלת לחץ (הבטחת תותב עוברת ישר למטה) עד שהמשטח העליון של הקדמי, הפנים התחתון של התא העליון על 1 מ מ אחד מהשני.
    4. מצמידה קצה ישר כמו סרגל נגד הפנים העליון של הקדמי בזמן הפלסטיק הוא עדיין חם כדי להבטיח שזה מיושר עם הפנים התחתון של התא העליון. אפשר 1 דקות עבור הפלסטיק להתקרר לפני שתמשיך.
    5. ודא את היישור של התוספות על ידי הצבת את הטבעת שהגנו על הוספה בודק לראות אם החורים בשורה. ראה איור 3 ג.
    6. חזור על הפעולות של צעדים 2.1.2 - 2.1.5 עבור כל מוסיף 4.
  2. הכנס ולחץ בוטיל גודל-116 o-ring לתוך החריץ מעגלית של החלק התחתון של התא העליון.
  3. למקם את המכשיר אורגני על גג o-ring (ראה איור 4 לפרטים על 2 תבניות פיקסל אפשרי).
    הערה: התקן אורגני יחיד יכול להיות מורכב ממספר של דיודות בודדים שניתן למדידה באופן עצמאי. אלה מכונים "פיקסלים". הדפוסים באיור 4 מייצגים את הכיוון של המכשיר אורגני כמו להניחה בחדר העליון. החריץ בצד החדר צריכה להיות בצד שמאל של המכשיר אורגני (4-פיקסל) או מתחת המכשיר אורגניים (6-פיקסל) (בהתאם לסימנים התמצאות על הדפוסים באיור4).
  4. בסביבת הכפפות, להדק את הטבעת שהגנו לתא העליון על ידי לדפוק את הברגים חוט ארבע 4-40 (0.248 ס מ קוטר, 0.478 ס מ אורך) דרך טבעת שהגנו לתוך השרוול משורשרות. הקש את המכשיר בין הטבעת שהגנו על o-ring. נקטו זהירות לא לפרוץ את המכשיר על ידי לדפוק את הברגים מצטבר, הולך שמינית הסתובב כל מעבר.
    הערה: כדי להבטיח גושפנקה מספיקות, בדוק כי o-ring לוחצות את ההתקן מסביב עם דחיסה 15-25%.

Figure 3
איור 3: הרכבת של התא העליון. () לוח זה מציג לתא העליון המפורק 4 פיקסלים. (b) לוח זה מציג את היישום של הליכי מוסיף בתא העליון באמצעות עבודה עם מלחם. (ג) לוח זה מציג רכיבי חלקית שהורכב קאמרית העליון מציג את היישור של הטבעת שהגנו לתא העליון (שים לב o-ring וברגים אינן מוצגות עבור בהירות). צבעים שונים של פלסטיק PLA שימשו ההדפסה של חלקים שונים; אלה השפעה על הביצועים של החדר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: התקן אפשרי תבניות פיקסל עבור פריסה pin- בלוחות אלה מציגות את המיתאר של ההתקן תא פוטו-וולטאי או דיודה פולטת אור אורגני המשמש להקצאת pin קשר מיקומים עבור () 4-פיקסל ותצורה קאמרית (b) IV 6-פיקסלים הבדיקה. כל פיקסל ממוספר עם הפניה הסימנים התמצאות (כוכבים ירוקים) עבור מיקום הנכון שלהם בבית הבליעה. עיגולים אדומים ושחורים מייצגים קטודית, אנודת אנשי הקשר (כלומר, עמדות ה-pin), בהתאמה. שימו לב עבור תצורת 6-פיקסלים, הפיקסלים שני העליונים הם רעולי פנים על-ידי פתיחת בתא העליון אינן ממוספרות כפי רק ארבעה פיקסלים יכול להיבדק בתנאים תאורה או פליטה. (c) לוח זה מראה את הכיוון של מכשיר 6-פיקסל ביחס 6-פיקסל בתחתית המצודה עם עמדות pin המצוין. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. לעזוב את התא העליון שהורכב בסביבה הכפפות לצורך ≥ 24 שעות כדי לאפשר לחות נספג על ידי הלשכה כדי להימלט מן החומר. המשך לשלב 3 בזמן ההמתנה.

3. מכלול התא התחתון

הערה: רק בצע צעד 3.1 אם תצורה עם תא תחתון עם יציאות זרימת גז יש צורך.

  1. להוסיף דחיפה-כדי-חבר מחברי פנאומטיים עבור תזרים גז אינרטי בתחתית המצודה עם יציאות זרימת גז (ראה איור 5).
    1. באמצעות ברז החוט צינור הלאומית (NPT) בגודל של 1/8 עם יד T-ברגים, הקש על שני חורים ממוקם בצד בתחתית המצודה עם היציאות זרימת גז. להבטיח כי החור כדי אנכי, החדר מוחזק בצורה מאובטחת במקום, מקם את הברז בתוך החור.
    2. באמצעות T-מפתח הברגים המחובר לברז, לאט טוויסט הברגים בכיוון השעון, המבטיח כי השרידים ברז אנכי, עומדים בשורה עם החור כמו החוטים נוצרות. כל תורות 5, סובב נגד כיוון השעון הגדול פעם אחת מלאה להפוך, בליפוף עוד תורות 5, חוזר עד חוט נחתך לתחתית הבור.
    3. לעטוף את הקלטת טפלון סביב המחברים דחיפה-כדי-לחבר 2-פנאומטיים על ידי ליפוף נגד כיוון השעון סביב הנושאים את הקלטת (בעת הצגת ההתאמה מלמעלה כמו הוא מוברג) 2 x.
      הערה: לקבלת מידע נוסף, עיין הקשה המדריך של machinists.
    4. בורג המחברים פנאומטיים לתוך החורים מצותתים, באמצעות מפתח ברגים להדק אותם. הקפידו לא overtighten ולהיסדק הפלסטיק.
    5. החל אפוקסי בלחץ נמוך סביב לגימורים ישובים. על פיסת נייר, השתמש מקל ארטיק לערבב 2-חלק בסיס שרף עם 1-חלק במינראליים (שניהם כלולים). תערובת זו היא האפוקסי.
    6. בעזרת קיסם, למרוח שכבה של אפוקסי סביב השטח בין בתחתית המצודה עם היציאות זרימת גז ואביזרים. לאפשר את אפוקסי לשבת במשך 1-2 h עבור שרף להקשיח ב 25 º C. לריפוי מלא, לאפשר את אפוקסי לנוח במשך 24 שעות ביממה ב 25 º C. ודא כי הגדרת שרף לבן ומוצק בעת לחיצה.
      התראה: במינראליים אפוקסי שרף אפוקסי לגרום לכוויות וגירוי של העיניים והעור. אפוקסי עלול לגרום של עור אלרגית או תגובה בדרכי הנשימה. הוא עלול לגרום לגירוי דרכי הנשימה. זה יכול להיות מזיק אם נבלע או נספג דרך העור. להבטיח אוורור נאותים, הימנע מכל מגע עם העור ובגדים. לא לנשום את האדים. לענוד הגנה העין וכפפות בעת טיפול אפוקסי.
    7. התחבר המחברים דחיפה-כדי-לחבר פנאומטיים השסתומים דחיפה-כדי-לחבר המופעלים באופן ידני עם חתיכות 2 ס מ טפלון אבובים. הקוטר של הצנרת צריכה להיות תואמת את אשר נדרש על ידי המחבר דחיפה-כדי-לחבר בשימוש.

Figure 5
איור 5: חדר התאספו הגז יציאות. לוח זה מראה תא שהורכב במלואו כולל תא תחתון עם יציאות גז. היציאות דחיפה-כדי-לחבר גז בתוך החורים זמינים בבית הבליעה מחוברים צינורות עם גז זרימת הבקרה שסתומים לשליטה המבוא של גז. שימו לב כי הפינים קשר מושמטים עבור בהירות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. להוסיף סיכות קשר חשמלי לתא התחתון למדידה נוכחית מתח (IV) (ראה איור 6).
    1. הכנס 6-7 מ מ הקצה הצר של סיכה פוגו סוף כוס הלחמה הנשי. השילוב של 2 חלקים אלה ידוע כמו סיכה קשר. באמצעות הלחמה ידיים מושטות לעזרה, להשעות בשני חלקי ה-pin קשר אופקית.
    2. הפעל את המלחם. כאשר מחממים עד בערך 330-350 ° C, לגעת הברזל באזור החיבור בין ה-pin פוגו בגביע הלחמה.
    3. תוך עדיין נגיעה בברזל לאזור, הקש הלחמה באזור החיבור. אם זה יש מחומם מספיק, הלחמה יתמוססו. ודא יש שכבה דקה של הלחמה המכסים את שטח בין שני חלקי כל הדרך סביב החלק החיצוני של ה-pin קשר. ודא הלחמה חלקה עם אין בליטות. ראה איור 6b.
    4. החלק ה-pin קשר לתוך 1 של החורים בחלקו התחתון של התא התחתון. החלק ה-pin קשר אז זה 2.2 ס"מ של הסוף גביע הלחמה בולטת מהחלק התחתון של התא התחתון.
      הערה: בגביע הלחמה צריך לשרבב התחתון של התא התחתון בזמן ה-pin פוגו צריך להיות כלפי החלק הפנימי של התא התחתון.
    5. סותמים, לכסות את האזור שבו ה-pin קשר הוכנס לתוך הפלסטיק באפוקסי בלחץ נמוך מתאים ליישומי ואקום. על פיסת נייר, השתמש מקל ארטיק לערבב 2-חלק שרף עם 1-חלק במינראליים להופעת לתערובת אחידה.
    6. בעזרת קיסם, להחיל את אפוקסי סביב הקשר pin חור כדי לשלול את האפשרות של חדירת אוויר. לאפשר 1-2 h עבור שרף להקשיח ב 25 º C. לריפוי מלא, לאפשר את אפוקסי לנוח במשך 24 שעות ביממה ב 25 º C. ודא כי הגדרת שרף לבן ומוצק בעת לחיצה.
      התראה: במינראליים אפוקסי שרף אפוקסי לגרום לכוויות וגירוי של העיניים והעור. אפוקסי עלול לגרום של עור אלרגית או תגובה בדרכי הנשימה. הוא עלול לגרום לגירוי דרכי הנשימה. זה יכול להיות מזיק אם נבלע או נספג דרך העור. להבטיח אוורור נאותים, הימנע מכל מגע עם העור ובגדים. לא לנשום את האדים. לענוד הגנה העין וכפפות בעת טיפול אפוקסי.
    7. חזור על שלבים 3.2.1 - 3.2.6 כדי להוסיף את המספר הנכון של סיכות קשר בתחתית המצודה כדי למלא את החורים.
  2. מניחים בתחתית שהורכב המצודה סביבה הכפפות ולהשאיר את זה לפחות 24 שעות.
    הערה: זה כדי לאפשר לחות נספג על ידי הלשכה כדי להימלט מן החומר.

Figure 6
איור 6: תא התחתונה מלאה, התאספו. () לוח זה מציג תא תחתון שהורכב עבור תצורת הבדיקה IV 4 פיקסלים עם הפינים קשר שבו משתמש מתאים ליישומי ואקום בלחץ נמוך אפוקסי. O-ring (KF50) חום-מרכוז אטם טבעת משמשת כדי להבטיח התאמה הדוקה עם התא העליון. (b) לוח זה מראה את סיכת גביע ו פוגו הלחמה לאחר הלחמה. (ג) לוח זה מציג תקריב של אפוקסי קבע, מציג את הישיבה הנכונה של ה-pin קשר החורים קאמרית התחתון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

4. ההרכבה הסופית

הערה: הרכבה זו היא להיעשות בתוך סביבה הכפפות לאחר שהורכבו העליון והן בתחתית המצודה היו בתוך הכפפות עבור ≥ 24 שעות ביממה.

  1. צרף אטם KF50-מרכוז בתחתית המצודה, כפי שמוצג באיור 6.
  2. למקם את התא העליון בתחתית המצודה, עם הצד חלקה של התא העליון כלפי מעלה, יישר את החריצים על שני החלקים קאמרית כדי להבטיח מגע נאות עם המכשיר אורגני. לקבלת תצוגה מורחבת של כל החדר, ראה איור 1 .
  3. אבטח את החלקים קאמרית 2 יחד באמצעות את המלחציים KF50.
    1. לפרום את כשההוכחה על המלחציים ולמקם את המלחציים סביב קצה משולב בתחתית המצודה של התא העליון.
    2. באמצעות את שיבוץ של איור 7 . ייצוג ברור, סובב את כשההוכחה הכי רחוק שאפשר כדי להדק את הברק, ולהבטיח חותם צר סביב תאי-החצי 2. השאר תא שהושלמו בתא הכפפות עד התוכנה נקבעה כשלב מפורט ב 5.

Figure 7
איור 7: חדר התאספו, מלאה מבחן. () לוח זה מראה חדר הבדיקה שהרכבתם 4 פיקסל הרביעי עם מלחציים KF50 יצוק המבטיח התאמה. הדוקה בין התחתון העליון קאמרית. שיבוץ מציג זווית נוספת של המלחציים KF50 סגור התנוחה אטימות מירבית. (b) לוח זה מציג את הרכבה של התא העליון 4 פיקסל עם הטבעת הסגירה (שים לב כי o-ring כבר נטענה בבית הבליעה העליון). תצורות אחרות קאמרית הם התאספו באותה דרך. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

5. התנהגות מדידות הרביעי של הפיקסלים הבודדים על המכשיר

הערה: סעיף זה מפרט את ההליך נעשה שימוש כדי ליצור את הנתונים המוצגים נציג תוצאות. יחידת מדידה מקור (דל) ומועצת המנהלים מבחן כוח ההכנסה אפס (זיף) נעשה שימוש מפורטים בטבלה של חומרים. עם זאת, ניתן להשתמש בכל אחת מהשיטות של לשכת קשר דל לאיסוף נתונים זרם-מתח. כל השלבים המדידה הרביעי נערכו על מכונת Windows. "פיקסלים" מתייחס דיודה בודדת על המכשיר אורגני.

  1. להוריד ולהתקין את ה-IDE פיתון שסופקו.
  2. חבר כבל BNC מערוץ 1 דל ממוקם על דל ללוח מבחן זיף.
  3. לחבר את ספק הכוח דל וחבר אותו המחשב באמצעות כבל USB 2.0.
  4. לזהות הזיהוי יציאה טורית/יציאת COM הנכון שמתאים דל מחובר.
    1. עבור התקני Windows, בדוק באיזו יציאת COM מקביל דל מחובר ' מנהל ההתקנים '. שימו מספר ה-COM.
  5. פתח את קובץ ה-script פייתון BasicIV.py .
  6. הדבק ביציאת ה-COM (Windows) בשורה המצוין של קוד ב- BasicIV.py כפי שניתן לראות באיור8.
    הערה: כברירת מחדל, התוכנית יהיה הפלט נתונים בספריית העבודה הנוכחית.

Figure 8
איור 8: מדד הרביעי פייתון. זהו צילום מסך של התסריט פייתון BasicIV.py עם יציאת COM במיקום המצוין. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. -דל, לעבור הבורר טווח שכותרתו "2" הממוקמים על יד תעלת דל 1 למצב ON . ראה איור 9b.
  2. הסר את התא שהרכבתם הסביבה הכפפות.
  3. לגשר את הקשר בין הפינים קשר את הלוח מבחן לזיף בעזרת שיטת הבחירה (ראה איור 9).
    הערה: עבור התקנה זו, מתאם מותאם אישית היה עשוי לגשר את הקשר בין הפינים קשר לוח הבדיקה לזיף בעת הפעלת הרביעי מדידות. שיטה זו עשויה להשתנות, כל עוד החיבורים מספיקים ולהוסיף ההתנגדות זניח.
  4. לעבור את הסיכה קטודית הקרקע ואת הקוד אנודת כדי BNC של פיקסל אחד בלבד בכל פעם, המבטיח את השאר מוחלפות OFF.
  5. הפעל את BasicIV.py.
    הערה: כאשר המדידה הושלם, קבצים של תוצאות ומגרש של V0לעומת אני0 יופק נתיב הקובץ שנבחרו קודם לכן.
  6. חזור על שלבים 5.10 ו 5.11 לכל פיקסל במכשיר שימוש בבוררים פיקסל המוצג באיור 9 כדי למדוד את העירוי לכל פיקסל.

Figure 9
איור 9: הגדרת המדידה הרביעי. () לוח זה מראה תא שהרכבתם מחובר להוספת אפס כוח (זיף) מבחן לוח ומקור יחידת המידה (דל) לבדיקת מדידה IV. (b) לוח זה מראה את המתג טווח "2" מוגדר במצב ON כראוי מחבר את המכשיר דל למדידה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

6. מרכיבים את התא לבדיקה WVTR

  1. להוסיף חיישן לחות פנימית לתא הניסוי WVTR לקביעת את WVTR.
    1. הלחמה 3 חוטים החיישן לחות פנימית, כפי שמוצג באיור 10 ג: 5 V (אדום), הקרקע (ירוק), ונתונים (צהוב). ודא שהם אורך מספיק (כ 15 ס מ).
    2. להאכיל לחות פנימית חיישן החוטים דרך החורים בתחתית WVTR מבחן בתחתית המצודה.
    3. בעזרת קיסם, להחיל אפוקסי בלחץ נמוך סביב חוטי החשמל בתוך ומחוץ לתא התחתון גם כמו מקומות פנויים. על פיסת נייר, השתמש מקל ארטיק לערבב 2-חלק שרף עם 1-חלק במינראליים להופעת לתערובת אחידה.
    4. להחיל את אפוקסי סביב החוט לחור כדי לשלול את האפשרות של חדירת אוויר. לאפשר 1-2 h עבור שרף להקשיח ב 25 º C. לריפוי מלא, לאפשר את אפוקסי לנוח במשך 24 שעות ביממה ב 25 º C. ודא כי הגדרת שרף לבן ומוצק בעת לחיצה.
      התראה: במינראליים אפוקסי שרף אפוקסי לגרום לכוויות וגירוי של העיניים והעור. אפוקסי עלול לגרום של עור אלרגית או תגובה בדרכי הנשימה. הוא עלול לגרום לגירוי דרכי הנשימה. זה יכול להיות מזיק אם נבלע או נספג דרך העור. להבטיח אוורור נאותים, הימנע מכל מגע עם העור ובגדים. לא לנשום את האדים. לענוד הגנה העין וכפפות בעת טיפול אפוקסי.
  2. חזור על שלב 2 כדי להרכיב התא העליון, החלפת המכשיר עם חתיכת זכוכית באותו גודל ובאותו עובי כמו המכשיר להיות תוחמת התא.
    הערה: אם כבר מורכב התא העליון, אז זה יכול לשמש למטרה זו. מאז המכשיר לא נמדדים, כדי לחקות את התנאים של התקן, חתיכת זכוכית משמש כדי לאטום הפתיחה אופטי של התא העליון.
  3. להשאיר את מבחן בתחתית המצודה התאספו בחדר העליון, טבעת מרכוז-KF50 unassembled חמצן- / ללא לחות הסביבה (הכפפות) במשך 24 שעות להבטיח תנאי ראשוני של 0% לחות יחסית פנימי.
  4. חזור על שלב 4 להרכיב באופן מלא תא נבנה כדי למדוד את WVTR בתוך בתא הכפפות, כפי שמוצג באיור 10a.

Figure 10
איור 10: הלחות בדיקות ההתקנה. () לוח זה מראה WVTR לחלוטין שהורכב מבחן קאמרית שמחוברת פנימיים וחיצוניים DHT22 סנסורי לחות באמצעות מגשר בממרח מיקרו-בקר. (b) לוח זה מראה את חיישן לחות DHT22 בתוך החדר התחתון מבחן WVTR. שים לב החוטים מוזנים דרך בתחתית המצודה, מתקיימים במקום עם אפוקסי בלחץ נמוך. (ג) לוח זה מראה סכימטי של חיישן לחות פנימיים וחיצוניים DHT22 ואת מיקרו-בקר לוח חיווט תרשים באמצעות קרש חיתוך ללחם יחיד (למען הנוחות). החיישן מחובר הפינים מיקרו-בקר "5 V" (אדום) ו- "GND" (ירוק) כדי לספק כוח החיישן. הפלט נתונים מהחיישן (צהוב) מתחבר הפינים "דיגיטלית" [2 עבור החיישן (INT) פנימי] ו- 4 עבור החיישן (EXT) חיצוני עם הנגד 10 kΩ. שיבוץ מציגה חיישן DTH22 עם החיווט ה-pin הנכון: 5V (אדום), הקרקע (ירוק), ונתונים (צהוב). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

7. לקיים מידה לחות כדי לקבוע את WVTR

  1. הורד תוכנת הלוח מיקרו ופיתון כל 2.7.12 IDE במחשב תואם.
  2. פתח קובץ פייתון Run_WVTR_Test.py.
  3. חברו מיקרו-בקר ל המחשב באמצעות כבל USB A-B.
  4. התקנת הספרייה כדי לאפשר את הפלט של הנתונים לגיליון אלקטרוני.
  5. חזור על שלב 5.4 כדי לקבוע את מספר COM מיקרו מחוברים. העתק והדבק זה הקוד פיתון כמוצג באיור 11 א.
  6. לזהות את נתיב הקובץ הרצוי עבור גליונות אלקטרוניים נתונים גולמיים, הזן אותה לתוך הקוד פיתון כמוצג באיור 11 א.
  7. פתח את הקובץ מיקרו-בקר ARDUINO_HUMIDITY_TESTS.ino.
  8. תחת הכרטיסיה כלים , בחר מיקרו המתאים את הלוח. תחת הכרטיסיה כלים שוב, בחר את היציאה כפי שנקבע בשלב 7.5.
  9. לאמת ולהעלות את הקוד מיקרו-בקר מיקרו-בקר בלחיצה על הסמל בפינה העליונה השמאלית של החלון כפי שניתן לראות להבין 11b.
  10. תיל המעגל, כפי שמוצג באיור 10 ג; לחבר את 5 V (אדום), קרקע (שחור), אות חוטים (צהוב) של החיישן לחות (EXT) חיצוני למקומות שלהם. להשמיט את חיישן פנימי (INT) עד שלב 7.12 לפקדים מאז הוא ממוקם בבית הבליעה שהושלמו, כפי שמוצג איור 10 ב'.
  11. הסר את התא התאספו בתא הכפפות.
  12. תיל מיד את חיישן פנימי בתא ללוח מיקרו-בקר, כפי שמוצג באיור 10 ג.
  13. להריץ את הסקריפט פיתון ופעל לפי ההנחיות שיופיעו בתוך הקליפה פיתון.
    1. הקלד החומר של התא.
    2. הקלד משך הזמן בשעות. סוגר את המספר עם מקף תחתון. לדוגמה, אם 6-אייץ ' היא הרצויה, לאחר מכן הקלד "_6_".
      הערה: הבדיקה צריך להתחיל וליצור. xlsx קבצים במיקום הנתיב שצוין שבמקטע ה-script השלמת הבדיקה. אל תאפשר את החיישנים. כדי לנתק ההתקנה. יש להפעיל מחדש את הבדיקה אם זה יקרה. הקוד מיקרו-בקר עבור המידה WVTR מקורי לתוכנית ברירת המחדל שסופקו על-ידי הספק. הקוד פיתון שמפעיל את המדידה הרביעי הותאם מהקוד המסופקים על ידי היצרן של הלוח מבחן זיף.

Figure 11
איור 11: תצלום מסך קצב שידור של אדי מים- אלה מראות () צילום מסך של התסריט פייתון Run_WVTR_Test.py עם (b) המיקום יציאת COM המצוין. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מדידות מתח זרם:

החדר הזה נועד לאפשר בדיקה של התקן דיודה אוויר רגיש, כגון של תאים סולאריים אורגניים או פרוביסקיט או של דיודה פולטת אור. הוא יכול להתנהג כמו של כימוס הניתן לשימוש חוזר, זמני או שיטה של החדרת מזהמים לבצע בדיקה מבוקרת השפלה. העקומות צפיפות זרם-מתח (JV) המוצגת כאן נמדדו באמצעות לוח הבדיקה לזיף המצורפת של דל תחת כהה (קרי, אין תאורה) ותנאי מואר כדי לחלץ מאפיינים בסיסיים דיודה. על-ידי חיבור הפינים קשר מן החדר ללוח זיף, כל פיקסל ניתן בנפרד לטפל. בנתוני הדוגמה שלהלן, תא תחתון רגיל, ללא היציאות גז, שהודפסו 50% צפיפות PLA פלסטיק היה משמש לבדיקת תא סולארי אורגני באמצעות התצורה 6-פיקסלים. אלה מכשירים אורגני, מתייחס "פיקסלים" דיודה בודדת שניתן למדידה באמצעות הגדרת מדידה. באמצעות התוכניות פיתון שסופקו בתיקיה קוד המדידה הרביעי (נמצא מידע משלים), העיקולים הבא פיקחו על פיקסל בודד ממכשירים אורגני עם ארכיטקטורת ההתקן של איטו/PEDOT: PSS/P3HT: PCBM / Al. הפרטים עבור ייצור המכשירים ניתן למצוא במקום אחר16.

איור 12 מייצג את עקומות JV הצפוי של אחד טוב עובד אורגנית פוטו התקן בחושך, תחת תאורה. שים לב, כדי לחלץ את צפיפות הזרם (J), העיקולים זרם-מתח כי הם התוצרים מהתוכנית פייתון BasicIV.py חולקו על-ידי האזור דיודה נמדד. עבור דיודות שלנו, זה היה בסביבות 1.2 מ מ2. איור 12 מציגה את אופן הפעולה של דיודה אחד בתוך החדר, עם קשר טוב pin עם הידיות אלקטרודה. כל הפיקסלים ארבע כי הם מדידים בתצורה כזו מראים התנהגות דומה. דיודות אורגניות עבודה זה לא יורד צריך להראות התנהגות מתקנתנ, אות חלש רעש, גידול מעריכי הנוכחית לאחר מתח המופעל בסביבות 1 V בתנאים כהה; תחת תאורה, צריך להיות דומה דיודות מאפיינים כמו בחושך, לקזז על ידי ה-2,photocurrent המושרה16. לשם השוואה, איור 12 מראה גם את עקומות JV עבור פיקסל אחד של מכשיר זהה, עוברת אנקפסולציה באמצעות מיקרוסקופ שקופית מעל האזור הפעיל (קרי, בקו מתאר אדום באזור איור 4, אטום עם אפוקסי ואקום וסתימה בלחץ נמוך לאחר הבדיקות התא הראשוני). שים לב כי בבית הבליעה, יש ראיות ההתנגדות קשר גבוה כפי שמוצג על ידי הירידה של ה מקדם מילוי17 [העקומה הופך להיות פחות "ריבוע" עקב שיפוע סביב קצר חשמלי (Jsc) הנוכחי18 , המעגל הפתוח מתח (Voc)]19. זאת ניתן לייחס את ההתנגדות בדיקה קשר גבוהה יותר של המכשיר בבית הבליעה לעומת המכשיר ובחן ישירות באמצעות לוח מידה20. זה צריך להיות אפשרי להקטין את התביעות התנגדות משמעותית דרך כדאי הלחמה, חיווט עיצובים. במקרה של מפורק, שאינן פועלות או לקוי יצר קשר עם התקן אורגני, היינו לא רואים עקומה כמו דיודות, כמו איור 12 c. עקומות כאלה בדרך כלל יש זרם שנמדד נמוך, אין התנהגות מתקנתנ, יחס אות לרעש גבוה, המציין "רעש" או קשר פתוח. לקצר, כגון תתרחש אם היה קשר ישיר בין האלקטרודה מתכת העליון האלקטרודה איטו בתחתית, שיוצגו על-ידי קו ישר של מדרון פרופורציונליים לההתנגדות על-פני הקשר (איור 12d).

Figure 12
איור 12: השוואה IV. מראות אלה. את עקומות מדידת צפיפות זרם-מתח (JV) של מכשיר רגיל תאים סולאריים אורגניים בתוך החדר, באותו התקן אנקפסולציה. ויצרתי ישירות ללוח לזיף דרך מובנית פינים () תחת תנאים כהה ( כלומר, לא תחת תאורה) ו- (b) תחת תאורה באמצעות מקור אור מעבדה, מציג דיודה התנהגות צפויה. (ג) לוח זה מציג את מעגל המדידה הרביעי של מכשיר רגיל תאים סולאריים אורגניים לא תחת תאורה מראה פגום או התנהגות ללא מגע. (d) לוח זה מציג את מעגל מדידה דיודה הרביעי של מכשיר short-circuited לא תחת תאורה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

בדיקות יעילות הקאמרית:

החדר הזה נועד לשמש סביבה יציבה זמני, לשימוש חוזר עם המאפיינים מבוקר (כולל, מבוא גז, חום ולחות). כדי לקבוע את היעילות של התאים אטמוספרי, הם מאופיינים בשתי דרכים: בדיקת קצב שידור אדי מים באמצעות חיישן לחות לבין מבחן ירידה בביצועי המכשיר באמצעות המכשיר תאים סולאריים אורגניים בשימוש כדי להדגים את הזרם-המתח מדידות בסעיף הקודם.

בדיקות WVTR:

אחד הגורמים הקריטיים ההשפלה של התקנים היא חדירת המים לתוך המכשיר21,22. התקן יציבות לטווח ארוך ומגעים התקנים אורגניים טוב צריך להיות 10-4 - 10-6 g/m2/יום של מים ingress12,13. כמו החדר הזה נועד להיות סביבה מבוקרת לבדיקת למטרות יותר מאשר שיטת אחסון או כימוס לטווח ארוך, הדרישות עבור חדר יעיל אינם כמו קפדנית. במקום זאת, החדר צריך להיות מסוגלים לשמור את מאפייני התקן בתוך פרק זמן סביר עבור תנאי הניסוי. השיטה העיקרית של אפיון ingress אדי מים ואת הזמן לשימוש של התא הוא אדי מים שידור קצב (WVTR)21

WVTR יכול לקחת משמעויות שונות בהתאם לתנאי תחת אשר הוא נמדד והיחידות הנמצאים בשימוש23. לצורך תרומה זו, WVTR נקבעת באמצעות מידת הלחות היחסית שינוי24, הדומה מבחן גביע gravimetric23. בשל המורכבות של נתיבים חדירת רטיבות בבית הבליעה, השינוי המונית של אדי המים החיישן ישמש, מנורמל מאת לכל הבדל באחוזים (המבוטא כשבר מ 0 - 1) הלחות היחסית מעבר לגבול, מ לשיטת באשה. et al. 25.

(1)Equation 1

כאן, Equation 2 מייצג את שיעור השינוי ביחס הזמן של המסה של אדי מים המוכלים בבית הבליעה, ו Equation 3 ההבדל בין לחות יחסית בתוך ומחוץ לתא. גישה כזו מניבה יחידות עבור WVTR של הזמן לכל-יחידת מסה.

משתמע במשוואה זו ההנחה כי שיעור החדירה אדי מים הוא יחסי ההבדל הלחות היחסית בין הפנימי החיצוני של החדר. הנחה זו מובילה המשוואה הדיפרנציאלית הבאים:

(2)Equation 4

כאן, Equation 5 גם נפח של החדר (שנלקחו את דגמי תלת-ממד), ו Equation 6 צפיפות רוויה אדי המים בטמפרטורה נרשם במהלך הבדיקה.

פתרון המשוואה הזו והחלפתה אותו התנאי הראשוני של 0% לחות בבית הבליעה (שמחייבות עוזב את החדר. בתא הכפפות עבור > 24 שעות), המשוואה השלטון של ניסויים אלה, כפי שמוצג להלן, ניתן למצוא.

(3)Equation 7

בעת עריכת הבדיקה לחות, לחות יחסית קריאות לקוחים בו-זמנית בתוך ומחוץ לחדר מודפס 3D. ברגע המידע הזה נאסף, זה היה להתוות נגד הזמן, t, כפי שמוצג באיור 13a. רגרסיה ליניארית שימש כדי לחשב את WVTR מן המדרון של המשפט בכושר הכי טוב.

במבחן הזה, שימש 50% צפיפות ההדפסה PLA מודפס 3D פלסטיק. המבחן היה להפעיל עבור משך זמן של 4 שעות, וכתוצאה מכך WVTR של µg 270/יום (R2 = 0.985). . זה גבוה לעומת הדרישות התקן אורגני טוב encapsulant12,13, אבל זה מספיק למזער את ההשפלה המכשיר לבדיקה חשמל שנמשך שעות מספר21 (עיין בסעיף הבא, התקן השפלה מבחן). לעומת זאת, תא דולף כמו באיור איור 13 ב' היה של WVTR של µg ליום 855 (R2 = 0.99).

הקצב לחות אשר נכנס לתא נשלטת על ידי המקדם דיפוזיה של חומרים חדיר ביותר23. בהנחה באותם תנאים איטום, חומרים שונים לקירות החדר תניב ערכים שונים של WVTR. תוצאות כמה תנאים וחומרים נציג מסוכמים בטבלה1. תא ה-PLA טיפוסי כולל של WVTR גבוה יותר מאשר חדר המקביל במכונה מתוך מתכת10. בהנחה גומלין פרופורציונליים בין השפלה WVTR, התקן, אנחנו יכולים להעריך את הזמן אחסון הקודם 80% אובדן ביצועים ראשונית (T80)6,8 עבור מכשיר הבדיקה, שימוש חדר הזה תוכנית בסיסית עבור הלחות ingress על החותמים. זה יכול לתת הערכה גסה של הזמן שימושיות עבור תא בתצורה נתונה. בתנאים כאלה, תא PLA 50% צפיפות אמור להיות מסוגל לאחסן דגימה ללא כל הפסדים משמעותיים במשך כ 3 ימים. זה מנוגד כימוס נכון, איפה משמעותיים בביצועים נצפתה לאחר יותר משבועיים של אחסון בתנאי הסביבה.

אפשרי גם להרחיב את חלון הזמן שמיש עבור תא על-ידי זורם של גז אינרטי, כגון N2. בתצורה כזו, WVTR עבור תא PLA 50% ירד מתחת לגבול זיהוי של החיישן (ראה איור 13 ב'). עם מינימום של זיהוי ~ 0.1% לחות יחסית שינוי, זה מרמז על WVTR של 0.13 פחות מ µg/יום, עם עלייה משמעותית בזמן אחסון המשוער. עם זאת, מחקרים קודמים הראו,10,27 זה דוגמאות יש של T90 בסביבות 6 שבועות הכפפות. כפי תצורה קאמרית זו זרימת גז משולה סביבה הכפפות גז אינרטי, זה חסם עליון סביר יותר עבור אחסון מדגם. כדי לקבוע מדד מדויק יותר WVTR על רמות נמוכות של חדירת מים, בדיקה רגישה יותר כגון מבחן סידן חשמל28 אמור לשמש לתת אומדן טוב יותר.

אם בדיקה נוספת של התאים היא הרצויה, חיישן חמצן יכול להימנות בבית הבליעה, רמות החמצן יכול להיות במעקב לאורך זמן לתת קצב השידור חמצן (OTR), בהשוואה עם WVTR.

חומר DRHint (משך הבדיקה סה) WVTR (מ ג/יום) התקן המשוערת אחסון זמן (ימים)
50% צפיפות פלה 1.80% 271 ± 30 3.3
50% צפיפות פלה (נוזל) 4.70% 855 ± 90 1
50% צפיפות PLA בתזרים2 N < 0.1% < 0.130 > 7000
פולימר עמיד במים 9.00% 3064 ± 300 0.29
מתכת 1 -- 90 * 10
תיקון עבור לחות יחסית חיצוני
1 ריס, ואח [10]

טבלה 1: התוצאות עבור כמה חומרים נציג קירות התא והתנאים איטום. טבלה זו מתארת את השינוי הכולל פנימי לחות יחסית, אדי מים קצב השידור עבור תאי של חומרים שונים, בתנאים שונים.

Figure 13
איור 13: מתווה קצב השידור אדי מים- () לוח זה מראה על שינוי של לחות יחסית כדי לקבוע את WVTR באמצעות משוואה 3. המשתנה התלוי הוא הלוגריתם הטבעי unitless של היחס של הלחות היחסית (RH) של החיישן פנימיים וחיצוניים, להתוות נגד הזמן (ראה משוואה 3 תוצאות נציג). השיפוע של קו הרגרסיה הליניארי מרובע מופחת הוא יחסי WVTR, דיווחו טבלה 1 (R2 = 0.99). (b) לוח זה מראה על שינוי הלחות היחסית עבור 50% PLA מודפס 3D תא בתנאים שונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

מבחן השפלה התקן:

כדי לבדוק ההשפלה בביצועים המכשיר תחת פעולה רציפה, דיודות היו חשמלית הדגיש כל 5 דקות מ-5 ל- 5 V, כדי להקליט את התגובה הנוכחית כהה כמו עקומת זרם-מתח. איור 14 מציג שהשוואה בין השינוי הנוכחי 4 V עבור התקן נבדק פנימה הקאמרית נגד דיודה במארז הסטנדרטי. בשל ההתנגדות מוגברת, ההתקן בבית הבליעה כולל זרם ראשונית מעט נמוך יותר מאשר המכשיר שעברו אנקפסולציה. עבור שני מכשירים, נצפית עלייה ראשונית הנוכחי על התקופה הראשונה של 50 דקות. אחרי זרם המרבית מושגת סביב 50-60 דקות, יש היפוך בפניות הנוכחי, הזרם מופעל להקטין. אופן פעולה זה הוא צפוי עבור סוג זה של התקן, כמו היווצרות של interlayer הטובה תחמוצת דק על האלקטרודה קשר העליונה בתחילה משפר את מאפייני ממשק בין המתכת מוליכים למחצה אורגניים6. אפקט זה בולט הרבה יותר במכשיר בבית הבליעה, רומז חמצון יותר ויותר מהר. זה מדגיש כי החדר אינו מיועד להיות תחליף עטיפת לאחסון לטווח ארוך, אך נייד מבוקר הסביבה יכול לשמש כדי למדוד את מאפייני התקן משתנה. הוספת גז יציאות עם זורם גזים אשר להקטין את WVTR היה סביר לשפר את היציבות של התקנים בתוך החדר.

כמו המכשיר עוד יותר לחוץ, השכבה הפעילה מתחיל להתפורר עקב מגוון רחב של אינטראקציות6,7,8,22. שני ההתקנים להראות 0.3 - 0.4 µA/דקה של אובדן-של-זרם כמו המדד ממשיך, אבל שוב, לחדר מראה שיעור גבוה יותר של השפלה. זה מדגיש המכשיר בתוך תא המדידה הוא מתנהג באופן שקול למכשיר שעברו אנקפסולציה תחת מתח חשמלי. כפי שמוצג באיור14, עקומות דעיכה, בהתבסס על השינוי הנוכחי מנורמל לאורך זמן, מרמז על T80 לשימוש רציף דומה עבור שני המכשירים (26 h vs. 30 h), אך מעט יותר עבור ההתקן שעברו אנקפסולציה.

Figure 14
איור 14: התקן מבצעי השפלה. () לוח זה מראה זרם כהה נמדד ב- 4 V למדידות הרביעי נלקח כל 5 דקות עבור מכשיר סטנדרטי תאים סולאריים אורגניים. (b) לוח זה מראה כהה מנורמל הנוכחי עקומות דעיכה 4 V, א/אניo, איפה אניo הוא הזרם הראשונית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

בעקומת דעיכה נתונים גולמיים עבור ההתקן אורגניים שעברו אנקפסולציה (איור 14 א'), נצפית ירידה חדה בין המדידה הראשונה והשניה במשך 5 דקות. ירידה זו הוא לא ציין עבור ההתקן אורגני נבדק בבית הבליעה. . זה כנראה תוצאה של העובדה כי זה לוקח יותר זמן כדי להרכיב את המכשיר אורגניים בתוך החדר ולצרף אותו ללוח זיף, ואילו המכשיר שעברו אנקפסולציה ישירות נמדד מיד על הוסר מן הסביבה הכפפות...

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

השלבים הקריטיים לשחזר את הניסוי הזה כוללים ההדפסה של התאים כדי למנוע סדקים, פערים או מאפיינים במילוי המסכן אשר יכול להפחית את WVTR, איטום החדר כדי למנוע חדירת כלשהו של לחות וחמצן על ידי הידוק את המלחציים KF50 כדי להשיג על אטימה מלאה בין התאים העליונים והתחתונים, שימוש של ואקום-מדורג אפוקסי בלחץ נמוך סביב הפינים קשר או כל feedthroughs כדי למנוע את כל דולף ויצירת חותם בין הדגימה את התא העליון באמצעות מיקום o-ring נכונה, לחץ עם הברגים הידוק על הטבעת הסגירה כדי למנוע דליפה כלשהי בלי פיצוח המדגם. O-ring צריכה להתאים לחלוטין לתוך החריץ, בלי זיזים או חלקיקים, צריך להיות דחוס בין 15-25% של שלה חתך החותם נאותה10. חשוב גם להיות זהיר בעת צירוף הפינים קשר לגוף התא כדי להבטיח מגע חשמלי טוב וגם למנוע נתיבים עבור חדירת חמצן ולחות דרך אפוקסי בלחץ נמוך. אפוקסי מדורג כמו איטום עבור יישומים ואקום תספק של החותם נאותה. חשוב לחבר את הסיכות קשר ללוח מדידה כדי למזער את ההפסדים ההתנגדות סדרת במהלך המדידות הרביעי. אחסן את התא סביבה אינרטיים כגון תיבת כפפה לפחות 24 שעות לפני השימוש כדי להבטיח כי לחות נספג על ידי התא הספיקה להימלט מן החומר. הדבר חשוב במיוחד אם החדר אוחסן במשך יותר מכמה ימים בתנאים טמפרטורת הסביבה המעבדה פתוחה. לא מומלץ לחמם את התא כדי להאיץ את התהליך של degassing, כדי להימנע של ריכוך של קירות החדר ואת הסכנה של התמוטטות המבנה קאמרית.

בעיות נפוצות מסוימות שניתן נתקל בעת יצירה מחדש את הניסוי הזה. התא משתמש החותם של o-ring לחצה ישירות על גבי המדגם שנבדקו, יותר מאשר התא אטום לחלוטין, זה אפשרי לפצח את הדגימה כאשר נעשה שימוש בכוח מופרז ב שמציבות את הטבעת הסגירה. בנוסף, חלקיקים o-ring או groove או הזיזים בכל המפרקים איטום יכול למנוע סגירה, בנוסף פיצוח המדגם על הרכבה10. ניקוי זהיר של o-ring ואת המפרקים לפני שיקימו את הטבעת היא חיונית.

זה חשוב גם למנוע התכה התא במהלך אפוקסי לריפוי. לאחר החלת אפוקסי כדי לאבטח את הסיכות פוגו בתא התחתון, להימנע חימום כדי להאיץ את תהליך הייבוש. התוצאה תהיה המסת חומר מודפס 3D, ומכאן ב disfiguration של התא.

השימוש של חיבורי חשמל לקוי בין הפינים קשר לוח הבדיקה היא בעיה משמעותית. חייל עני, חוט ארוך חיבורים או לאמוד עבה מדי של חוט יכול להוביל ירידה משמעותית, למניעה של ביצועי המכשיר בשל הפסדים ההתנגדות המתרחשים לאורך חיבורי חשמל בין החדר לבין הלוח מבחן. מומלץ תמיד להפוך התקן אורגניים שעברו אנקפסולציה כהפניה כדי לבדוק את טיב הקשרים מחוץ לחדר כאשר חיווט תא חדש. עמידות גבוהה הפסדים צפויים אם המכשיר בחדר מראה סדרי גודל של פחות זרם אפל או מדרון משמעותי בסביבה הנוכחית קצר חשמלי18 (קרי, אניsc, סביב V = 0) ואת המעגל הפתוח מתח19 (קרי, Voc, סביב אני = 0). תופעות אלה מוצגים באיור 15, שבו השימוש של חוטים ארוך עבה כדי להתחבר חדר שאינו נתמך הלוח מדידה לעומת קולר תמיכה עם מוטבע מהירים. כפי שניתן לראות, השימוש בצווארון תמיכה הוביל לעלייה הזרם האפל של שני סדרי גודל (איור 15a) לעלייה מקדם מילוי17 מ- 22.7% ל- 34.6%. ייתכן שתהיה אפשרות להקטין עוד יותר את התביעות ההתנגדות דרך כדאי הלחמה, חיווט עיצובים.

Figure 15
איור 15: השוואה הרביעי HiRs. לוחות אלה מראים מדידות חשמל עבור התקנים עם אנשי קשר עני, טוב: מדידות מתח זרם כהה () ומדידות זרם-מתח (b) תחת תאורה. שיבוץ התמונות מייצגים את המסכן תצורות קשר חשמלי (גבול שחור, בצד שמאל) ו חשמל טובה ליצירת קשר התצורות (הגבול האדום בצד ימין) כדי לחבר את הסיכות קשר מן החדר כדי לבדוק לוח המדידה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

השימוש הלחמה אעזור שלישית תחנת, מלחציים, ויעשה סרטונים אליגטור כדי לאבטח את הסיכה של גביע ו פוגו הלחמה הלחמה הפינים קשר יותר קל, מניעת כל הלחמה המסכן הפינים קשר. להבטיח כי החרוז של הלחמה שהוחל מבחוץ ה-pin ואת גביע אינה גדולה מדי; אחרת, זה לא יתאימו דרך החורים מוטבע בתא התחתון. הלחמה יש להציב על החלק החיצוני של ה-pin, כפי הלחמה בפנים יגרום הלחמה להזין את האביב לבלתי שמיש ה-pin. בדוק את חיבור חשמל על פני ה-pin גביע על-ידי שימוש של multimeter.

בעת הלחמה החוטים החיצוניים חיישן טמפרטורה ולחות DHT22, ייתכן נתקל בקשיים בשל הדיוק הנדרש בשל הצרים הפינים הם, המוביל אל הלחמה המסכן החוטים החיישן. באמצעות הלחמה אעזור שלישית או כל מלחציים, אטבים, תנין יסייע בהבטחת חיישן של חוטים במקום. שימו לב כי מיקום את המלחם יותר מדי הבסיס של ה-pin על החיישן לתקופה ממושכת של זמן יכולים לשרוף את הסיכה, גורם לו ליפול.

קיימות שתי מגבלות הראשי את הגישה הכללית המוצעת כאן באמצעות תא אטמוספרי מודפס 3D. הראשון הוא WVTR באופן משמעותי גבוה יותר עבור תא מודפס-PLA 50% מאשר עבור חדר המקביל במכונה מתכת. לכן, על מנת להפחית את WVTR, שני השינויים קיים על עיצוב החדר זה יכול להאריך את זמן השימוש של התא: גז אינרטי זורמים ווולס סופג לחות. כדי לאפשר את זרימת גז אינרטי, ניתן להשתמש בתחתית המצודה עם תצורת יציאות גז של עיצוב החדר. WVTR היה ירד באופן משמעותי פחות 0.13 µg/day בתצורה כזו. כדי להכיל את desiccants, בתחתית המצודה יש משלוש בארות סביב החורים מוזנים. הבארות הללו יכול להיות מלא עם לחות רגיל או מושכי חמצן כדי לספוג את כל גזים זה להיכנס לתא. . ריס et al. 10 מצאו כי מושכי גבוהה-פני-שטח של מעורבות מ"ג ו drierite (שניהם desiccants מעבדה סטנדרטיים) היו מספיקות להקטין את WVTR עבור מתכת צ'יימברס µg 0.5/יום.

המגבלה השנייה זה החדר, באמצעות סיכות פוגו ומראה חיווט חיבורים ללוח מדידה, תמיד הפסדים ההתנגדות קשר גבוהה יותר בהשוואה למכשיר שעברו אנקפסולציה שוות ערך. איור 12b מציג התנהגות זו עבור התקן בבית הבליעה בהשוואה לאותו התקן אנקפסולציה. ויצרתי ישירות ללוח מבחן זיף. יכול להיות השלכות על הפרשנות של המאפיינים של ההתקן. כל מאמץ להתבצע כדי להגביל את ההפסדים מסוג זה באמצעות חיווט מתאים הלחמה. כפי שמוצג באיור15, זה אפשרי להקטין הפסדים באופן משמעותי על ידי שיפור הקשרים חיווט בין התא הלוח מבחן זיף. באמצעות קולר מודפס 3D מותאם אישית מוטבע עם חוטי נחושת שמתאימים ישירות לתוך הלוח מבחן זיף, היה לשפר את ביצועי המכשיר באופן משמעותי. שיפורים נוספים ייתכן לתצורות חיבור טוב יותר או עם לוחות בדיקה אחרים.

הגבלה נוספת ספיציפית העיצובים קאמרית שמתואר פרוטוקול זה אך ניתן להקל על ידי חוקרים אימוץ עיצובים עבור שימושים משלהם על-ידי שינוי את תצורות קאמרית. כל מכשיר אורגני נבדק עם התאים כפי שצוין על-ידי קבצי CAD שסופקו (כמתואר באיור1) מוגבלים בגודל 40 מ"מ קוטר. האזור פעיל הכולל יכול להיות מואר גם מוגבל לפי גודל החלון בחדר העליון. העיצוב 6-פיקסל מחייב צורה אליפטית התא העליון פתיחת אילו שני בלוקים של הפיקסלים, ואילו העיצוב פיקסל 4 יש פיקסלים כל חשופות בתוך עיגול 18 מ מ.

פרוטוקול זה מתווה גישה כדי לבנות ולבדוק חדר נייד קטן, מבוסס על העיצוב המקורי של Resse. et al. 10. אנחנו הסתגלו עיצוב זה, שהופך אותו תכליתי יותר וזולה יותר באמצעות הדפסת תלת-ממד כדי לייצר את הרכיבים קאמרית. המשמעות ביחס פרוטוקולים אחרים טמון שלה פשטות, הסתגלות, נגישות. השימוש של 3D הדפסה ולא עיבוד שבבי מאפשר התאמות מהירה, חסכונית המשתנים מדגם או דרישות איכות הסביבה תוך שמירה על השירות של העיצוב הבסיסי. תרומה זו, יש לנו הצעת שלוש וריאציות של תא זה יכול להיות מיוצר, כולל פריסות פיקסלים שונים עבור התקנים אורגניים ו ביציאות ingress לזרום גזים שונים. עלות נמוכה ואת המהירות של היצור באמצעות הדפסת תלת-ממד יכול לאפשר לחוקרים במהירות לשנות את העיצוב בהתאם למטרות שלהם, כולל פריסות פיקסלים שונים, גדלים שקנה המידה שלה השתנה התקן, יציאות נוספות, חיישנים נוספים.

הרציונל העיקרי באמצעות הדפסת תלת-ממד עבור החדר הזה היה כדי לאפשר רב-תכליתיות משופרת של עיצוב החדר כדי להתאים לצרכים הספציפיים של המשתמשים. זה מטבעו מרמז כי שינויים יכול להתבצע בקלות כדי להתאים מטרה נתונה, מתוך להופעת גדול יותר אורגני התקן או מודול עיצובים, הוספת פונקציונליות מדידה שונים, שינוי פריסה התקן אורגני, נותן מגוון רחב של העתיד יישומים. אנו מציעים שתי התפתחויות ניתן להרחיב את השימוש של התאים האלה עוד יותר. הם כוללים את היכולת לשנות את הפריסה התקן לשלוט בטמפרטורה.

כדי לשנות את המכשיר פריסה, כפי שמתואר לעיל עבור תצורות קאמרית 4 ו 6-פיקסל שמוצג באיור 1 , איור 4, החדר ניתן להתאים בקלות פריסות פיקסל התקן אורגניים שונים, תוך שימוש CAD קבצים הזמינים ב מידע משלים. מיקום החורים מוזנים חשמלית בתא התחתון צריך להיות תוכנן בקפידה מחדש כדי להתאים את תצורת ההתקן אורגני המתאימה. שימו לב כי הטבעת שהגנו חופף הפינות של המכשיר אורגני כדי להבטיח זה בתא העליון, ככזה, חיבורי חשמל, לא רצוי להניח באותם אזורים. התא העליון יש חור כדי לאפשר קליטת/פליטת האור על ידי המכשיר. כל מכשיר אורגני נבדק עם החדר הזה הוא, לכן, הוגבלו חומר פעיל באזור לא מחוץ לאזור זה. העיצוב 6-פיקסל מחייב צורה אליפטית התא העליון פתיחת אילו שני בלוקים של הפיקסלים, ואילו העיצוב פיקסל 4 יש פיקסלים כל חשופות בתוך עיגול 18 מ מ. אכפת לי צרכים שיש לנקוט כדי להבטיח groove עמוק מספיק כדי להכיל o-ring חדשים במידת הצורך. . ריס et al. 10 מציינים כי כדאי דחוסים o-ring בין 15-25% של חתך שלה עבור חותם נאותה. כמה קבצי CAD עבור התאים העליונים והתחתונים ללא עיצוב ספציפי כלולים גם מידע משלים כדי לסייע לכל חוקר בפיתוח עיצוב משלהם.

כמו התא עיצוב מבוסס על תקן ואקום התאמה-KF50-מרכוז אטם-כדי להבטיח סגירה בין התאים העליונים והתחתונים, זה גם מתאים לארח התקנים קטנים יותר 40 מ מ קוטר. דרוג המידות הגדולות יותר זה אפשרי, באמצעות תצורות אחרות-והסתיר ואקום זמינים מסחרית כמו סדרת ISO, העושה אותו עיצוב אטם המרכוז. באמצעות גושפנקה זמינים מסחרית אשר הוא נבדק ומאושר מקל להיכנס שוב ושוב מחדש את החדר ללא כל חשש באשר לאמינותה של החותם10. אם העיצוב הוא צריך להשתנות כדי לשלב יותר מרחב, להיות מודע כי להגדיל את גודל החדר גם מגביר את השידור של אדי מים וחמצן.

שום בדיקה של המכשירים אורגני בדרך כלל לא לשלב בקרת טמפרטורה במהלך האפיון הרביעי14. כמו ביצועי התקן אורגני והיציבות תלויה מאוד הטמפרטורה6,7,8, זה יכול להוביל בעיה משמעותית comparability ו הפארמצבטית של בדיקות מעבדה המדווחת תוצאות14. ניסיונות להקים פרוטוקולים סטנדרטיים בדיקה עבור התקנים אורגניים29,30 מראים כי בקרה ובחינת טמפרטורה צריכים להיבנות לתוך כל תצורת בדיקה אלקטרונית. כדי לטפל בבעיה זו, התאים אטמוספרי יש שני שינויים.

הראשון, מוזנים בדיקה צמד תרמי, מיושם כבר בהעיצובים הזמינים כמו pin קשר נוספים במרכז של ההתקן (ראה את נקודות כחולות באיור 4). למרות מניחים אותה במרכז כדי למזער את אי דיוקים פיקסל לפיקסל טמפרטורות של מעברי צבע על פני המכשיר, צמד תרמי גם הועברו לתוך הטבעת הסגירה כדי לא להפריע המידות חשמל. מוליכות חום נמוכה של ה-PLA אומר כי שינוי כזה עשוי לחייב השימוש של מתכת לטבעת תומכים.

השנייה, עבור שיטה לשלוט בטמפרטורה, היא טבעת קירור/חימום תרמואלקטרי חלה לתא העליון. הדיו קרמיקה חימום/קירור הטבעת ניתן ליישם החיצוני של התא העליון פולטים או מפזרים את החום, כפי שמוצג באיור16. הטבעת ניתן להשתמש עבור חימום או קירור פשוט על-ידי היפוך לצד דגש על החדר. עקב מוליכות חום נמוכה של ה-PLA, שיטה זו יעילה רק עבור חומר מאוד מוליך חום התא העליון, כגון מתכת.

Figure 16
איור 16: תצוגה מורחבת של התא עם קירור- לוח זה מציג תצוגה מורחבת של אסיפה קאמרית מבחן עם טבעת קירור, והנחת מפזר החום מוצגים בכחול. שימו לב כי לביצועים האופטימלית, יוצבו מפזרי חום המוט סביב הקוטר של הטבעת, לא רק שתי המוצג כאן עבור בהירות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

כדי להפיג את החום ביעילות, מפזר החום ומאוורר חייב לשמש גם במהלך המבצע. לביצועים האופטימלית, מפזרי חום יוצבו סביב הזירה קירור על מנת למקסם באזור המקורה. כל אוהד ניתן, למרות מאווררים חזקים יספק ביצועים טובים יותר. היישום של כביש הטבעת הקירור של מפזרי החום יכול להיעשות עם אפוקסי מוליך חום. בעוד רוב אפוקסי ניתן להסיר עם אצטון, ודא האפוקסי ניתן להסיר את הכיורים חום טבעת לפני היישום אם חימום נדרש.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים מכיר פיטר Jonosson, מרכז המדיה החדש ליונס עבור הדפסה תלת-ממדית של התאים. מחקר זה נתמך על ידי 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123, מקמאסטר דין של הנדסה לתואר ראשון הקיץ מחקר המצוינות התוכנית הזדמנויות מחקר לתואר ראשון.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ORION DELTA DESKTOP 3D PRINTER RTP SeeMeCNC 87999 Known in Report As: 3D Printer
1.75 mm PLA Filament SeeMeCNC 50241 Known in Report As: PLA
Somos® WaterShed XC 11122 chamber Somos printed at Custom Prototypes, Toronto. https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html
Known in Report As: Water resistant polymer
CURA CURA https://ultimaker.com/en/products/cura-software
Known in Report As: slicing software
Soldering iron with 600° F tip Weller WTCPT
Xtralien X100 Source Measure Unit Ossila E561 Known in Report As: SMU
ZIF Test Board for Pixelated Anode Substrates Ossila E221 Known in Report As: Zero insetion force/ZIF Test Board;
BNC Cable
Generic USB A - B
Generic USB A - Micro
#12 O-Ring Source unkown
Known in Report As: o-ring
116 Butyl O-Ring Global Rubber Products 116 VI70 Bought in-store
Known in Report As: o-ring
Retaining ring McMaster NA 3D printed in-house
Bottom Chamber McMaster NA 3D printed in-house
Top Chamber McMaster NA 3D printed in-house
KF50 Cast Clamp (Aluminum) Kurt J. Lesker QF50-200-C
KF50 Centering Ring (Aluminum) Kurt J. Lesker QF50-200-BRB
Sn60/Pb40 Solder MG Chemicals 4895-2270
#4-40 x 3/16" machine screw Hardware store
#4-40 IntThrd Brass TaperSingleVane Insert For Thermoplastic Fastenal 11125984 Fastenal requires to be affiliated with company/university
Known in Report As: #4-40 brass tapered threaded insert
Varian Torr Seal Vacuum Equipment High Vacuum Epoxy Vacuum Products Canada Inc. Known in Report As: low-pressure epoxy
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUS Mouser Electornics 818-S-100-D-3.5-G Known in Report As: pogo pin
Smiths Interconnect/IDI Contact Probes Receptacle Solder Cup Mouser Electornics 818-R-100-SC Known in Report As: solder cup
1/4" Teflon Tubing Hardware store
Teflon tape Hardware store
1/4" Tube x 1/8" Male NPT Nickel Plated Brass Push-to-Connect Connector Fastenal 442064 Not the same ones used for this study, but are fuctionally equivalent
Known in Report As: push-to-connect pneumatic connector
1/8" NPT Tap and T-wrench Hardware store
1/4" Tube Push-to-Connect Manually Operated Valves Fluidline 7910-56-00 Known in Report As: manually operated push-to-connect valves
Adafruit DHT22 Humidity Sensor (small) Digi-Key 385 Known in Report As: internal humidity sensor
Adafruit DHT22 Humidity Sensor (large) Digi-Key Known in Report As: external humidity sensor
Arduino Uno Arduino
Glovebox environment
10 kOhm Resistor
Oscilla Xtralien Scientific Python IDE Oscilla https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python
Known in Report As: Python IDE

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

הנדסה גיליון 138 אלקטרוניקה אורגני השפלה בדיקות הייצור מוספים בדיקות לחות parameterization מוליכים למחצה פרוביסקיט תאים סולריים אורגני דיודות פולטות אור
תא מודפס 3D עבור התקן מעגל אורגני השפלה בדיקות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mogus, E., Torres-Kulik, B., Gustin, … More

Mogus, E., Torres-Kulik, B., Gustin, C., Turak, A. A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing. J. Vis. Exp. (138), e56925, doi:10.3791/56925 (2018).

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