Method Article

Eşzamanlı Sayısal İletkenlik ve AFM kullanarak Organik Fotovoltaik Malzemeler Mekanik Özellikleri Ölçümleri

DOI:

10.3791/50293

⸱

January 23rd, 2013

 , 
1Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory, 2Institute for Molecular Engineering, University of Chicago

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Organik fotovoltaik (OPV) malzemeler nanometre ölçeğinde doğal homojen olmayan vardır. OPV malzemelerin Nanoseviye inhomojenlik fotovoltaik cihazların performansını etkiler. Bu yazıda, alt-100 nm çözünürlükte OPV malzemelerin elektriksel ve mekanik özelliklerinin kantitatif ölçümler için bir protokol açıklar.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Organik fotovoltaik (OPV) malzemeler nanometre ölçeğinde doğal homojen olmayan vardır. OPV malzemelerin Nanoseviye inhomojenlik fotovoltaik cihazların performansını etkiler. Böylece, bileşimin yanı sıra OPV malzemelerin elektriksel özellikleri mekansal değişimlerin anlaşılması ileriye PV teknolojisi taşımak için büyük önem taşımaktadır. Bu yazıda 1,2, biz alt ile OPV malzemelerin elektriksel ve mekanik özelliklerinin kantitatif ölçümler için bir protokol açıklar -100 nm çözünürlük. Şu anda, malzeme özellikleri ölçümler genelde sadece niteliksel bilgi sağlayan piyasada bulunan AFM tabanlı teknikler (PeakForce, iletken AFM) kullanılarak gerçekleştirildi. Direnci yanı sıra Young modülü prototipik İTO / PEDOT bizim metodu kullanılarak ölçüldü için değerler: PSS/P3HT: PC 61 BM sistemi literatür verileri ile oldukça uyumludur. P3HT: PC 61 BM karışım BM-zengin ve P3HT zengin PC 61 üzerine ayırır domains. PC 61 BM-zengin ve P3HT-zengin etki mekanik özellikleri filmin yüzeyi üzerinde etki atıf için izin veren, farklı. Önemli olarak, mekanik ve elektrik veri birleştirme filmin kalınlığı boyunca ölçülen elektriksel özelliklere varyasyon ile film yüzeyi üzerinde etki yapının ilişki sağlar.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Organik fotovoltaik enerji dönüşüm verimliliği son devrimler (PCE) (OPV) hücreleri (hücre düzeyinde% 10 itme) yüksek verimlilik ve düşük maliyetli üretim süreçleri 4 ile uyum ile uyum içinde 3 olarak OPV teknoloji üzerine bir spot getirdi geniş alan güneş hücreleri ucuz üretim meydan için olası çözüm. OPV malzemeler nanometre ölçeğinde doğal homojen olmayan vardır. OPV malzemeler ve fotovoltaik cihazların performansı Nanoseviye homojen olmayan yakından bağlantılıdır. Böylece, bileşimin yanı sıra OPV malzemelerin elektriksel özellikleri anlayış inhomojenlik ileri OPV teknoloji taşımak için büyük önem taşımaktadır. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) 1....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Sinyal Edinimi

  1. NanoScope-V denetleyicisi ile donatılmış bir ticari Multimode AFM (Veeco, Santa Barbara, CA) içine numune (PC 61 BM): PSS/P3HT katot olmadan polimer güneş pili (ITO / PEDOT) takın.
  2. Multimode AFM prob tutucu içine iletken AFM probe yükleyin.
  3. AFM probu, numune ve gerilim kaynağı arasındaki elektrik bağlantısını oluşturun.
  4. Rota akım amplifikatör çıkış (akım sinyali), Multimode AFM sapma çıkış (kuvvet sinyali), bir dijital toplama kartı içine Multimode AFM numune yüksekliği çıkış (mesafe sinyali) (NI-PCI-6115 DAQ). Femto üzerinde kazanç DLPCA-200 akım kuvvetlendiricisi 50 kHz bant genişl....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ölçümlerin Young modülü ve özdirenç haritaları (Şekil 3) Mevcut tipik sonuçları yukarıda anlatılan. İTO / PEDOT mekanik ve elektriksel özellikleri: PSS/P3HT: PC 61 BM yığın negatif (-10 V) ve pozitif (+6 V) AFM probe uygulanan voltajları ölçüldü. AFM prob ve örnek arasındaki elektrostatik etkileşim ile ilişkili Görüntüleme eserler, AFM kullanarak fonksiyonel özelliklerini kantitatif ölçümleri için yaygın bir sorundur. Farklı gerilim ölçülür Young modülü büyüklükte elektrostatik benzerlik eşya.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MPN mali destek için Müdürün Burs Programı minnettardır. MPN güneş pili işlemi için protokol gelişimi ile yardım için Yu-Chih Tseng teşekkür etmek istiyor. Bu çalışma Nanoseviye Malzeme Merkezi, Enerji ABD Bölümü, Bilim Ofisi, Sözleşme No DE-AC02-06CH11357 altında Temel Enerji Bilimler Kullanıcı Tesisi Ofisi'nde gerçekleştirildi.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Reaktif / Malzeme Adı Şirket Katalog Numarası Yorumlar
Plextronics mürekkepler Plexcore PV 1000
ITO kaplı cam yüzeyler Delta Technologies, Inc 25 Ohm / sq
30 MHz fonksiyon jeneratörü sentezlenmiş Stanfor Araştırma Sistemleri DS345
Akım amplifikatörü Femto DLPCA-200
Multimode AFM Veeco, Santa Barbara, CA NanoScope-V denetleyicisi ile donatılmış
DAQ kartı National Instruments NI-PCI-6115
Metal Pt probları RMNano 12Pt3008
MATLAB yazılımı Mathworks
LabView yazılımı National Instruments

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, W., Nikiforov, M. P., Darling, S. B. Morphology characterization in organic and hybrid solar cells. Energy Environ. Sci. , (2012).
  2. Dupont, S. R., Oliver, M., Krebs, F. C., Dauskardt, R. H. Interlayer adhesion in roll-to-roll processed flexible inverted polymer solar cells. ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Organic Photovoltaic MaterialsAFM Conductivity MeasurementsMechanical Properties AnalysisConcurrent Electrical MeasurementsAtomic Force MicroscopyPeakForce ModeConductive AFM ProbeYoung s Modulus MappingResistivity MappingPhase Separated Blends

Related Articles