Ortam koşullarında, paralel bir konfigürasyonda organik fotovoltaik tandem cihazları üretme yöntemi sunulmaktadır. Bu cihazlar, hava ile işlenmiş, yarı şeffaf, karbon nanotüp ortak bir katoda sahiptir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Ortam koşullarında, paralel bir konfigürasyonda organik fotovoltaik tandem cihazları üretme yöntemi sunulmaktadır. Bu cihazlar, hava ile işlenmiş, yarı şeffaf, karbon nanotüp ortak bir katoda sahiptir.
Vakum işlemi gerektirmeyen organik fotovoltaik (OPV) tandemler üretme yöntemi sunulmaktadır. Bu cihazlar, şeffaf bir karbon nanotüpler (CNT) ara tabakası ile paralel olarak bağlanmış, çözelti ile işlenmiş iki polimerik hücreden oluşur. Bu yapı, tandem OPV cihazları için üretim tekniklerindeki iyileştirmeleri içerir. İlk olarak, ortam tarafından işlenmiş katotlara olan ihtiyaç göz önünde bulundurulur. Tandem cihazdaki CNT anot, ortak bir katot haline gelmek için iyonik geçit yoluyla ayarlanır. İyonik geçitleme, CNT elektrodunun çalışma fonksiyonunu azaltmak için elektrikli çift katmanlı şarj kullanır. İkinci olarak, çözelti işleme ile tandem katmanları sıralı olarak istiflemenin zorluğu ele alınmaktadır. Cihazlar, paralel işleme adımlarıyla ortam koşullarında çözelti ve kuru laminasyon yoluyla üretilir. Tek tek polimerik hücrelerin imal edilme yöntemi, bunları ortak bir CNT katodu ile birlikte lamine etmek ve daha sonra bazı temsili sonuçlar sağlamak için gereken adımlar açıklanmaktadır. Bu sonuçlar, ortak bir katot oluşturmak için CNT elektrodunun iyonik kapılamasını ve laminasyon prosedürünün bir sonucu olarak akım ve verimliliğin eklenmesini göstermektedir.
Polimer yarı iletkenler nedeniyle ısıya hassas yüzeylerde yüksek ekstensiyonu iyi ulaşım özellikleri, esneklik ve uyumluluk önde gelen organik fotovoltaik (OPV) malzemelerdir. OPV aygıt, güç dönüşüm verimliliği, η, onları giderek sürdürülebilir bir enerji teknolojisi, yapım 9.1% 1 gibi yüksek tek hücre verimleri ile, son yıllarda önemli ölçüde atladı.
Η gelişmelere rağmen, cihazların ince optimum etkin katman kalınlıkları ışık emilimini sınırlamak ve güvenilir imalat engel. Buna ek olarak, her bir polimerin ışık emiliminin spektrum genişliği, inorganik malzemelere kıyasla oldukça sınırlıdır. Spektral duyarlılığı, farklı eşleştirme polimerleri tandem mimarileri 2 gerekli bir yenilik yaparak, bu zorlukları atlar.
Serisi tandem cihazlar en yaygın tandem mimarisi vardır. Bu tasarımda, bir elektron nakil malzemelerve arkadaşları, isteğe bağlı bir metal rekombinasyon tabakası ve bir delik taşıma katmanı alt-hücreler olarak adlandırılan iki ayrı foto katman bağlanır. Bir seri konfigürasyonda bir alt-hücre bağlama kombine aygıtın açık devre gerilimi arttırır. Bazı gruplar degenerately katkılı taşıma katmanları 3 ile başarı vardı - 5, ama daha grupları katlarında 6,7 delik ve elektronların rekombinasyon yardım etmek için altın veya gümüş parçacıkları kullandık.
Bunun aksine, paralel tandemler iki aktif tabakasının birleştirilmesi, yüksek iletkenlik elektrotu ya anot ya da katot gerektirir. Ara katman metalik parçacıklar içeren seriye ait ardışık arakatmanlarının azaltır ve daha da çok ince, sürekli metal elektrotlar oluşan paralel ardışık ara katmanları için bulunacak şekilde oldukça şeffaf olmalıdır. Karbon nanotüpler (CNT) yaprak metal tabakalardan daha yüksek şeffaflık gösteriyor. Nanotech Enstitüsü Yani, Shimane Üniversitesi ile işbirliği içinde, int varMonolitik, paralel ardışık cihazlarda 8 ara kat elektrot olarak kullanma yaklaşımını ortaya roduced.
Önceki çabaları interlayer anot 8,9 olarak işlev CNT levhalar ile monolitik, paralel, tandem OPV cihazlar özellikli. Bu yöntemler daha sonra paso bir veya hücrelerden ya da zararlı önceki tabakaların kısa devre önlemek için özel bakım gerektirir. Bu yazıda tarif edilen yeni bir yöntem, iki tek hücre polimerik aktif tabakalarının üstüne CNT elektrot yerleştirilerek imalatı kolaylaştırır, Şekil 1 'de gösterildiği gibi daha sonra iki ayrı cihaz lamine. Bu yöntem, bir hava dahil olmak üzere, cihaz olarak dikkat çekicidir -Kararlı CNT katot, sadece kuru ve çözüm işleme istihdam ortam koşullarında tamamen imal edilebilir.
Bunlar, fotoaktif bölgeden elektronları toplamak amacıyla çalışma fonksiyonu azaltmak için N-tipi katkılama gerektiren CNT sayfaları, gerçekte iyi katot değildirBir güneş hücresinin 10. 14 - Bir elektrolit içinde şarj çift katmanlı elektrik, bu tür bir iyonik sıvı, CNT iş fonksiyonlu 11 elektrotlar kaydırmak için kullanılabilir.
Kapı voltajı (V Kapı) artar, Şekil 2, bir önceki kağıt 15'te açıklandığı ve gösterildiği gibi, CNT ortak elektrotun iş fonksiyonlu elektrot asimetri yaratmak, azaltılır. Bu OPV en alıcısı elektronları toplama lehine OPV en donörden delik toplanmasını engeller ve cihazlar fotodiyot 15 davranış içine verimsiz photoresistor değişen, AÇIK. Aynı zamanda, enerji güneş pili 15 tarafından üretilen enerji önemsiz karşılaştırılır cihazı ve kapak kaçak akımlar nedeniyle kaybedilen enerji şarj etmek için kullanılabilir olduğunu belirtmek gerekir. CNT elektrotlar iyonik yolluk nedeniyle devletlerin düşük yoğunluk ve yüksek için çalışma fonksiyonu üzerinde büyük bir etkiye sahiptirCNT elektrot hacim oranı yüzey alanı. Benzer yöntemler, N-Si 16 CNT ara yüzeyinde bir Schottky bariyerini geliştirmek üzere kullanılmaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. İndiyum Kalay Oksit (ITO) Desenlendirme ve Temizlik
NOT: 15Ω / □ İTO cam ve satın alma ya da spin kaplama ve fotolitografiyle için uygun boyutlarda ITO cam kesti. Mümkün olduğunca büyük bir cam parçası üzerinde adımları 1,1-1,7 gerçekleştirmek, ve sonra daha küçük cihazların içine kesmek için en etkili yöntemdir. Ayrıca 1.1-1.7 ITO-tarafı yukarı dönük olmak üzere İTO cam gerektiren adımları unutmayın. Bu multimetrenin direnç ayarı ile kolayca kontrol edilebilir.
2. OPV Alt hücre Fabrikasyon
3. Tandem Cihazı Üretiyor
4. Cihazı ölçün
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu cihazlar ışık büyük bir aralığa emebilen polimerler, önemli ölçüde farklı bant aralıkları özellikle polimerleri, farklı meydana gelen bir ikili cihaz pratik bir ilgi çekmektedir. Bu cihaz yapıda, PTB7 alt hücre arka hücredir ve P3HT ön alt-hücresidir. P3HT alt hücre PTB7 alt hücre tarafından emilen daha uzun dalga boyu ışık için büyük ölçüde saydam olduğu için bu ışık büyük miktarını emmek üzere tasarlanmıştır. Tandem, ön veya sırasıyla geri hücreye atıfta zaman netlik, güneş pili parametreleri, V OC, J
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Paralel tandem güneş hücreleri tasarlarken sonuçları birkaç hususlar vurgulayın. Alt-hücrelerinin bir kötü çalışıyorsa Özellikle, tandem performans olumsuz etkilenir. Sonuçlar iki ana etkisi olduğunu göstermektedir. Bir alt-hücre kısa devre ise, örneğin, ohmik davranış gösterir, FF T kötü alt hücre FF daha yüksek olacaktır. J T SC ve V T OC benzer etkilenecektir. V Kapı düşüktür ve P3HT alt hücre üzerinde açık olmadığı zaman bu geçerlidir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Bu çalışma için destek, DOE STTR hibesi DE-SC0003664 Karbon Nanotüp Levha Ara Katmanları ile Paralel Tandem Organik Güneş Pilleri ve Welch Vakfı hibesi AT-1617 tarafından sağlanmıştır. Yazarlar CNT ormanlarını sağladığı için J. Bykova'ya, teknik yardım ve yararlı tartışmalar için A. R. Howard, K. Meilczarek ve J. Velten'e teşekkür ederler.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Poli(3,4-etilendioksitiyofen):p oli-(stirensülfonat) | Heraeus | Clevios PVP AI 4083 | |
| poli(3-heksiltiofen-2,5-diil) | Rieke Metaller A.Ş. | P3HT: P200 | |
| fenil-C61-bütirik asit metil ester | 1- Malzeme | PC61BM | |
| Poli({4,8-bis[(2-etilheksil)oksi]benzo[1,2-b:4,5-b&prim;]ditiofen-2,6-diil}{3-floro-2-[(2-etilheksil)karbonil]tieno[3,4-b]tiofenedil}) | 1- Malzeme | PTB7 | |
| fenil-C < sub> 61 < / sub>-bütirik asit metil ve nbsp; ester | Solenne | PC71BM | |
| 1,8-Diiyodoktan | Sigma Aldrich | 250295 | |
| Klorobenzen | Sigma Aldrich | 284513 | |
| İndiyum Kalay Oksit Kaplı Cam 15 Ohm / SQ | Lumtec | ||
| S1813 | UTD Temiz Oda | ||
| MF311 | UTD Temiz Oda | ||
| HCl UTD | Temiz Oda | ||
| Aseton | Fisher Scientific | A18-20 | |
| Toluen | Fisher Scientific | T323-20 | |
| Metanol | BDH | BDH1135-19L | |
| İzopropanol | Fisher Scientific | A416-20 | |
| CEE Spincoater | Brewer Scientific | http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm | |
| İletişim Yazıcı | Quintel | Q4000-6 | http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm |
| CPK Spin İşlemci | http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm | ||
| Spin Kaplayıcı | Laurell | WS-400-6NPP / LITE | |
| [header] | |||
| Torpido gözü | M-Braun | Lab Master 130 | |
| Güneş Simülatörü | Thermo Oriel/Newport | ||
| Keithley 2400 SMU | Keithley/Techtronix | 2400 | |
| Keithley 7002 Çoklayıcı | Keithley/Techtronix | 7002 | |
| Ultrasonik Temizleyici | Kendal | HB-S-49HDT | |
| Mikropipet Eppendorf | 200 & mikro; l |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.