Name: Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve In Situ Morfoloji Karakterizasyonu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Keşfedin, mini-slot die kaplama ile organik ince film güneş hücreleri üretimini ve senkrotron saçılma ile morfoloji evrimini. Bu yöntem, cihaz performansını optimize etmek için kritik bilgiler sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Bu çalışma, ABD Enerji Bakanlığı, DE-SC0001087 ödül numarasıyla Temel Enerji Bilimleri Ofisi ve N00014-15-1-2244 sözleşmesi kapsamında ABD Deniz Araştırmaları Ofisi tarafından finanse edilen bir Enerji Sınır Araştırma Merkezi olan Güneş Enerjisi Hasadı için Polimer Bazlı Malzemeler (PHaSE) tarafından desteklenmiştir. Bu araştırmanın bazı bölümleri, DOE, Bilim Ofisi ve Temel Enerji Bilimleri Ofisi tarafından desteklenen Gelişmiş Işık Kaynağı, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda 7.3.3 ve 11.0.1.2 ışın hattında gerçekleştirilmiştir.

1. Foton-aktif karışım Mürekkep hazırlanması <ol><li> DPPBT polimerin 10 mg ve PC 71 BM malzeme 10 mg (Şekil 1 &#39;de gösterilen kimyasal yapılar) tartılır. Bir 4 mL cam şişede karıştırın. </li><li> 1.5 mi kloroform ve karışım içine 1,2-diklorobenzen 75 ul ekle. </li><li> , Şişenin içine küçük bir karıştırma çubuğu koyun bir politetrafloroetilen (PTFE) kapaklı şişeyi kapatın ve sıcak bir plaka şişeyi aktarın. de ~ 400 rpm ve sıcaklık ~ 50 ° C sıcaklıkta gece boyunca kullanımdan önce karıştırılır. </li></ol> 2. İTO ve Gofret Yüzey Temizleme ve Hazırlama <ol><li> Yük Teflon temizleme rafa indiyum (yarım ITO kaldırılmış ile 3 inç 1 inç) kalay oksit (ITO) cam alt tabaka veya silikon gofret önceden desenli ve bir cam kap (Şekil 2) içine rafa koymak. Cam kap içine (300 mi,% 1 deterjanı çözelti) inceltilmiş deterjan çözeltisi ilave edin ve 15 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır sonikatör ve içine cam kap koydu.</li><li> deterjan çıkarın ve deiyonize (DI) su birkaç kez ile İTO cam durulayın. Daha sonra kap içine, 300 ml distile su ekleyin ve 15 dakika daha sonikatör içine cam kap koydu. </li><li> kap içindeki suyu. kap içine 300 ml aseton ekleyin ve 15 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır. </li><li> aseton çıkarın. Cam kap içine 300 ml 2-isopranol ekleyin ve daha sonra 15 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır. </li><li> temizlik bir fırın içine raf taşıyın. 100 ° C&#39;ye kadar fırın sıcaklığını ayarlayın ve İTO cam tamamen kuruyuncaya kadar 3-5 saat bekleyin. </li><li> temizlenen yüzeyler çıkar. UV-ozon temizleyici veya oksijen plazma temizleyici içine aktarabilirsiniz. üreticinin protokolüne uygun olarak ~ 15 dakika için bunları temizlemek için yüksek enerjili UV ozon veya bir plazmanın kullanımıdır. </li><li> Bir spin-kaplayıcı üzerine temizlenmiş substrat koymak 150 ul poli (3,4-etilendioksitiyofen) polistiren sülfonat ekleyin (PEDOT: PSS) kaplamak için 3,000 rpm&#39;de temizlenmiş tabaka üzerine çözüm ve spin ceketBir ~ 30 nm kalınlığında PEDOT: PSS (PEDOT: 4083 PSS) İTO cam ya da silikon ya gofret üzerine ince bir film. </li><li> Spin kaplı yüzeylerde çıkar. 15 dakika boyunca 150 ° C&#39;de bir ısıtma plakası ve tavlama üzerine, taze, kaplanmış alt tabakaların aktarın. </li></ol> 3. Aktif Tabaka baskı <ol><li> Yük substrat. Mini yuva kalıp kaplayıcı taban plakası üzerine PSS kaplı İTO yüzey: Pedot koyun. sıkıca alt tabakayı tutmak için slot kalıp kaplayıcı vakum aynasının bağlı olan vakum pompası açın. (Şekil 3 farklı bileşenleri bulmak için bkz.) </li><li> Sağ yazıcı kafa altına koymak için substratın konumunu ayarlayın. Bu alt tabaka plaka altında lineer manipülatör kullanılarak yapılabilir. </li><li> baskı kafasını tutan 2-D devirme manipülatör kullanarak devirme kafasını ayarlayın. Baş dikey yüklenen alt tabaka üstünde duruyor emin olun. Bu süreçte unutmayın, baskı kafası substra yakın düşürülebilirte. Baş eğik olup olmadığını göstermek için baskı kafası ve alt tabaka arasındaki boşluğu kullanın. Bir gofret substrat kullanıldığında baskı kafasının küçük bir görüntü görünecektir ve eğilmesini kontrol etmek çok daha kolay olacaktır çünkü bu, son derece yararlı olacaktır. </li><li> Dinle sıfıra head-to-substrat mesafe. Dikey motor bir kuvvet sensörü ile birleştirilir. baskı kafası yüzen olduğunda, sabit bir kuvvet okuma (kafa baskı ve manipülatör meclisleri devirme ağırlığından) elde edilecektir. Yazıcı kafası alt tabakayı dokunduğunda, okuma sıfır pozisyonunu işaretleme, azaltacaktır. Adım mesafe ayarı için Şekil 4&#39;e bakınız. mesafe ayarlama jog modunu kullanın. NOT: Dikey manipülatör öteleme plaka yaylar kullanarak tabanına bağlı ve yay sabiti biraz değişir. kuvvet sensörü Böylece küçük değişiklikler deney sırasında kaçınılmazdır. </li><li> Denemeyi çalıştırmak için bir baş-to-substrat değerini ayarlayın. Bu deneyde, set100 um boşluğu substrat kafa. </li><li> yazdırmak için kullanılacak doğrusal öteleme sahne motoru ayarlayın. başlangıç ​​noktası ve bitiş noktası bulun. Bu değerleri kaydedin. doğrusal motorun hareket mesafesi 100 mm&#39;dir. Burada, başlangıç ​​noktası olarak 10 mm motorunun konumunu ve bitiş noktası olarak 80 mm Motor konumunu ayarlayın. </li><li> Yazılım Arayüz (Şekil 4b) kontrol motoru kullanılarak 10 mm / sn baskı hızı ayarlayın. 100 m / sn motor hızlanma hızını ayarlayın. <ol><li> Motor düzgün çalışmıyor veya yazılım bir hata varsa, yazılımı yeniden başlatın ve yazılım arayüzü sonra &quot;ev&quot; &quot;etkinleştirmek&quot; linkine tıklayın ve lütfen. işlemi baskı sırasında, baskı kafası sabit kalır ve alt tabaka çözüm dağıtmak ve endüstriyel baskı işlemi taklit etmek için hareket ettiğini unutmayın. </li></ol></li><li> Yük DPPBT: PCBM çözeltisi (oda sıcaklığı), 1 ml şırınga içinde ve yuvaya bağlı bir şırınga pompası şırınga monteYazıcıyı ölmektedir. Yazılım (şırınga çapı ve çözüm besleme hızı, 0.3 ml / bu durumda dak) kontrolünde baskı parametrelerini ayarlayın. </li><li> Baskı deneyini başlatın. <ol><li> yazılım kontrolünde pozisyon penceresindeki başlangıç ​​noktası konumunu yazarak başlangıç ​​noktasına substrat taşıyın. Daha fazla bilgi için bkz Şekil 4C. </li><li> şırınga pompası yazılımı başlangıç ​​tıklayarak yuva pafta kafası içine çözüm pompa başlayın. Seçenek olarak ise, el şırınga pompası yapmaktadır. Her bir kaplama için, çözeltinin yaklaşık ~ 100 ul kullanılacaktır. Normalde, ilk kez baskı için 300 ul çözüm kullanmak ve tekrarlanan baskı için ~ 100 ul çözümü kullanın. </li><li> Hızla çözüm baskı kafasından çıkan başladığında translasyonel motoru başlatmak ve alt tabaka uç konuma hareket edecektir. Bu önemli bir adım olduğunu lütfen unutmayınız. Motor mov başlatmak için Enter pozisyon penceresine konumu biten translasyonel motoru preload ve tıklayınası,. </li><li> şırınga pompası durdurun ve dikey motoru kullanarak baskı kafasını kaldırın. kapalı vakum açın ve taban plakası kapalı alt tabakayı alır. Bu baskı kafası ölü hacim 250 ul ve böylece ilk defa dolum çözümün 250&#39;den fazla ul süreceğini unutmayın. </li><li> kalan solventin çıkması için 3-5 saat boyunca vakumlu bir fırında baskılı alt tabaka yükleyin. </li><li> baskı kafası altında Petri kabı koyun. kafasını temizlemek için baskı kafası içine 10 ml kloroform Pompa. Petri kabı ile kirlenmiş kloroform çözeltisi toplayın. temizleme solüsyonu pompalama sırasında baskı kafasını temizlemek için pamuklu çubuklarla kullanın. Her kaplama çalıştırdıktan sonra, farklı bir çözüm kullanıldığında, özellikle baskı kafasını temizleyin. NOT: DPPBT: PCBM çözüm koyu yeşil bir renk gösterir. Temizleme işlemi tamamlandığında, renk, çözücü görülebilir. </li></ol></li></ol> 4. Katot Elektrot Biriktirme <ol><li> YükGölge maskeleri üzerine aktif bir tabaka kaplanmış alt tabaka (Şekil 5) ve buharlaştırma odasına maske takın. </li><li> Elektrot Çıtçıt (Şekil 6a) arasında iki termal buharlaşma tekneler koyun. LiF tuz ile bir tekne (zar zor kapsayan tekne, ~ 0.2 g) ve alüminyum metal bir tekne (4 granüller) yükleyin. </li><li> Buharlaştırma odasını kapatın ve yaklaşık 2 x 10 -6 Torr buharlaştırma odasını aşağı pompa. </li><li> alüminyum, 100 nm, ardından LiF 1 nm biriktirilmesi için bölme ayarlayın. Geçerli durumda, LiF birikimi% 20 güç kullanımı ve Al birikimi için% 26 güç kullanmak. Bu çalışmada kullanılan sistemin evaporatör kontrol arayüzü Şekil 6b&#39;de gösterilmektedir. </li><li> tahliye pompaları durdurun ve azot gazı ile odasını doldurun. basıncı atmosfer basıncına döndüğünde, yüzeyler çıkar. </li></ol> 5. Fotovoltaik Performans Ölçümü <ol><li> yarım bir cam slayt hazırlayınCihaz üretiminde kullanılan İTO cam genişliği. Bir torpido gözünde bu adımı gerçekleştirin. Cam alt tabakanın bir tarafına epoksi yapıştırıcı yapıştırın ve epoksi yapıştırıcı kaplı cam lam (Numune aygıtın Şekil 11) kullanarak aygıt alanı kapsamaktadır. epoksi kürünü tamamladıktan sonra cihaz tamamen kapalı olacaktır. </li><li> Güneş simülasyon lambasını başlatın ve 100 mW / cm 2 ile 1.5 radyasyon AM ayarlanır. ölçümden önce yaklaşık 15 dakika lambayı stabilize. Şekil 7&#39;de gösterilen bu çalışmada kullanılan fotovoltaik ölçüm sistemidir. </li><li> alet önerilen mesafeden güneş simülatörü altında cihazı monte edin. anot ve ölçüm devresine katot bağlayın. Üreticinin protokolü kullanılarak bir elektrik multimetre kullanılarak bir akım-gerilim eğrisinin kaydedin. </li><li> aşağıdaki gibi cihazın performansını belirler: J sc: kısa devre akımı, bir güneş pili cihazın sağlayabileceği maksimum akım; V oc </sub&gt;: Açık devre gerilimi, bir güneş pili cihazın sağlayabileceği maksimum gerilim; FF: faktörü, J sc * V oc bölü IV eğrisinin maksimum alanı doldurmak; PCE: Güç dönüşüm verimliliği, J sc * V oc * FF / (100mW / cm2). </li></ol> 6. Sinkrotron X-ışını Ölçümü <ol><li> X-ışını ölçümünde hava saçılmasını bastırmak için bir helyum kutusu ayarlayın. helyum kutunun içine mini-slot kalıp kaplayıcı monte edin. İleri ışık kaynağı bir helyum kutusu kullanılarak Geliş X-ışını kırınım deneyleri deney kurulumu, Şekil 8&#39;de gösterilmektedir. </li><li> Çözücü buharlaştırma üzerinde kalınlık değişimini izlemek için baskı makinesi üzerine bir optik interferometre monte edin. Bu deneyde, (örneğin, Filmetrix F20), bir UVX modelini kullanır. Bu deneyde kullanılan malzemeler 300-900 nm dalga boyundaki güçlü ışık emme var. <ol><li> optik interferometre kaynağı lambası inci kullanınde malzeme emme önler. Bu deneyde bir 1,100-1,700 nm dalga boyu lamba kullanın. operasyon prosedürleri takip deneyden önce enstrüman ön kalibre. </li></ol></li><li> Yazıcının substrat tutucu üzerine PSS kaplı gofret substrat ve adım 3,2-3,5 aşağıdaki baş ve alt tabaka konumunu ayarlamak: Pedot koyun. Vakum pompası açın ve gofret substrat sıkıca alt tabaka sahibine sopalarla emin olun. </li><li> havayı çıkarmak için helyum kutusunu temizleyin. lambda sensörü ile kontrol edilebilir en az 0.3 hac% olmalıdır oksijen seviyesini edin. </li><li> X-ışını substrat (baskıda son konum) üzerine vuran pozisyonda alt tabakayı hizalayın ve geliş açısı, bu durumda 0.16 ° ayarlayın. kiriş-line protokolüne göre hizalayın. </li><li> X-ışını maruz kalma süresi ve veri toplama yöntemi olarak ayarlayın. Burada, 2 pozlama süresi olarak sn ve gecikme süresi 3 saniye ardından kullanmak (sunucu ışın zarar görmemesi için). Böylece her deney süresi olacak5 sn. 100 tekrarlar sürekli bir kuyruk yürütmek; böylece 100 fotoğraf çekmek. </li><li> Denemeyi adlandırın ve deneysel dosyaları kaydetmek için veri yolunu seçin. Yukarıda belirtilen ayarları kolayca bulunabilir Gelişmiş Işık Kaynağı beamline 7.3.3 kullanıcı arayüzü Şekil 9&#39;da gösterilmektedir. </li><li> Motor kontrol yazılımı başlangıç ​​konumunu girerek başlangıç ​​konumuna alt tabakayı hareket ettirin. X-ışını deklanşör başlatın ve dedektör sürekli kırılma / saçılma sinyalleri kaydeder. </li><li> Baskı kafasının içine çözümü beslemek için şırınga pompası başlatın. Çözelti (bir güvenlik kamerası tarafından izlenir) baskı kafasından çıkarmak başladığında, hızlı yazdırma işlemini başlatmak. NOT: Önceden seçilmiş ölçüm pozisyonu ulaşıldığında, 2-D Dedektör çözeltisinden saçılma sinyalini yakalayacaktır. Film kalınlığı interferometre tarafından izlenecektir. Böylece ince film morfolojisi evrim kaydedilecektir. </li><li> Yazıcıyı kaldırınBaş ve deney bittiğinde kafasını temizleyin. </li></ol>

<ol><li>Brabec, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200903697/abstract">Polymer-Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells.</a> Adv. Mater. 22 (34), 3839-3856 (2010).</li>
<li>Thompson, B. C., Fréchet, J. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-Fullerene+Composite+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Polymer-Fullerene Composite Solar Cells.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 47 (1), 58-77 (2008).</li>
<li>Günes, S., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conjugated+Polymer-Based+Organic+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Conjugated Polymer-Based Organic Solar Cells.</a> Chem. Rev. 107 (4), 1324-1338 (2007).</li>
<li>Krebs, F. C., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/ee/c1ee01891d#!divAbstract">The OE-A OPV demonstrator anno domini 2011.</a> Energy Environ. Sci. 4 (10), 4116(2011).</li>
<li>Krebs, F. C., Tromholt, T., Jørgensen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upscaling+of+polymer+solar+cell+fabrication+using+full+roll-to-roll+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Upscaling of polymer solar cell fabrication using full roll-to-roll processing.</a> Nanoscale. 2 (6), 873(2010).</li>
<li>Liu, F., Gu, Y., Jung, J. W., Jo, W. H., Russell, T. P. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/polb.23063/abstract">On the morphology of polymer-based photovoltaics.</a> J. Polym. Sci. Polym. Phy. 50 (15), 1018-1044 (2012).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/259095581_Characterization_of_the_morphology_of_solution-processed_bulk_heterojunction_organic_photovoltaics">Characterization of the morphology of solution-processed bulk heterojunction organic photovoltaics.</a> Prog. Polym. Sci. 38 (12), 1990-2052 (2013).</li>
<li>Schmidt-Hansberg, B., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3270402">In situ monitoring the drying kinetics of knife coated polymer-fullerene films for organic solar cells.</a> J. appl. phys. 106 (12), 124501(2009).</li>
<li>Pearson, A. J., Wang, T., Lidzey, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+dynamic+measurements+in+correlating+structure+with+optoelectronic+properties+in+polymer+fullerene+bulk-heterojunction+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Rep.+Prog.+Phys%22%5BJournal%5D)">The role of dynamic measurements in correlating structure with optoelectronic properties in polymer fullerene bulk-heterojunction solar cells.</a> Rep. Prog. Phys. 76 (2), 022501(2013).</li>
<li>Treat, N. D., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201000023/abstract">Interdiffusion of PCBM and P3HT Reveals Miscibility in a Photovoltaically Active Blend.</a> Adv. Energy Mater. 1 (1), 82-89 (2010).</li>
<li>Collins, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz101276h">Molecular Miscibility of Polymer-Fullerene Blends.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1 (21), 3160-3166 (2010).</li>
<li>Chen, D., Liu, F., Wang, C., Nakahara, A., Russell, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bulk+Heterojunction+Photovoltaic+Active+Layers+via+Bilayer+Interdiffusion%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Bulk Heterojunction Photovoltaic Active Layers via Bilayer Interdiffusion.</a> Nano Lett. 11 (5), 2071-2078 (2011).</li>
<li>Gu, Y., Wang, C., Russell, T. P. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201100726/abstract">Multi-Length-Scale Morphologies in PCPDTBT/PCBM Bulk-Heterojunction Solar Cells.</a> Adv. Energy Mater. 2 (6), 683-690 (2012).</li>
<li>Perez, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+Additive+Effects+on+Small+Molecule+Crystallization+in+Bulk+Heterojunction+Solar+Cells+Probed+During+Spin+Casting%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Solvent Additive Effects on Small Molecule Crystallization in Bulk Heterojunction Solar Cells Probed During Spin Casting.</a> Adv. Mater. 25 (44), 6380-6384 (2013).</li>
<li>Lee, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Processing+Additives+for+Improved+Efficiency+from+Bulk+Heterojunction+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Processing Additives for Improved Efficiency from Bulk Heterojunction Solar Cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 130 (11), 3619-3623 (2008).</li>
<li>Shin, N., Richter, L. J., Herzing, A. A., Kline, R. J., DeLongchamp, D. M. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201201027/abstract">Effect of Processing Additives on the Solidification of Blade-Coated Polymer/Fullerene Blend Films via In-Situ Structure Measurements.</a> Adv. Energy Mater. 3 (7), 938-948 (2013).</li>
<li>Sødergaard, R., Hösel, M., Angmo, D., Larsen-Olsen, T. T., Krebs, F. C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702112700196">Roll-to-roll fabrication of polymer solar cells.</a> Mater. Today. 15 (1-2), 36-49 (2012).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Polymer+Solar+Cells+Based+on+a+Low+Bandgap+Semi-crystalline+DPP+Polymer-PCBM+Blends%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Efficient Polymer Solar Cells Based on a Low Bandgap Semi-crystalline DPP Polymer-PCBM Blends.</a> Adv. Mater. 24 (29), 3947-3951 (2012).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relating+Chemical+Structure+to+Device+Performance+via+Morphology+Control+in+Diketopyrrolopyrrole-Based+Low+Band+Gap+Polymers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Relating Chemical Structure to Device Performance via Morphology Control in Diketopyrrolopyrrole-Based Low Band Gap Polymers.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (51), 19248-19259 (2013).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+Printing+and+In+Situ+Morphology+Observation+of+Organic+Photovoltaics+Using+Slot-Die+Coating%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Fast Printing and In Situ Morphology Observation of Organic Photovoltaics Using Slot-Die Coating.</a> Adv. Mater. 27 (5), 886-891 (2015).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Burada anlatılan yöntem kolayca sanayi üretiminde yukarı ölçeklendirilebilir bir film hazırlama yöntemi geliştirmeye odaklanmaktadır. İnce film baskı ve sinkrotron morfolojisi karakterizasyonu protokolü ile en kritik adımlar vardır. Bir önceki laboratuvar ölçekli OPV araştırmada, spin kaplama ince film cihazları imal etmek baskın yöntem olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu işlem endüstriyel tabanlı roll-to-roll imalat oldukça farklıdır BHJ çözüm yaymak için yüksek santrifüj kuvveti kullanır. Böylece spin kaplama çalışmada...

Organik fotovoltaik (OPV) yakın gelecekte düşük maliyetli yenilenebilir enerji üretmek için umut vaat eden bir teknolojidir. 1, 2, 3 muazzam çabalar foto-aktif polimerleri geliştirmek ve yüksek verimlilik cihazları imal yapılmıştır. Bugüne kadar, tek katmanlı OPV cihazlar&gt;% 10 güç dönüşüm verimliliği (PCE) elde ettik. Bu verimi büyük boyutlu ölçekli cihazlara laboratuvar ölçekli filmi oluşturmak için Spin kaplama kullanan cihazlarda ve çeviri üzerinde elde edilmiştir PCE önemli azalmalar ile dolu olmuştur. Endüstri içinde 4, 5, roll-to-roll (R2R) göre ince film kaplama, özellikle çözücü uzaklaştırılarak oranında, tipik laboratuar ölçekli işlemler oldukça farklıdır, iletken alt-tabakalar üzerinde foton aktif ince filmler oluşturmak için kullanılır. morfolojileri ki çünkü bu çok önemlidirnetically faz ayrılması, sipariş, yönlendirme ve çözücü buharlaştırma dahil olmak üzere birden kinetik süreçler arasındaki etkileşimden kaynaklanan tuzak. 6, 7 Bu kinetik tuzağa morfoloji olsa da, büyük ölçüde güneş pili cihazların performansını belirler. Bu nedenle, kaplama işlemi sırasında morfolojisinin gelişimini anlama performansını optimize etmek için morfoloji manipülasyonu için büyük önem taşımaktadır. morfoloji optimizasyonu çözücü çıkartılır çözelti içinde delik ileten polimer sipariş ile ilişkili kinetiğinin anlaşılması gerekmektedir; 8, 9 fulleren tabanlı elektron iletken ile polimer etkileşimleri miktarının; Morpho oluşturan katkı maddelerinin rol anlama 10, 11, 12logy; 13, 14, 15 ve bir çözücü (ler) ve katkı maddelerinin buharlaştırılması nispi oranları dengelenmesi. 16 endüstri uygulaması ortamda aktif katmanda kantitatif morfoloji evrimini karakterize için bir meydan okuma olmuştur. Roll-to-roll işleme büyük ölçekli OPV cihazların imalatı için çalışılmıştır. 4, 17 Bununla birlikte, bu çalışmalar etkili çalışmaları ticari olarak temin edilebilir polimerler için sınırlayıcı, malzeme büyük miktarlarda kullanıldığı bir üretim ortamında yapıldı. Bu yazıda, bir mini-slot kalıp kaplama sistemini kullanarak OPV cihazları imalatı teknik detayları gösterilmiştir. Böyle film kurutma kinetik ve film kalınlığı kontrolü gibi Kaplama parametreler doğrudan sanayi fa ilgili bu çalışmayı yaparak, büyük ölçekli işlemlere uygulanabiliryağlanmalarına. Bunun yanı sıra, malzemenin çok az miktarda yeni sentetik malzemeler, bu işlem uygulanır hale mini yuva kalıp kaplama deneyde kullanılır. tasarımda, bu mini-slot kalıp kaplayıcı synchrotron uç istasyonları monte ve evrim gerçek zamanlı çalışmaları etkinleştirmek için kullanılabilir ve böylece insidansı küçük açı X-ışını saçılması (GISAXS) ve X-ışını kırınımı (GIXD) otlatma olabilir uzunluğu, geniş bir aralıkta morfolojisinin işlem koşulları kümesi altında film kurutma işleminin farklı safhalarında ölçekler. Bu çalışmalardan elde edilen bilgiler doğrudan endüstriyel üretim ayarına aktarılır. Kullanılan malzemelerin az miktarda foto-aktif madde ve çeşitli işlem koşullarında bunların karışımları, çok sayıda hızlı bir tarama sağlar. Düşük bant eşlenik polimer bazlı yarı kristalimsi diketopirrolopirrol ve quaterthiophene (DPPBT) modeli verici madde olarak kullanılan ve (6,6) -fenil C71-butyri olduğuasit metil ester (PC 71 BM), elektronik alıcı olarak kullanılır. 18, 19 O DPPBT önceki çalışmalarda gösterilmiştir: çözücü olarak kloroform kullanılarak zaman PC 71 BM karışımları büyük boy faz ayrılması oluşturmaktadır. Bir kloroform: 1,2-diklorobenzen solvent karışımı faz ayrılması boyutunu azaltmak ve böylece cihazın performansını artırabilirsiniz. Solvent kurutma işlemi sırasında morfoloji oluşumu sıklığı X-ışını kırınımı ve saçılma otlayan in situ incelenmiştir. Güneş hücre cihazlar mini-slot kalıp kaplayıcı fabrikasyon cihazlar kaplama dönmeye benzer iyi solvent karışımı koşulları, 20 kullanılarak 5,2 ortalama% PCE gösterdi kullanılarak imal. mini-slot kalıp kaplayıcı bir endüstriyel rel bu malzemelerin tahmin canlılığı bir boşluğu dolduran, bir sanayi süreci taklit eden bir araştırma laboratuvarı ortamında güneş pili cihazları imal yeni bir rota açıyorteknisyenleri tarafından, geçerli ayarı.

<table><tbody><tr><td>PC71BM</td><td>Nano-C Inc</td><td>nano-c-PCBM-SF</td><td></td></tr><tr><td>DPPBT</td><td>Massachusetts Üniversitesi</td><td>Özel Yapım</td><td></td></tr><tr><td>PEDOT: PSS</td><td>Heraeus</td><td>P VP Al 4083</td><td></td></tr><tr><td>Mucasol Sıvı Temizleyici</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z637181</td><td></td></tr><tr><td>Aseton</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270725</td><td></td></tr><tr><td>İzopropil Alkol</td><td>BDH</td><td>BDH1133</td><td></td></tr><tr><td>Kloroform</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372978&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>1,2-diklorobenzen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>240664</td><td></td></tr><tr><td>Lityum florür</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>669431</td><td></td></tr><tr><td>Alüminyum</td><td>Kurt Lesker</td><td>EVMAL50QXHD</td><td></td></tr><tr><td>Cam şişeler</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-391-7B</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonik Temizleyici</td><td>Cleanosonic</td><td>Branson 2800</td><td></td></tr><tr><td>Fırın</td><td>WVR</td><td>414005-118</td><td></td></tr><tr><td>Temizleme Rafı</td><td>Lawrence Berkeley Ulusal</td><td>Laboratuvarı Özel Yapım</td><td></td></tr><tr><td>Gölge Maskesi</td><td>Lawrence Berkeley Ulusal</td><td>Laboratuvarı Özel Yapım</td><td></td></tr><tr><td>UV-Ozon Temizleyici</td><td>UVOCS INC</td><td>T16X16 OES</td><td></td></tr><tr><td>Torpido Gözü</td><td>MBraun</td><td>Özel Yapım Evaporatör</td><td></td></tr><tr><td></td><td>MBraun</td><td>Özel Yapım</td><td></td></tr><tr><td>Yuva Kalıbı Kaplayıcı</td><td>Jema Science Inc</td><td>Özel Yapım</td><td></td></tr><tr><td>Güneş Simülatörü</td><td>Newport</td><td>Sınıfı ABB</td><td></td></tr><tr><td>Spin Kaplayıcı</td><td>SCS Ekipmanları</td><td>SCS G3</td><td></td></tr><tr><td>Sıcak Plaka</td><td>Termo Bilimsel</td><td>SP131015Q</td><td></td></tr><tr><td>X-ışını Ölçümü</td><td>Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı</td><td>Işın Hattı 7.3.3</td><td></td></tr></tbody></table>

toplu heterojonksiyonlar solar hücre baskı İmalatı ve in situ morfoloji karakterizasyonu

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polimer bazlı malzemeler, düşük maliyetli, esnek verimli fotovoltaik cihazlar olarak umut vaat ediyor. Yüksek performanslı cihazlar elde etmek için yapılan laboratuvar çabalarının çoğunda, büyük ölçekli imalata uygun olmayan bir işlem olan spin kaplama ile hazırlanan cihazlar kullanılmıştır. Cihaz üretimindeki bu uyumsuzluk, laboratuvarda elde edilen nicel sonuçların ticari düzeye çevrilmesini zorlaştırarak optimizasyonu zorlaştırır. Bir mini yuvalı kalıp kaplayıcı kullanılarak, bu uyumsuzluk, ticari sürecin laboratuvara aktarılması ve filmlerin bir alt tabaka üzerine kaplanması olarak cihazın aktif katmanındaki yapı oluşumunun gerçek zamanlı ve yerinde karakterize edilmesiyle çözülebilir. Morfolojinin evrimi, farklı koşullar altında karakterize edildi ve yapıların oluştuğu ve büyüdüğü bir mekanizma önermemize izin verdi. Bu mini slot kalıp kaplayıcı, aktif katmandaki morfolojinin endüstriyel olarak ilgili koşullar altında optimize edilebildiği basit, kullanışlı, malzeme açısından verimli bir yol sunar. Bu protokolün amacı, bir güneş pili cihazının bir mini yuvalı kalıp kaplayıcı kullanılarak nasıl üretildiğinin deneysel ayrıntılarını ve mini yuvalı kalıp kaplayıcı kullanılarak yerinde çalışan yapı karakterizasyonunun teknik ayrıntılarını göstermektir.

Şekil 3'de gösterilen mini yuva kalıp kaplama sistemidir. Bu bir kaplama makinesi, bir şırınga pompası ve bir merkezi kontrol kutusu oluşur. kaplama makinesi yuvası pafta kafası, bir yatay öteleme aşaması ve bir dikey öteleme aşamada yapılır parçası vardır. yuva pafta kafası, bir 2-D devirme manipülatör boyunca dikey bir translasyon motor tabanına monte edilir. Şekil 10a 2-D devirme manipülatör vurgulanır hangi baskı kafasını montaj olmadan yazıcı ana gö...

Burada, bir mini-slot kalıp kaplayıcı ve sinkrotron saçılma teknikleri kullanılarak ilgili in-line yapı karakterizasyonu kullanarak organik ince film güneş pilleri imal etmek bir protokol mevcut.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve In Situ Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Bu deneyin genel amacı, organik ince film güneş pillerinin baskı imalatını göstermek ve solvent buharlaşması sırasında ince film morfolojisi evrimini gözlemlemektir. Bu yöntem, ince film güneş pilleri ve polimer kaplamalar gibi işlevsel ince filmlerdeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olur. Bu tekniğin temel avantajı, endüstri işleme ve senkrotron tekniklerinin, malzeme biliminin temel yönünü göstermek için iyi bir şekilde birleştirilmesidir.Bu yöntemin anlamı, nihai morfoloji ve cihaz performansının belirlenmesinde çok önemli olan bitişik ince filmlerin morfoloji evriminin anlaşılmasına yardımcı olur. Dolayısıyla bu teknik bize ince film organik fotovoltaiklerin morfolojisi hakkında bilgi verebilir. Ayrıca, örneğin ışık yayan diyotlar veya işlevsel ince film malzemeleri gibi diğer malzemeler hakkında da bize bilgi verebilir.Alt tabakayı yüklemek için hazırlanan PEDOT: PSS kaplı indiyum-kalay oksit alt tabakayı mini yuvalı kalıp kaplayıcının taban plakasına yerleştirin. Alt tabaka plakasının altındaki doğrusal manipülatörü kullanarak, alt tabakanın konumunu yazıcı kafasının hemen altına yerleştirmek için ayarlayın. Yazdırma kafasını tutan iki boyutlu eğme manipülatörünü kul

printing-fabrication-bulk-heterojunction-solar-cells-situ-morphology

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Düzensiz numunelerdeki uzunluk ölçeklerini araştırmak için nötron saçılma tekniği olarak spin eko çözümlü otlatma insidansı saçılma (SERGIS) kullanımında ilerleme kaydedildi. [6,6]-fenil-C61-bütirik asit metil ester kristalitleri SERGIS tekniği ve optik ve atomik kuvvet mikroskopisi ile doğrulanan sonuçlar kullanılarak araştırıldı.

Nötron Spin Echo'nun Kullanılması, Organik Güneş Hücresi Malzemelerini Araştırmak İçin Otlatma İnsidansını Dağıtmayı Çözdü

Kalay sülfür (SnS), Dünya'da bol miktarda bulunan, toksik olmayan güneş pilleri için aday bir malzemedir. Burada, %4,36 sertifikalı güç dönüştürme verimliliği sağlayan atomik katman biriktirme ve %3,88 sağlayan termal buharlaşma kullanan SnS güneş pillerinin üretim prosedürünü gösteriyoruz.

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Konsantre bir fotovoltaik sistemde paralel spektrum bölücü dağıtıcı eleman olarak yüksek kontrastlı ızgaraların imalatı gösterilmiştir. Nanoimprint litografi, TiO2 püskürtme ve reaktif iyon aşındırma dahil olmak üzere üretim süreçleri açıklanmaktadır. Yansıma ölçüm sonuçları, optik performansı karakterize etmek için kullanılır.

Bir Konsantre Fotovoltaik Sistemde Spectrum Yarma Dağılım Eleman Yüksek Kontrast Gratings imalatı

Güneş pillerinde plazmonik metal nanoyapıları tanıtmak için uygun bir transfer baskı tabanlı metodoloji açıklanmaktadır.  Nanopillar poli (dimetilsiloksan) damgaları kullanılarak, Ag bazlı sıralı bir nanodisk dizisi, standart hidrojene mikrokristalin Si güneş pilleri ile entegre edildi ve bu da plazmonik ışık yakalama nedeniyle cihaz performanslarının iyileştirilmesine yol açtı.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

Bu makale, boya duyarlı güneş pillerinin üretimi için mürekkep püskürtmeli baskının uygunluğunu araştırmaktadır. Bağlayıcı içermeyen bir TiO2 nanopartikül mürekkebi formüle edildi ve bir FTO cam alt tabaka üzerine basıldı. Basılı katman, 0,25cm2 aktif alana ve% 3,5 verimliliğe sahip bir hücreye üretildi.

Boya duyarlı güneş pilleri için Titanyum Dioksit Dijital Baskı

Bu protokol, iletken olmayan yüzeyler üzerinde ince film elektronik üretmek için tabaka inorganik nano-kristalin tabakasının sentezi ve çözelti depozisyonunu tarif etmektedir. Solvent stabilize mürekkepler sonrası birikimi ligand değişimi ve sinterleme aşağıdaki spin ve sprey kaplama yoluyla cam yüzeylerde tam fotovoltaik cihazlarını üretebilir.

Tam Çözüm İşlenmiş İnorganik nanokristal Fotovoltaik Cihazlarının İmalatı

elektron alıcısı ve elektron veren polimer fabrikasyonu olarak Ti alkoksitler dayalı tamamen yazdırılabilir, fulleren içermeyen, yüksek hava kararlı, toplu heteroeklem güneş hücreleri için bir yöntem burada tarif edilmektedir. Ayrıca, Ti-alkoksit ünitelerinin moleküler şişkinliğini yoluyla fotoaktif tabakasının morfolojisinin kontrol edilmesi için bir yöntem olup bildirilmektedir.

Ti-alkoksit ve Yarıiletken Polimer dayanarak Tamamen Yazdırılabilir Organik-İnorganik Toplu heteroeklem Güneş Pilleri için Morfoloji Kontrolü

Biz kristal yapıları, devletler, enerji düzeyleri yoğunluğu ve sonuçta güneş pili performansını karşılaştırarak organik / inorganik Perovskite ince filmlerin farklı imalat yöntemleri etkileri üzerine kapsamlı bir çalışma sunulmuştur.

Film Oluşumunda Hybrid Perovskit Fabrikasyon Yöntemleri, Elektronik Yapısı ve Güneş Pili Performans Etkisi

Burada, yüksek performanslı GaP/Si heterojunction güneş hücreleri bir yüksek Si azınlık taşıyıcı ömür boyu ile geliştirmek için bir protokol mevcut.

Yüksek performanslı GaP/Si Heterojunction güneş hücreleri gelişmekte

Bu makale, rulodan ruloya yuva kalıp kaplı, fullerene olmayan organik fotovoltaikler üzerindeki kurutma mürekkeplerinin yerinde CBSSAXS deneylerini yerinde (laboratuvar X-ışını cihazı ile) gerçekleştirmek ve analiz etmek için bir gösteri ve kılavuzdur.

In situ Otlatma Insidans Küçük Açılı X-ışını Laboratuvar X-ışını Enstrümantasyon ile Organik Güneş Pillerinin Rulodan Ruloya Kaplama üzerine Saçılma

Perovskit ve mezoskopik-TiO2 filmlerinin sentezi için kullanılan bir flaş kızılötesi tavlama yöntemini tarif ediyoruz. Tavlama parametreleri çeşitlidir ve florlu kalay oksit (FTO) cam ve indiyum kalay oksit kaplı polietilen tereftalat (ITO PET) üzerinde işlenmek üzere optimize edilmiştir ve daha sonra cihazlara güç dönüştürme verimliliği sağlar &gt;% 20.

Perovskit Güneş Pili İşleme için Flaş Kızılötesi Tavlama

Keşfedin, mini-slot die kaplama ile organik ince film güneş hücreleri üretimini ve senkrotron saçılma ile morfoloji evrimini. Bu yöntem, cihaz performansını optimize etmek için kritik bilgiler sağlar.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve In Situ Morfoloji Karakterizasyonu

Daha fazla video keşfet