Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

3D baskı odası için organik opto-elektronik aygıt bozulması test

7.4K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/56925

⸱

10 Ağustos 2018

 ,  ,  , 
1Department of Engineering Physics, McMaster University, 2Department of Physics, Engineering Physics and Astronomy, Queen's University

Bu makalede

Özet

Burada, tasarım, üretim ve hava duyarlı organik opto-elektronik cihazlar optik ve elektriksel karakterizasyonu için bir basit, çok yönlü 3D baskılı ve kontrollü atmosfer odası kullanımı için bir iletişim kuralı mevcut.

Özet

Bu makale, bir küçük, taşınabilir ve kullanımı kolay atmosferik odası imalatı anahat organik ve perovskite opto-elektronik cihazlar, 3D baskı kullanarak. Bu tür aygıtlar nem ve oksijen duyarlı olduğu için böyle bir odası elektronik ve istikrar özellikleri karakterize araştırmacılar yardımcı olabilir. Odası bir geçici, yeniden kullanılabilir ve istikrarlı ortamı olarak kontrollü özellikleri (nem, gaz giriş ve sıcaklık gibi) ile kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Hava duyarlı malzemeleri korumak için veya kirletici için kontrollü bir şekilde bozulması etütler karşılaşmazlar kullanılabilir. Odası özelliklerini tanımlamak için bir standart Nem sensörü tarafından ölçülen bağıl kullanarak su buharı iletim hızı (WVTR) belirlemek için basit bir prosedür anahat. Aygıt özellikleri önemli kaybı olmadan hafta için kullanılan bir odası polylactic asit (PLA), % 50 dolgu yoğunluğu kullanarak bu standart işletim prosedürü sonuçlanır. Çok yönlülük ve rahatlık-in kullanma odasının bir kompakt kontrollü atmosfer gerektirir herhangi bir karakterizasyonu durumuna adapte için izin verir.

Giriş

Organik ve perovskite opto-elektronik cihazlar, güneş hücreleri ve ışık - yayan diyotlar π Birleşik Yarıiletken organik moleküller ve organometal halojenürlerden dayalı araştırma hızla büyüyen bir alan vardır. Organik ışık - yayan diyot (OLED) zaten aydınlatmada büyük bir teknolojik öğesi ve1görüntüler ve organik fotovoltaik amorf silikon2ile rekabet yapmak onları verimliliği elde etmeye başlamışlardır. Düşük maliyetli, kolay işlenen aygıtları yakında yaygın bulmak olasıdır ışık emici ve ışık yayan uygulamaları3,4,5 için perovskite tabanlı aygıtlar son hızlı ilerlemesi öneriyor dağıtım. Ancak, tüm bu teknolojilerin atmosferik kirleticiler, özellikle nem ve oksijen, onların etkili yaşam süreleri6,7,8,9sınırlayan bir hassasiyeti muzdarip.

Bu tür sistemleri eğitim araştırmacılar için bir uyarlanabilir, kullanımı kolay, taşınabilir ve yeniden kullanılabilir odasına bu hassas materyalleri korumak için veya kirletici bir kontrollü şekilde10,11' deki yönergeleri için karşılaşmazlar yararlı olabilir. Bir torpido hava-hassas aygıtlar karakterizasyonu için kullanmak mümkün olsa da, bu büyük, pahalı ve sabit-location, inert ortamlara gerekebilir karakterizasyonu geniş yelpazesi ile uyumsuz olabilir. Taşınabilir alternatif, Reese ve ark. sağlamak için 10 çift vakum flanş organik cihazlar elektrikli ve optik karakterizasyonu için uygun küçük bir metal odası dayalı evlenme teklif etti. Bu tasarım, daha ucuz ve daha çok yönlü kullanarak 3D baskı odası bileşenleri üretmek için yapım o adapte olması. 3D baskı yerine, işleme, kullanımına örnek veya çevre koruma gereksinimlerini temel tasarım yarar koruyarak değişen hızlı, uygun maliyetli ayarlamaları için izin verir. Bu katkı biz böyle bir oda olmak için yordamı anahat ve bir organik diyot aygıtın akım-gerilim özelliklerini ayıklamak için kullanabilirsiniz.

İyi bir kapsülleme organik ve perovskite aygıt-meli-si olmak 10-3 - 10-6 g/m2WVTRs/organik cihazın içine küçük su giriş sağlamak için uzun vadeli aygıt istikrar12,13, gün bile çok sert koşulları. Bu odayı uzun vadeli depolama veya kapsülleme yöntem yerine amacıyla test etmek için kontrollü bir ortam olarak tasarlanmıştır, etkili bir odası için gereksinimleri sıkı etkilenmez. Odasının karakterizasyonu deneyler gerçekleştirmek için makul bir zaman çerçevesi içinde aygıt özelliklerini korumak için güçlü olmalı. PLA kullanarak standart işletim prosedürü sonuç hangi-ebilmek var kullanılmış birkaç gün ya da bir bölmede aygıt özelliklerinin önemli bir kayıp olmadan bir dahili gaz akışı ile hafta.

Malzemeler, değiştirme ya da hatta şekil ve büyüklük odası vücudun hava kirleticileri penetrasyon odasına büyük ölçüde etkileyebilir. Bu nedenle, nem ve oksijen girişine her tasarım odası etkinliğini belirlemek dikkatle izlenmesi gerekir. Biz, Ayrıca odası kullanım için deneme için bir takvim oluşturmak için piyasada bulunan Nem sensörü, kullanarak WVTR odasının, belirlemek için basit bir işlem odası, imalat için anahat.

Basit ama çok yönlü odası birden çok tür deneyler için yapılması için izin verir. İnert atmosfer koşulları dışında torpido, elektrik feedthrough bağlantı noktaları ve pencere ile elektrikli ve optik karakterizasyonu için uygun olarak hareket edebilir. Onları test güvenilirlik14 için hepsini bir kez deneme yararlıdır nerede onlar üretildi, laboratuar dışında standart elektriksel karakterizasyonu ekipman ile kullanılmak üzere veya fatura ölçüleri cihazın elde etmek onların taşınabilirlik sağlar Performans15. Bu odaları da giriş basit değişiklikler ile kontrollü bozulması testler için kirletici etkileri eğitimi için özellikle yararlı olur. 3D baskı aygıtı düzenlerini, boyutları, değiştirme veya test şartları için önemli ve hızlı bir uyum sağlar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. 3D baskı odası parçaları

Not: Tüm yazıcı hazırlık, "dilimleyici" yazılım ayarları ve baskı parametrelerini belirli Malzemeler tablobelirtilen yazıcıya vardı. Geniş bir dizi 3D yazıcılar, her biri kendi hazırlık adımları ve en uygun parametreler kümesi vardır. Basılı parçalar için kullanılan polimer filaman için olası renkleri geniş bir dizi mevcuttur. Bu aynı plastik her bölümü için kullanmak için gerekli değildir.

  1. İstenen oda yapılandırmasına göre karşılık gelen .stl dosyaları seçin.
    Not: Bu yapılandırmalar Şekil 1' de, birlikte patladı görüntülemek bir tam odası yapılandırma ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
  2. Yazıcının okuyacak .gcode dosyaları .stl dosyaları dönüştürmek için dilimleme yazılımı kurar.
    1. Malzemeleri tablodalistelenen Dilimleme yazılımı indirin.
    2. Yazıcının diğer için giderek kullanýlýr ve yazıcıyı kullanmak üzere bulun.
    3. Ayarları gidin > Yazıcı > Yazıcıları yönetme > Makine ayarları ve ayarları Şekil 2' de gösterildiği gibi değiştirin.
  3. Kullanıcı İstenen parametreler ile dilimleme yazılım ile .gcode dosyaya .stl dosyası dönüştürün.
  4. Dönüştürülmüş .gcode dosyasını SD karta kaydedin ve 3D yazıcıya takın.
  5. 3D yazıcı kullanmak için hazırlamak.
    1. Mavi maskeleme bandı ile yazdırma yatak örtüsü. Hiçbir ters akıntılar, hava kabarcıkları veya düz olmayan yüzeylerde yüzey üzerinde bir kredi kartı türü nesne çalıştırarak olduğundan emin olun.
    2. Yazıcı yatak gerekirse seviye. Yöntem başına yazıcı farklıdır ve araştırılmış olması.
  6. SD karttan yazdırmak için 3D printerlere harcama maddeler ekranda gidin ve istediğiniz dosyayı seçin.
    Not: Yazıcının olacak, ilk başta, onun yatak ve meme, ısı ve sonra Yazdır başlayacak.
  7. 1.3-1.6 yazdırılacak her bölüm için yineleyin.

figure-protocol-1
Şekil 1: şemayı göster test odası ile bir yapılandırma tablosu. (bir) Bu tablo çeşitli odası yapılandırmaları için .stl dosyaları gösterir. Satırları 3D render şemaları varyasyonları yazdırılacak her odası bölümü göster. Sütunları tek bir oda tamamlamak için gerekli parçaları göstermek. Bir oda bir alt kamara veya gaz bağlantı noktası, her ikisi de olan bir alt kamara olacaktır unutmayın. (b) Bu panel 4 piksel IV test yapılandırması için basılı bir odası ayrılmış bir CAD görünümünü gösterir. O-ring, organik aygıt ve KF50 merkezleme conta baskılı 3D olmadığına dikkat edin. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-protocol-2
Şekil 2: 3D yazıcı ayarlarını. Bu bir odaları için 3D baskılı parçalar üretmek için dilimleme yazılımda gerekli makine ayarları var. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

2. üst odası derleme

  1. Dişli ekler üst odasına ekleyin ( 3b rakam dişli ekler uygulamak nasıl bilgi için bakınız).
    1. 4 dokunarak delik çapı (boyut 21 İmparatorluk) 0.397 cm derinliğe 0,404 cm (5/32) basılı üst odası alt 4 pilot boşluklar ( Şekil 1a' ya bakınız).
    2. Bir pirinç Konik dişli Ekle #4-40 iş parçacığı boyutu (0.248 cm çapında) ile delinmiş deliğe daha küçük çaplı aşağı bakacak şekilde yerleştirin.
    3. Bir havya açın. 330-350 ° C civarında ısıtıldığında, Havya ucunu dişli eklemek için tuşuna basın ve eklemek hazırlanmış deliklere slayt izin vermek üzere plastik ısıtır gibi Anma basıncı uygulayın. (INSERT düz aşağı hareket ediyor sağlanması) basınç uygulayarak eklemek en iyi yüz kadar tutmak ve en iyi oda alt yüzü vardır yaklaşık 1 mm ayrı.
    4. Plastik top odası alt yüzü ile aynı hizada olduğundan emin olmak için hala sıcakken yeşilaycı ucun en iyi yüz karşı kenarındaki hafifçe basın. Devam etmeden önce soğumasını plastik 1 dakika izin verin.
    5. Ekler hizalamasını istinat yüzüğü Ekle yerleştirip delikleri sıraya girin görmek için kontrol emin olun. Şekil 3 cbakın.
    6. Adımları 2.1.2 - 2.1.5 tüm 4 ekler için yordamı yineleyin.
  2. Yerleştirin ve dairesel oluk içine boyutu-116 butil O-ring üst odası alt tuşuna basın.
  3. Organik cihazın O-ring üstüne yerleştirin (bkz. Şekil 4 2 mümkün piksel desen ayrıntıları için).
    Not: Tek bir organik cihaz bağımsız olarak ölçülebilir bireysel diyotlar sayısı kadar yapılabilir. Bunlar "piksel" adlandırılır Şekil 4 desenleri organik cihazın yönünü temsil etmek en iyi odasında yer almalıdır. Çentik odası tarafında soldaki organik aygıtın (4 piksel) veya (göre yönlendirme işaretleri Şekil 4desenleri) organik aygıt (6-piksel) aşağıda olmalıdır.
  4. Bir torpido ortamında üst odası istinat halka dört 4-40 iş parçacığı vidayı (0.248 cm çapında, 0,478 cm uzunluğunda) vidalama ile istinat halka aracılığıyla dişli ekler sıkıştırın. Cihazın istinat halka ve O-ring arasındaki basın. Cihazın artımlı olarak vida vidalama ile çatlamak değil için aşırı dikkatli, sekizde bir gidiş her geçişte arkanı dön.
    Not: yeterli bir mühür garantilemek için O-ring 15-% sıkıştırma ile cihazın her yerde karşı basıldığında kontrol edin.

figure-protocol-3
Şekil 3: en iyi TMMOB montaj. (bir) Bu panel sökülüp 4 piksel üst odası gösterir. (b) Bu panel dişli ekler uygulanması bir havya kullanarak üst odasında gösterir. (c) bu panelin üst odası (O-ring ve vidaları netlik için gösterilmez Not) istinat ringe hizalamasını gösterilen kısmen birleştirilmiş üst odası bileşenleri gösterir. PLA plastik farklı renkleri çeşitli yerlerinde yazdırma için kullanılmıştır; Bunlar odası performans üzerinde etkisi yoktur. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-protocol-4
Şekil 4: olası aygıt piksel desenleri PIN düzen. Bu paneller kişi PIN pozisyonlar için (bir) 4 piksel ve (b) bir 6-piksel IV test odası yapılandırmasını atamak için kullanılan organik güneş pili veya ışık yayan diyot aygıt yerleşimini göster. Her piksele yönlendirme işaretleri (yeşil yıldız) atıfta bulunarak odasında doğru yerleştirme için numaralandırılmıştır. Siyah ve kırmızı daireler anot ve katot kişiler (Örneğin, PIN pozisyonlar), sırasıyla temsil eder. 6-piksel yapılandırma için en iyi iki piksel üst odasında açarak maskeli ve sadece dört piksel aydınlatma veya emisyon koşullarda test edilebilir olarak numaralandırılmış değil unutmayın. (c) Bu panel gösterilen onun PIN pozisyonları ile 6-piksel alt kamara göre 6-piksel aygıt yönünü gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. Monte üst odası ≥ 24 h için torpidoyu ortamında malzemeden kaçmak için odası tarafından herhangi bir nem absorbe izin için bırakın. Adım 3 beklerken devam edin.

3. alt odası derleme

Not: alt kamara gaz akış bağlantı noktası olan bir yapılandırmayla gerekirse sadece adım 3.1 izleyin.

  1. Alt Kamara (bkz Şekil 5) gaz akışı bağlantı noktaları ile bağlanmak itme Pnömatik konektörler bir asal gaz akışı için ekleyin.
    1. Bir 1/8 içinde ölçekli Ulusal Boru iplik (NPT) dokunun bir el T-anahtarı kullanarak, alt kamara ile gaz akışı Liman kenarında yer alan her iki delik dokunun. Dinleniyor için delik dikeydir ve odası güvenli yerde tutuluyor sağlanması, dokunun deliğe yerleştirin.
    2. Yavaş yavaş İngiliz anahtarını saat yönünde, konu olarak dokunun kalır dikey ve delik ile kaplı oluşur sağlanması çevir, T-anahtarı kullanarak bağlı için dokunun. Her 5 döner, tam bir açmak ve daha sonra başka bir 5 döner, bir iş parçacığı deliğin altına kesilir kadar yinelenen twist anahtarı saat yönünün tersine çevir.
    3. (İçinde vidalı gibi yukarıdan sığdırma görüntülerken) konu yönünün bant sarma tarafından Teflon bant 2-Pnömatik bağlanmak itme bağlayıcılar etrafında sarın 2 x.
      Not: daha fazla bilgi için lütfen bir greviyle dokunarak rehber için bakın.
    4. Pnömatik bağlayıcılar vurdu deliklere onları sıkmak için bir anahtarı kullanarak canı cehenneme. Değil overtighten ve plastik çatlamak için dikkat ediniz.
    5. Düşük basınçlı epoksi çevresinde oturan bağlantı parçaları uygulanır. Folyo parçası üzerinde 2 bölümlü temel reçine (her ikisi de dahildir) 1-yarı sertleştirici ile karıştırmak için bir buzlu şeker çubuğu kullanın. Epoksi karışımdır.
    6. Bir kürdan kullanarak, epoksi ve gaz akış bağlantı noktası olan alt kamara ve bağlantı elemanları arasındaki boşluğu çevresinde bir tabaka uygulayın. Epoksi reçine 25 ° C'de sağlamlaştırmak için 1-2 h oturmak izin Tam bir tedavi için izin için 25 ° C'de 24 saat dinlenmeye epoksi Set reçine beyaz ve basıldığında sağlam olduğundan emin olun.
      Dikkat: Epoksi sertleştirici ve epoksi reçine yanıklar ve gözleri ve cildi tahriş neden. Epoksi bir alerjik cilt veya solunum tepki neden olabilir. Solunum yolu tahrişe neden. Yuttu veya deri yoluyla emilir zararlı olabilir. Yeterli havalandırma sağlamak ve deri ve giyim herhangi bir temastan kaçının. Buharı nefes değil. Epoksi işleme göz koruması ve eldiven giymek.
    7. Pnömatik bağlanmak gönderme bağlayıcıları el ile çalıştırılan bağlanmak itme vanalar 2 cm adet Teflon boru ile bağlantı kurun. Tüp çapı kullanılan bağlanmak gönderme Bağlayıcısı tarafından gerekli olan bu eşleşmesi gerekir.

figure-protocol-5
Şekil 5: gaz bağlantı noktaları ile birleştirilmiş bir odası. Bu panel alt kamara gaz bağlantı noktası da dahil olmak üzere tam olarak birleştirilmiş bir odası gösterir. Odası mevcut delik gömülü gaz itme bağlanmak bağlantı noktaları Tüp gaz giriş kontrol etmek için gaz akışını kontrol valfleri ile eklenir. Not iletişim pimleri netlik için göz ardı edilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. Geçerli bir gerilim (IV) ölçüm için alt kamara elektrik iletişim pimleri ekleyin (bkz. Şekil 6).
    1. 6-7 mm dar bir pogo iğne ucunun kadın lehim Kupası sonuna yerleştirin. Bu 2 parça bileşimi bir kişi iğne bilinir. Eller yardım lehim kullanarak, her iki kesiminde kişi iğneyi yatay olarak askıya alma.
    2. Havya üzerinde açın. 330-350 ° C civarında ısıtıldığında pogo PIN ve lehim Kupası arasında bağlantı bölgesine demir dokun.
    3. Hala demir alana dokunmadan süre, lehim bağlantı bölgesi için tuşuna basın. Yeterince sıcak eğer lehim eriyecek. Lehim kişi PIN iki bölümden dış çevresindeki tüm yol arasındaki alanı kaplayan ince bir tabaka olduğundan emin olun. Lehim yok darbe ile düzgün olduğundan emin olun. Şekil 6bbakın.
    4. İletişim PIN 1 alt kamara alt delikler kaydırın. Slayt iletişim PIN çok alt kamara alttan lehim Kupası sonunda o 2,2 cm çıkıntılı.
      Not: alt kamara içi doğru pogo PIN gerekirken lehim Kupası alt kamara alt devam etmelisin.
    5. Sızdırmazlık için nereye kişi PIN ile düşük basınçlı epoksi vakum uygulamaları için uygun plastik içine eklenmiş bölge kapsar. Folyo parçası üzerinde karışımı düzgün görünene kadar 2 parça reçine 1 kısım sertleştirici ile karıştırmak için bir buzlu şeker çubuğu kullanın.
    6. Bir kürdan kullanarak, epoksi iletişim pin ve hava girme olasılığını ortadan kaldırmak için delik çevresinde geçerli. 1-2 h 25 ° C'de sertleşmesine reçine için izin Tam bir tedavi için izin için 25 ° C'de 24 saat dinlenmeye epoksi Set reçine beyaz ve basıldığında sağlam olduğundan emin olun.
      Dikkat: Epoksi sertleştirici ve epoksi reçine yanıklar ve gözleri ve cildi tahriş neden. Epoksi bir alerjik cilt veya solunum tepki neden olabilir. Solunum yolu tahrişe neden. Yuttu veya deri yoluyla emilir zararlı olabilir. Yeterli havalandırma sağlamak ve deri ve giyim herhangi bir temastan kaçının. Buharı nefes değil. Epoksi işleme göz koruması ve eldiven giymek.
    7. 3.2.1 - 3.2.6 doğru kişi iğne delikleri doldurmak için alt kamara eklemek için yineleyin.
  2. Birleştirilmiş alt kamara bir torpido ortamı içine yerleştirin ve en az 24 saat bırakın.
    Not: Bu malzemeden kaçmak için odası tarafından herhangi bir nem absorbe izin vermektir.

figure-protocol-6
Şekil 6: tam, birleştirilmiş alt kamara. (bir) düşük basınçlı epoksi vakum uygulamaları için uygun kullanarak oturan kişi iğne ile 4 piksel IV test yapılandırması için bir birleştirilmiş alt kamara Bu panel gösterir. Kahverengi O-ring (KF50)-merkezleme halkası conta üst odası ile sıkı bir uygun emin olmak için kullanılır. (b) Bu panel bir lehim Kupası ve pogo iğne lehim sonra gösterir. (c) Bu panel alt odası delikler kişi PIN doğru oturma gösterilen set epoksi bir close-up gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

4. son montaj

Not: Bu derleme sonra monte üst ve alt kamara ≥ 24 h için torpidoyu içinde bir torpido ortamında yapılması etmektir.

  1. KF50-merkezleme conta alt kamara için Şekil 6' da gösterildiği gibi ekleyin.
  2. Pürüzsüz yüzü yukarı bakacak şekilde üst odası alt kamara üst odası yerleştirin ve çentikler organik aygıtla uygun iletişim sağlamak için her iki odası parçalarda hizalayın. Bütün odasının patladı görüntülemek için bkz: Şekil 1 .
  3. 2 odası parçalar birlikte KF50 kelepçe kullanarak güvenli.
    1. Wingnut pensi üzerinde kolaydı ve kelepçe birleştirilmiş alt kamara ve en iyi Oda kenarında yer.
    2. 2 yarı-Odalar çevresinde sıkı bir mühür sağlanması cıvata, tutturmak için gidebilirsiniz olarak Şekil 7 ilave için açık bir gösterim kullanılarak, wingnut twist. Torpidoda yazılım kadar tamamlanmış odasında detaylı içinde adım 5 yapılandırılmış olarak bırakın.

figure-protocol-7
Şekil 7: bir montajı, tam test oda. (bir) Bu panel montajı 4 piksel IV test odası alt ve üst odası arasında sıkı bir uyum sağlanması bir döküm KF50 kelepçe ile gösterir. İlave başka bir en fazla gerginlik bulunduğu kapalı KF50 kelepçe açısını gösterir. (b) Bu panel bir derleme 4 piksel üst odası istinat ring (Not O-ring zaten üst odasında monte edilir) ile gösterir. Diğer odası yapılandırmaları aynı şekilde monte edilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

5. kuralları IV ölçümleri cihazın üzerindeki bireysel piksel

Not: Bu bölüm Temsilcisi sonuçlarıgösterilen verileri oluşturmak için kullanılan yordam ayrıntıları. Kaynak ölçü birimi (SMU) ve kullanılan sıfır ekleme kuvvet (ZIF) test kurulu Malzemeler tablolistelenir. Ancak, herhangi bir yöntem akım-gerilim veri toplamak için bir SMU odası bağlantı kullanılabilir. Tüm IV ölçüm merdiven üstünde pencere eşiği makine yapılmıştır. "Piksel" organik cihazın üzerindeki tek bir diyot anlamına gelir.

  1. Karşıdan yükleyip sağlanan Python IDE.
  2. ZIF test kuruluna SMU bulunan SMU 1 Kanal BNC kablo bağlayın.
  3. SMU için güç kaynağını bağlayın ve bir bilgisayar bağlantısı için USB 2.0 kablosu bağlayın.
  4. Bağlı SMU karşılık gelen doğru COM bağlantı noktası/seri bağlantı noktası kimliğini tanımlayın.
    1. İçin pencere eşiği aygıt, kontrol hangi COM bağlantı noktasına bağlı SMU içinde belgili tanımlık Aygıt Yöneticisikarşılık gelir. COM numarasını not alın.
  5. BasicIV.py Python komut dosyası açın.
  6. COM bağlantı noktası (Windows) ile BasicIV.py kodunda belirtilen doğrultusunda Şekil 8' de görüldüğü gibi yapıştırın.
    Not: varsayılan olarak, geçerli çalışma dizinini veri program çıktısı.

figure-protocol-8
Şekil 8: IV ölçü Python. BasicIV.py Python komut belirtilen COM bağlantı noktası konumuna sahip bir ekran görüntüsü bu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. SMU üzerinde "Açık SMU 1 kanala yakınında 2" etiketli aralığı anahtarı değiştir. Şekil 9bbakın.
  2. Tam olarak birleştirilmiş odası torpidoda ortamdan kaldırabilirsiniz.
  3. İletişim pimleri ve ZIF test kurulu seçtiğiniz yöntemi kullanarak arasındaki bağlantı köprü (bkz. Şekil 9).
    Not: Bu kurulum için özel bir adaptör IV ölçümleri çalıştırırken iletişim pimleri ve ZIF test kurulu arasında bağlantı köprü istendi. Sürece bağlantıları yeterlidir ve ihmal edilebilir direnç ekleme Buyöntem farklılık gösterebilir.
  4. Katot PIN yere geçin ve için BNC anot PIN, bir defada sadece 1 piksel kalanları sağlanması için açık kapalı.
  5. BasicIV.pyçalıştırın.
    Not: Otelde ölçüm tamamlandı, sonuçları ve0Vkarşı bir komplo dosyaları ben0 daha önce seçilen dosya yolundaki üretilen.
  6. 5.10 5.11 IV her piksel için ölçmek için Şekil 9 ' da gösterilen piksel anahtarları kullanarak aygıt üzerindeki her piksel için aygıtlarından.

figure-protocol-9
Şekil 9: IV ölçüm set-up. (bir) Bu panel tam olarak birleştirilmiş bir oda bir IV ölçüm testleri için sıfır-kuvveti (ZIF) test Yönetim Kurulu ve kaynak ölçü birimi (SMU) bağlı gösterir. (b) Bu panel aralığı switch "doğru ölçüm için SMU için cihazı bağlamak için pozisyon ON set 2" gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

6. montaj WVTR test odası

  1. Bir iç Nem sensörü WVTR belirlemek için WVTR test odası ekleyin.
    1. Şekil 10 ciçinde gösterildiği gibi iç Nem sensörü 3 teller lehim: 5 V (kırmızı), zemin (yeşil) ve veri (sarı). Onlar yeterli uzunluğu (yaklaşık 15 cm) olduğundan emin olun.
    2. İç Nem sensörü teller WVTR test alt kamara dibindeki deliklerden besleme.
    3. Bir kürdan kullanarak, düşük basınçlı epoksi teller içinde ve dışında alt kamara de olduğu gibi herhangi bir açıklıklar çevresinde geçerli. Folyo parçası üzerinde karışımı düzgün görünene kadar 2 parça reçine 1 kısım sertleştirici ile karıştırmak için bir buzlu şeker çubuğu kullanın.
    4. Epoksi tel ve hava girme olasılığını ortadan kaldırmak için delik çevresinde geçerli. 1-2 h 25 ° C'de sertleşmesine reçine için izin Tam bir tedavi için izin için 25 ° C'de 24 saat dinlenmeye epoksi Set reçine beyaz ve basıldığında sağlam olduğundan emin olun.
      Dikkat: Epoksi sertleştirici ve epoksi reçine yanıklar ve gözleri ve cildi tahriş neden. Epoksi bir alerjik cilt veya solunum tepki neden olabilir. Solunum yolu tahrişe neden. Yuttu veya deri yoluyla emilir zararlı olabilir. Yeterli havalandırma sağlamak ve deri ve giyim herhangi bir temastan kaçının. Buharı nefes değil. Epoksi işleme göz koruması ve eldiven giymek.
  2. 2 cihaz bir cam parçasıyla aynı boyutu ve kalınlığı odası kapsayan aygıt yerine bir üst odası birleştirmek için yineleyin.
    Not: en iyi bir oda zaten montajı Eğer, o zaman bu bu amaç için kullanılabilir. Hiçbir aygıt ölçülen beri bir aygıt koşulları taklit için bir cam parçası en iyi odası 's optik açılış mühürlemek için kullanılır.
  3. Test alt Kamara, monte üst odası ve KF50 merkezleme halkası bırakın bir oksijen-unassembled / nem-free çevre (torpido) %0 iç bağıl nem bir başlangıç durumu sağlamak 24 h için.
  4. Tam olarak WVTR torpido içinde ölçmek için şekil 10agösterildiği gibi inşa edilmiş bir odası montajı 4 arasındaki adımları yineleyin.

figure-protocol-10
Şekil 10: Kurulum test nem. (bir) Bu panel tamamen birleştirilmiş bir WVTR test odası iç ve dış DHT22 nem sensörleri mikroişlemci breadboard Jumper'a kullanarak kablolu gösterir. (b) Bu panel DHT22 Nem sensörü WVTR test alt Kamara içinde gösterir. Not teller alt kamara ile beslenir ve yerde alçak basınçlı epoksi ile tutulur. (c) Bu panel bir şematik iç ve Dış Nem sensörü DHT22 ve tek bir breadboard (kolaylık) kullanarak bir mikroişlemci kurulu bağlantı şeması gösterir. Sensör mikrodenetleyici pins "5 V" bağlı (kırmızı) ve "GND" sensör güç sağlamak için (yeşil). Sensör (sarı) veri çıktısı "Dijital" [2 iç (INT) sensör için] ve 4 dış (EXT) sensör için iğne bir 10 kΩ direnç ile bağlanır. İlave doğru PIN kablolama DTH22 sensörlü gösterir: 5V (kırmızı), zemin (yeşil) ve veri (sarı). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

7. WVTR belirlemek için bir nem ölçüm yapmak

  1. Download mikrodenetleyici kart yazılımı ve herhangi bir Python 2.7.12 IDE uyumlu bir bilgisayarda.
  2. Python dosyayı Run_WVTR_Test.pyaçın.
  3. Mikroişlemci için bilgisayar yolu ile USB A-B kablo takın.
  4. Bir elektronik tabloya veri çıkışını izin vermek için kitaplık yükleyin.
  5. 5.4 bağlı mikrodenetleyici COM sayısını belirlemek için adımları yineleyin. Kopyalayın ve bu rakam 11agösterildiği gibi Python kodu yapıştırın.
  6. Ham veri elektronik tablolar için istenen dosya yolu belirlemesi ve Şekil 11agösterildiği gibi Python kodu girin.
  7. Mikrodenetleyici dosyayı ARDUINO_HUMIDITY_TESTS.inoaçın.
  8. Araçlar sekmesinde, uygun mikrodenetleyici panosu olarak seçin. Araçlar sekmesi altında tekrar, 7.5. adımda belirlenen bağlantı noktasını seçin.
  9. Doğrulayın ve üst simgeye tıklayarak için mikroişlemci mikrodenetleyici kod upload 11b rakamgörüldüğü gibi sol-in pencere.
  10. Devre Şekil 10 ciçinde gösterildiği gibi Tel; 5 V (kırmızı) bağlayın, zemin (siyah) ve dış (EXT) Nem sensörü kendi konumlarına için (sarı) telleri sinyal. Tamamlanan odasında bulunduğundan iç sensör (INT) adım kadar 7.12 10b rakamgösterildiği gibi atlayın.
  11. Birleştirilmiş odası torpidoda kaldırın.
  12. Hemen odasında iç sensör Şekil 10 ciçinde gösterildiği gibi mikroişlemci kuruluna tel.
  13. Python komut dosyasını çalıştırmak ve Python kabuğu'nda görüntülenen yönergeleri izleyin.
    1. Malzeme odasının yazın.
    2. Saat süredeki yazın. Sayı bir alt çizgi ile dirsek. 6 h isterseniz, örneğin, "_6_" yazın.
      Not: Test başlamak ve test tamamlandığında komut dosyası içinde belirtilen konumun yolu içinde .xlsx dosya oluşturmanız gerekir. Sensörler kurulumundan kesmek izin vermez. Bu durumda test yeniden başlatılması gerekir. Mikrodenetleyici kod WVTR ölçüm için tedarikçi tarafından sağlanan varsayılan programdan uyarlanmıştır. IV ölçüm Python kodu ZIF test kartı üreticisi tarafından sağlanan kod adlı çalışmasından uyarlanmıştır.

figure-protocol-11
Şekil 11: bir su buharı transmisyon oranı ekran. Bu paneller (bir) belirtilen bir ekran görüntüsünü Run_WVTR_Test.py Python komut dosyası ile (b) COM bağlantı noktası konumunu gösterin. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Akım voltaj ölçümleri:

Bu odanın bir organik veya perovskite güneş pili veya ışık yayan diyot gibi bir hava duyarlı diyot cihaz test için izin vermek için tasarlanmıştır. Bu yeniden kullanılabilir, geçici saklama veya kontrollü bozulması sınamasını gerçekleştirmek için kirletici tanıtan bir yöntem olarak hareket edebilir. Burada gösterilen akım yoğunluğu-gerilim (JV) eğrileri temel diyot özellikleri ayıklamak iç...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Bu deney yeniden kritik adımlar odaları çatlaklar, boşluklar veya herhangi bir giriş nem ve oksijen KF50 kelepçe için sıkma tarafından önlemek için odası mühürleme WVTR düşürebilir zavallı dolgu özelliklere uzak yazdırma dahil herhangi bir sızıntı ve örnek ve uygun bir O-ring yerleşimi kullanarak üst odası arasında bir mühür oluşturma önlemek için bir vakum puanlarına düşük basınçlı epoksi iletişim bağlantıları veya herhangi bir feedthroughs etrafında kullanarak üst ve alt odaları arasında tam bir sızdırmazlık ulaşmak ve...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar ifşa gerek yok.

Teşekkürler

Yazar Peter Jonosson ve Lyons yeni medya merkezi odalar 3D baskı için kabul edersiniz. Bu araştırma 436100-2013 RGPIN, ER15-11-123, McMaster Dean, mühendislik lisans yaz Araştırma Ödülü ve lisans araştırma fırsatlar programı tarafından desteklenmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
ORION DELTA MASAÜSTÜ 3D YAZICI RTPSeeMeCNC87999Raporda şu şekilde bilinir: < / güçlü> 3D Yazıcı
1.75 mm PLA FilamentSeeMeCNC50241Raporda şu şekilde bilinir: < / güçlü> PLA
Somos > WaterShed XC 11122 hazneliSomos, Custom Prototypes, Toronto'da basılmıştır.https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html
Raporda şu şekilde bilinir: Suya dayanıklı polimer
CURACURAhttps://ultimaker.com/en/products/cura-software
Raporda Bilinen: dilimleme yazılımı
600 derecelik havya; F tipWellerWTCPT
Xtralien X100 Kaynak ÖlçümBirimi OssilaE561Raporda şu şekilde bilinir: Pikselli
Anot Yüzeyleri için SMU ZIF Test KartıOssilaE221Raporda şu şekilde bilinir: Sıfır çekim kuvveti/ZIF Test Kartı;
BNC Kablosu
Genel USB A - B
Genel USB A - Mikro
# 12 O-RingKaynak bilinmeyen
Raporda şu şekilde bilinir: o-ring
116 Butyl O-RingGlobal Rubber Products116 VI70Mağazadan satın alınan
Raporda şu şekilde bilinir: o-ring
Tutma halkasıMcMasterNA3D baskılı şirket içi
Alt BölmeMcMasterNA3D baskılı şirket içi
Üst BölmeMcMasterNA3D baskılı şirket içi
KF50 Dökme Kelepçe (Alüminyum)Kurt J. LeskerQF50-200-C
KF50 Merkezleme Halkası (Alüminyum)Kurt J. LeskerQF50-200-BRB
Sn60 / Pb40 LehimMG Kimyasalları4895-2270
# 4-40 x 3/16 "makine vidasıHırdavatçı
# 4-40 Termoplastik Fastenal için IntThrd Pirinç KonikSingleVane Uç11125984Fastenal'ın şirket/üniversite
ile bağlantılı olması gerekir Raporda şu şekilde bilinir: # 4-40 pirinç konik dişli uç
Varian Torr Seal Vakum Ekipmanları Yüksek Vakumlu Epoksi VakumÜrünleri Kanada A.Ş. Raporda şu şekilde bilinir: < / güçlü> düşük basınçlı epoksi
Smiths Interconnect / IDI Kontak Probları BAŞLIK YARIÇAPIMouser Electornics818-S-100-D-3.5-GRaporda şu şekilde bilinir: < / güçlü> pogo pimi
Smiths Interconnect/IDI İletişim Probları Priz Lehim KupasıMouser Electornics818-R-100-SCRaporda şu şekilde bilinir: lehim kabı
1/4 "Teflon BoruHırdavatçı
Teflon bantHırdavatçı
1/4" Tüp x 1/8" Erkek NPT Nikel Kaplama Pirinç Bas-Bağla KonnektörüFastenal442064Bu çalışma için kullanılanlarla aynı değildir, ancak işlevsel olarak eşdeğerdir
Raporda şu şekilde bilinir: bas-bağla pnömatik konnektör
1/8" NPT Musluk ve T-anahtarHırdavatçı
1/4" Tüp Bas-Bağlan Elle Çalıştırılan VanalarFluidline7910-56-00Raporda şu şekilde bilinir: manuel olarak çalıştırılan bas-bağla valfleri
Adafruit DHT22 Nem Sensörü (küçük)Digi-Key385Raporda şu şekilde bilinir: dahili nem sensörü
Adafruit DHT22 Nem Sensörü (büyük)Digi-KeyRaporda şu şekilde bilinir: harici nem sensörü
Arduino UnoArduino
Torpido gözü ortamı
10 kOhm Direnç
Oscilla Xtralien Bilimsel Python IDEOscillahttps://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python
Raporda şu şekilde bilinir: Python IDE

Kaynaklar

  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

3B Yazd r lm HazneOrganik Optoelektronik CihazlarSu Buhar Ge irgenlik H zevresel HaznePolilaktik AsitKontak Pogo PinleriGlove Box TertibatKaynak l m nitesiNem Kontrol
3D baskı odası için organik opto-elektronik aygıt bozulması test
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.