Summary
Este manuscrito describe cómo diseñar y fabricar células solares eficientes SMPV1:PC invertido71BM nanorods de ZnO (NRs) crecido en una capa de semilla del ZnO dopado Al (AZO) de alta calidad. Bien alineados verticalmente orientado a NRs ZnO exhiben alta cristalinas propiedades. La eficiencia de conversión de energía de células solares puede llegar a 6.01%.
Abstract
Este manuscrito describe cómo diseñar y fabricar eficientes células solares invertidas, que se basan en una pequeña molécula conjugada bidimensional (SMPV1) y [6,6] - fenil - C71-metilester de ácido butírico (PC71BM), mediante la utilización de nanorods de ZnO (NRs) crecido en una capa de semilla del ZnO dopado Al (AZO) de alta calidad. Se fabrican las células SMPV1:PC invertido71BM solares con NRs de ZnO que creció en una capa procesada semilla AZO pulverización y sol-gel. En comparación con la película fina AZO preparada por el método sol-gel, la pulverización fina película AZO exhibe mejor cristalización y baja rugosidad superficial, según difracción de rayos x (DRX) y mediciones de fuerza atómica (AFM) de microscopio. La orientación de la NRs de ZnO en una capa de semilla AZO pulverización muestra mejor alineación vertical, que es beneficiosa para la deposición de la capa activa posterior, formando morfologías superficiales mejor. En general, la morfología superficial de la capa activa domina principalmente el factor de llenado (FF) de los dispositivos. En consecuencia, el NRs bien alineados de ZnO puede utilizarse para mejorar la colección de soporte de la capa activa y aumentar el FF de las células solares. Por otra parte, como una estructura de la reflexión, también pueden ser utilizado para mejorar la cosecha ligero de la capa de absorción, con la eficiencia de conversión de energía (PCE) de células solares llegando a 6.01%, mayor que el sol-gel basado en células solares con una eficiencia de 4.74 %.
Introduction
Dispositivos fotovoltaicos orgánicos de (OPV) recientemente han experimentado notables progresos en la aplicación de las energías renovables. Tales dispositivos orgánicos tienen muchas ventajas, incluyendo el proceso de solución de compatibilidad, flexibilidad, bajo costo, peso ligero, etc.1,2,3,4,5 hasta ahora, de células solares poliméricas (PSC) con un PCE de más del 10% han sido desarrolladas mediante la utilización de los polímeros conjugados con PC71BM6. Comparado con el PSC con polímeros, pequeña molécula base VPL (SM-VPL) ha atraído más atención cuando se trata de fabricación de VPL debido a sus varias ventajas, incluyendo estructuras químicas bien definidas, fácil síntesis y purificación, y generalmente mayores voltajes de circuito abierto (Voc)7,8,9. En la actualidad, una estructura de 2-D conjugada molécula pequeña SMPV1 (2,6-Bis[2,5-bis(3-octylrhodanine)-(3,3-dioctyl-2,2':5,2''-terthiophene)]-4,8-bis((5-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene) con BDT-T (benzo [1, 2-b:4, 5-b'] dithiophene) como la unidad de base y 3-octylrodanine final-Grupo electrón-retirar10 ha sido diseñado y usado para mezcla con PC71BM prometedora aplicación sostenible de VPL. El PCE de células solares de molécula pequeña convencional (SM-VPL) basado en SMPV1 con PC71BM ha alcanzado más de 8.0%10,11.
En el pasado, PSCs podrían ser mejorados y optimizados simplemente ajustando el espesor de la capa activa. Sin embargo, a diferencia de los PSCs, SM-VPL en general tiene una longitud más corta de la difusión, que limita considerablemente el espesor de la capa activa. Por lo tanto, para aumentar aún más la poca densidad de corriente (Jsc) de VPL de SM, utilizando la nano-estructura12 o NRs9 para mejorar la absorción óptica de SM-VPL llegó a ser necesario.
Entre estos métodos, la estructura de NRs antirreflectante es generalmente eficaz para cosechar ligero de la capa activa en una amplia gama de longitudes de onda; por lo tanto, saber cómo crecer bien alineados verticalmente orientado de óxido de zinc (ZnO) NRs es muy crítico. La rugosidad de la superficie de la capa de semilla debajo de la capa de ZnO NRs tiene una gran influencia en la orientación de los arreglos de NR; por lo tanto, para poder depositar NRs bien orientadas, la cristalización de la capa de semilla debe ser precisamente controlada9.
En este trabajo, se preparan las películas AZO radiales-frecuencia (RF) técnica de sputtering. En comparación con otras técnicas, RF sputtering es conocido por ser una tecnología eficiente que es transferible a la industria porque es una técnica de deposición confiable, que permite la síntesis de alta pureza, uniforme, lisa y autosustentable AZO películas delgadas para crecer sobre sustratos de gran superficie. Utilizando la RF sputtering deposición permite la formación de películas de alta calidad AZO que exhiben alta cristalización con menor rugosidad de la superficie. Por lo tanto, en la capa de crecimiento posterior, las orientaciones de la NRs están altamente alineadas, más aún en comparación con películas de ZnO preparadas por el método sol-gel. Usando esta técnica, el PCE de las células solares de molécula pequeña invertida basada en matrices de ZnO NR orientadas verticalmente bien alineados puede llegar a 6.01%.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. crecimiento de la capa de semilla pulverización AZO en sustrato ITO
- Pegar 4 piezas de cinta de la anticorrosión (0.3 x 1,5 cm) en un lado del substrato indio óxido de estaño (ITO) para formar un cuadrado (1,5 x 1,5 cm). Poner el ITO en ácido clorhídrico durante 15 min grabar el área expuesta de ITO.
- Retire la cinta y limpiar la muestra utilizando un sonicador; someter a ultrasonidos con desionizada (DI) agua, acetona, etanol y el isopropanol en vez de 30 minutos cada uno. Secar con secador el ITO modelada con una pistola de nitrógeno comprimido.
- Fije el limpiados sustratos ITO estampados sobre el soporte de sustrato por la cinta y cargar el soporte en la cámara principal de RF sistema de sputtering. La bomba la presión de cámara por debajo de 4 x 10-6 torr a través de la mecánica y la bomba de difusión para asegurar la pureza del medio ambiente.
- Introducir gas argón puro (caudal: 30 sccm) en la cámara principal y control de la bomba para mantener la presión de la cámara en 1 mtorr.
- Preparar las capas de semilla AZO con la RF (13.56 MHz) método, basado en el método divulgado13de la farfulla. Utilizar una cota de 2 circular AZO (2% peso Al2O3 en ZnO) cerámica blanco para depositar sobre sustratos de vidrio de ITO previamente limpiados. Mantener la distancia del objetivo al sustrato a 10 cm.
- Mantener la presión de trabajo en 1 mtorr y potencia de RF a 40 W durante la deposición. Control de la temperatura del substrato a temperatura ambiente. Establecer la parcialidad DC aplicada y tasa de deposición a 187 V y 4 nm/min, respectivamente, para depositar la película fina AZO. El espesor de la capa de semilla AZO debe ser controlado en 40 nm basado en el monitor de espesor de cristal de cuarzo.
- Después de la muestra se enfría hasta 30 ° C en la cámara, apague la bomba e introducir gas nitrógeno en la cámara principal hasta que la cámara se puede abrir. Retire la muestra del soporte del sustrato.
2. crecimiento del Sol-gel procesados capa de ZnO semillas en sustrato ITO
- Depositar la capa de semilla de ZnO en el sustrato ITO modelado por la vuelta del sol gel capa método14. El acetato de zinc dihidrato, 2-methoxethanol y monoetanolamina (MEA) se utilizan como materiales de partida, solvente y el estabilizador, respectivamente.
- Disolver el zinc acetato dihidrato (4,39 g) en una mezcla de 2-methoxethanol (40 mL) y MEA (1,22 g) para obtener la concentración de acetato de zinc de 0,5 M.
- Revolver la mezcla resultante a 60 ° C por 2 h. Deje la sol de 12 h formar una solución homogénea clara y transparente.
- Depósito de la capa de semilla de ZnO sobre limpiadas substratos de vidrio de ITO con dibujos usando el método de la capa de vuelta. Añadir 0,1 mL de solución de sol-gel sobre el substrato y gira a 3.000 rpm durante 30 s utilizando un recubridor spin.
- Después de la capa de la vuelta, secar la película a 200 ° C durante 30 min sobre una placa caliente para permitir que el disolvente se evapore y eliminar los residuos orgánicos. El espesor de la capa de semilla de ZnO debe ser alrededor de 40 nm14.
3. crecimiento de ZnO NR matriz sobre una capa de semilla
- Crecer la matriz de ZnO NR usando el método hidrotermal.
- Mezcla 1.49 g zinc nitrato hexahidrato (Zn (NO3)2·6H2O) y Hexametilentetramina (HMT) (C6H12N4) de la 0,7 g en 100 mL DI de agua. Revolver la mezcla resultante a temperatura ambiente durante 30 minutos.
- Coloque el lado del ITO de la capa de semilla pulverización AZO con las muestras de ZnO sol-gel para el vidrio de la cubierta con cinta. Poner las muestras de 50 mL tubo cónico de polipropileno llenas con lo 50 mL de solución de Zn (NO3)2·6H2O y HMT.
- Durante el crecimiento, calentar el tubo cónico de polipropileno por imposición horizontal en un horno de laboratorio con las muestras de vuelta cubierta mirando hacia abajo y mantener la temperatura a 90 ° C durante 90 minutos.
- Al final del período de crecimiento, eliminar los substratos de la solución y enjuague inmediatamente la superficie de la muestra con agua desionizada y el etanol (dentro de dos botellas de lavado) a su vez durante 1 minuto cada uno para eliminar la sal residual de la superficie. Secar la muestra usando una pistola de nitrógeno comprimido y hornear en una placa caliente a 250 ° C durante 10 minutos.
4. fabricación y medición de las células solares de molécula pequeña invertida
- Cargue el sustrato ITO con la matriz de ZnO NR en un recubridor spin en la guantera. Mezclar 1 mL de tolueno que contiene 15 mg de SMPV1 y 11,25 mg de PC71BM agregar 0,1 mL de la solución, girar la muestra a 2.000 rpm durante 40 s con un recubridor spin y recuecen a 60 ° C por 2 min.
- Después del proceso de recocido, colocar el sustrato en un sistema de evaporación térmica. La cámara de vacío inicialmente utilizando una bomba mecánica hasta que la presión alcanza 4 x 10-2 torr, a continuación, cambiar a un turbo bomba para la presión ambiente < 4 x 10-6 torr.
- Capa de depósito el de MoO3 a una velocidad de deposición de 0.1 nm/s calentando MoO3 en polvo en un barco de molibdeno resistente con un cociente de Z de 1.0 y una corriente de entrada de 105 A. depósito Ag de la capa a una velocidad de deposición de 0,5 nm/s por lingote de plata de calefacción en un resistente t ungsten barco con un cociente de Z de 0,529 y una corriente de entrada de 190 A. El sistema debe incluir a un monitor de ritmo de evaporación de cristal de cuarzo para controlar el proceso de evaporación. El espesor de las capas de Ag y MoO3 debe ser controlado para ser 5 y 150 nm, respectivamente, basadas en el monitor de espesor de cristal de cuarzo.
- Después de la muestra se enfría hasta 30 ° C en la cámara, apague la bomba e introducir gas nitrógeno en la cámara hasta que la cámara se puede abrir. Quitar la muestra del soporte del sustrato y la muestra de la carga en la guantera.
- Abrir el sistema de simulador solar y esperar 20 minutos hasta que la fuente de luz del sistema es estable. Iluminan la muestra a 100 mW/cm2 de un simulador solar con una masa de aire 1.5 global (AM 1.5G) filtro. Al mismo tiempo, utilice el analizador para barrer el dispositivo de -1 V + 1 V para obtener la curva de densidad de corriente-voltaje (V J)14,15.
5. Caracterización
- Llevar a cabo la difracción de rayos x medición16 con una fuente de Cu Kα para estudiar las estructuras de la NRs de ZnO, en la capa de semilla pulverización AZO y la capa de semilla de sol-gel procesado de ZnO. La velocidad de exploración debe ser 1 ° / min, y la exploración debe ser 10-90 º (2θ).
- La morfología superficial y la imagen corte transversal de las muestras se caracterizan por emisión de campo análisis de microscopia electrónica17 ajustando la tensión en 10 kV.
- Obtener la fotoluminiscencia micro espectros (PL) de todas las muestras usando un laser de He-Cd CW 325 nm (20 mW) como fuente de excitación con una reja de surcos/mm en la geometría de retrodispersión de 2.400. AllPL medidas18 debe realizarse a temperatura ambiente.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
La estructura acodada de los dispositivos consisten en un sustrato de ITO/AZO (40 nm) / capa de ZnO NRs, SMPV1:PC71BM (80 nm) / MoO3 (5 nm) /Ag (150 nm) como se muestra en la figura 1. En general, la capa de semilla AZO o ZnO es ampliamente utilizada como la capa de transporte de electrones (ETL) en dispositivos de PSCs. Aparte de PSCs, SM-VPL tiene generalmente una capa activa más corta, limitada por la difusión más corto longitud8. Por lo tanto, para mejorar aún más la capacidad de recolección de luz de los dispositivos, la capa de ZnO NRs se introduce para cultivarse en la capa de semilla, para trabajar como una capa anti-reflectante para mejorar la colección de la luz incidente y para aumentar el área de interfaz para operador colección en el mismo tiempo12,14.
La morfología superficial y la rugosidad de la capa de semilla tienen una influencia significativa en la orientación de los arreglos de discos NR. Figura 2a y figura 2b areAFM imágenes de la capa de semilla basan en el método de pulverización catódica y el método de sol-gel, respectivamente. La morfología superficial de la capa de semilla de sol-gel procesado puede ser visto no sólo exhiben mayor rugosidad, pero también para formar un patrón del canto natural. Como resultado, la orientación de los arreglos de discos NR en la capa de sol-gel procesado será mucho más áspera que capas cultivadas mediante la técnica de sputtering. Figura 2C y 2d de la figura muestran el microscopio electrónico de barrido (SEM) imágenes de los arreglos de discos NR crecidos en la capa de pulverización de la semilla y la semilla sol-gel procesado respectivamente. Claramente, se observa la orientación de los arreglos de discos NR en la capa AZO pulverización para ser mejores que los que crecen en la capa de ZnO de sol-gel procesado.
Además de las imágenes de SEM, para estimar más la orientación de los arreglos de NR, análisis por DRX (figura 3) se utilizan para identificar la orientación y la cristalización de las matrices NR. En comparación con los espectros de DRX del NRs en una capa de semillas de sol-gel procesado, los espectros de NR matrices basados en una capa de semilla pulverización muestran un pico relativamente más fuerte a 34,5 °, indicando que no sólo la orientación, sino también la cristalización de la NR de ZnO matrices s mejor sobre la capa de pulverización que en la capa de proceso sol-gel.
Así como la medición de XRD de la capa de semilla, también se miden los espectros μ-PL de NRs. La figura 4 muestra los espectros de PL de los arreglos de discos NR con métodos de deposición diferente. El pico de emisión a 385 nm origina la recombinación excitonic19. Por otro lado, la emisión verde de los espectros viene de vacantes de oxígeno (defectos intrínsecos), otra vez, lo que implica que la calidad de la película de la capa de pulverización es mejor que la calidad de la película formada por el método sol-gel. Puede notarse que los espectros de la PL de la NRs de ZnO en pulverización AZO muestra un pico mucho más débil a 385 nm en comparación con la de ZnO NRs en ZnO sol-gel. Esto apagando el PL significativa ocurre en la matriz de ZnO NR en la capa de semilla AZO pulverización, lo que implica que la capa de semilla AZO contiene mejor disociación del excitón y cargo capacidad de separación que la de la capa de semilla de sol gel de ZnO. Los resultados revelan que la capa AZO/ZnO NRs basada en el proceso de la farfulla parece ser una mejor capa de transporte de electrones que en el proceso de solución.
La figura 5 muestra las características de J-V de los dispositivos con una capa de semilla AZO pulverización y un sol-gel procesados ZnO capa de semilla. El corto circuito actual Jsc, circuito abierto Voltaje Voc, FF y el PCE se pueden derivar las curvas J-V. Los dispositivos con una capa de semilla pulverización exhiben Jsc de 11.96 mA/cm2, Voc de 0.87 V, FF de 57.8% y PCE de 6.01%, que es mejor que el sol-gel procesado de células solares con Jsc de 10.01 mA/cm2, Voc de 0.88 V , SS de 53.8% y PCE de 4.74%.
La tabla 1 muestra el rendimiento de los dispositivos con capas de diferentes semillas. Utilizando la capa de semilla pulverización, bien alineados verticalmente orientado ZnO NR ETL puede ser formado, y así se puede mejorar no sólo la absorción, sino también la eficacia de la colección de portador. Como resultado, en comparación con los dispositivos de sol-gel procesado, dispositivos con una capa de semilla pulverización exhiben valor de Jsc (11.96 mA/cm2) y el mejor valor de FF (57,8%), como se muestra en la tabla 1.
Figura 1: diagrama esquemático de la estructura de la célula solar de molécula pequeña invertida. Estructura en capas de los dispositivos consistió en sustrato ITO/AZO (40 nm) / capa de ZnO NRs, SMPV1:PC71BM (80 nm) / MoO3 (5 nm) /Ag (150 nm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: imágenes AFM y SEM de matriz de ZnO NR. Imágenes AFM de ZnO NR matriz cultivada en (a) una capa de semilla AZO pulverización y (b) un sol-gel procesan ZnO capa de semilla; Imágenes de vista superior SEM de ZnO NR matriz cultivada en (c) una capa de semilla AZO pulverización y (d) un sol-gel procesan ZnO capa de semilla. La morfología superficial y la rugosidad de la capa de ZnO NRs pueden observarse a través de las imágenes AFM y SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: espectros de DRX de matriz de ZnO NR. El patrón de DRX de ZnO NR matriz crecido sobre una capa de semilla AZO pulverización y una capa de semillas de sol-gel procesado ZnO. La orientación y la cristalización del NRs pueden identificarse por los espectros de DRX. La matriz de ZnO NR en capas diferentes de semilla presenta casi la misma orientación (002). La fuerza del pico (002) para el NRs en capa de semilla AZO pulverización es más fuerte que el sol-gel procesado ZnO semilla capa, revelando que el NRs de ZnO en capa de semilla AZO pulverización exhibe mejor orientación vertical del eje (002). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: espectro PL AZO y ZnO capa de semilla. Los espectros de PL de una capa de semilla AZO pulverización y una capa de semillas de sol-gel procesado ZnO. Los defectos y la capacidad de disociación del excitón del NRs pueden ser evaluados por los espectros de PL. El pico de emisión a 385 nm origina la recombinación excitonic y la emisión de los espectros de verde viene de vacantes de oxígeno de la matriz de ZnO NR. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: curva de J-V de los dispositivos con capas de semillas diferentes. Las características de J-V de dispositivos de iluminación con una capa de semilla AZO pulverización y un sol-gel procesan ZnO capa de semilla. El rendimiento de las células solares se puede derivar de las curvas de J-V14. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Dispositivos | Voc (V) | Jsc (mA/cm2) | FF (%) | PCE(%) |
| Farfulla capas de semilla | 0.87 | 11.96 | 57,8 | 6.01 |
| Capa de semillas de sol-gel procesado | 0.88 | 10.01 | 53.8 | 4.74 |
Tabla 1: el rendimiento de los dispositivos con capas de semillas diferentes. Un resumen de la actuación de los dispositivos derivados de las curvas J-V incluida la corriente de corto circuito, abra tensión, factor de llenado y la eficiencia de conversión de energía
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Mediante la utilización de la capa intermediaria de NRs, pueden mejorarse la Jsc y el FF de los dispositivos. Sin embargo, la rugosidad de la superficie de NRs también influirá en los posteriores procesos. Así, la orientación y la morfología superficial del NRs deben ser manipulados con cuidado. Durante mucho tiempo, el sol-gel procesados ETL como TiO2 y ZnO fueron utilizados comúnmente en PSC debido a sus sencillos procedimientos. Sin embargo, la cristalización de las capas del sol-gel procesado es generalmente de tipo amorfo y áspera en la mayoría de los casos la morfología superficial de las capas. Por lo tanto, en este estudio, para controlar con precisión la calidad de la película de la capa de semilla, la capa de semilla pulverización ha sido seleccionada para reemplazar la capa de semilla de sol-gel procesado. El NRs de ZnO en la capa de semilla AZO pulverización también muestran un alineamiento vertical, que es beneficioso para los procesos posteriores. Se observa que al final del proceso de crecimiento de NRs, el solvente residual precursor en el NRs debe ser extirpado, y así la muestra necesita ser cocido al horno en la placa para que el disolvente residual se seca completamente. Además, para evitar el efecto recocido cambiando la morfología superficial, se establece la temperatura de secado a 250 ° C, que es inferior a la temperatura de recristalización del ZnO.
En general, la capa de transporte de los dispositivos OPV domina el portador de la recogida y el transporte de las células solares. Como resultado, mejorar la movilidad de las capas de transporte es muy crítico9. A diferencia de la película sol-gel procesado, ajustando la potencia de RF, la temperatura de deposición, y dopaje concentración de objetivo azoicos, la película de la capa de semilla AZO pulverización puede mantener alta cristalización y la movilidad de electrón alto.
Incluso en diversos ambientes o condiciones de este proceso de fabricación, es fácil replicar los resultados del experimento. Como la calidad de la película de la capa de semilla está bien controlada, puede obtenerse fácilmente la matriz de ZnO NR orientada verticalmente bien alineada.
Aunque la matriz de ZnO NR muestra gran potencial para funcionar como ETL en VPL, la resistencia de la hoja de la matriz de ZnO NR es todavía alta. Por lo tanto, las matrices de ZnO NR no pueden reemplazar el ITO y deben ser compatibles con ITO u otros electrodos transparentes durante las aplicaciones.
Aparte funciona como ETL en el SM-VPL, las matrices de ZnO NR orientadas verticalmente bien alineadas también pueden funcionar como una capa de antireflejos en un orgánicos diodos emisores de luz (OLED) para aumentar la emisión de luz20. Por otra parte, para aplicaciones de iluminación, puede funcionar como un donante para recombinar con agujeros que emiten luz de una determinada longitud de onda21. En consecuencia, creemos que la alta calidad con recubrimiento metálico AZO película y bien alineados verticalmente orientado a matrices de ZnO NR jugará un papel importante en la industria optoelectrónica en el futuro.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Los autores declaran que no tienen intereses financieros que compiten.
Acknowledgments
Los autores desean agradecer el Consejo Nacional de ciencia de China, para el apoyo financiero de esta investigación bajo contrato no. La mayoría 106-2221-E-239-035 y la mayoría 106-2119-M-033-00.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AZO target | Ultimate Materials Technology Co., Ltd. | none | AZO (2 wt% Al2O3 in ZnO) , 3”ψx 3mmt + 3mmt Cu B/P + Bonding |
| SMPV1 | Luminescence Technology Corp. | 1651168-29-4 | 2,6-Bis[2,5-bis(3-octylrhodanine)-(3,3-dioctyl-2,2':5,2''-terthiophene)]-4,8-bis((5-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene |
| RF sputtering system | Kao Duen Technology Co., Ltd | none | http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product |
| Zinc Acetate Dihydrate | J. T. Baker | 5970456 | 4.39 g |
| Monoethanolamine | J. T. Baker | 141435 | 1.22 g |
| 2-methoxyethanol | Sigma-Aldrich | 109864 | 40 mL |
| Zinc Nitrate Hexahydrate | J. T. Baker | 10196186 | 1.49 g |
| Hexamethylenetetramine | Sigma-Aldrich | 100-97-0 | 0.7 g |
| Indium tin oxide (ITO) | RiTdisplay | none | coated glass substrates (<10 Ω sq–1) |
| AFM | Veeco | Innova SPM | |
| SEM | FEI | Nova 200 NanoSEM | operation voltage: 10 kV |
| XRD | Bruker | D8 X-ray diffractometer | 2θ range: 10–90 °; step size: 0.008 ° |
| PL | Horiba | Jobin-Yvon HR800 | excitation source: 325 nm UV Laser 20 mW |
| solar simulator | Newport | 91192A | AM 1.5G |
| Precision Semiconductor Parameter Analyzer | Keysight Technologies | Agilent 4156C | sweep from -1 to +1 V |
| toluene | Sigma-Aldrich | 108-88-3 | 1 mL |
| PC71BM | Sigma-Aldrich | 609771-63-3 | 11.25 mg |
| Thermal evaporation system | Kao Duen Technology Co., Ltd | Kao Duen PVD System | http://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product |
| HCl | Sigma-Aldrich | 7647-01-0 | |
| MoO3 | Alfa Aesar | 1313-27-5 | 99.50% |
| silver ingot | ADMAT Inc. | none | 100.00% |
| Thin Film Deposition Controller | INFICON | XTC | |
| anti-corrosion tape (Polyimide Film) | 3M Taiwan Corporation | none | http://solutions.3m.com.tw/wps/portal/3M/zh_TW/InsulatingTape/home/product/Polyimide/ |
| spin-coater | Chemat Technology, Inc | KW-4A | http://www.chemat.com/chematscientific/KW-4A.aspx |
References
- Dou, L., et al. Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer. Nat. Photonics. 6 (3), 180-185 (2012).
- You, J., et al. Metal Oxide Nanoparticles as an Electron-Transport Layer in High Performance and Stable Inverted Polymer Solar Cells. Adv. Mater. 24 (38), 5267-5272 (2012).
- Dou, L., et al. Systematic Investigation of Benzodithiophene- and Diketopyrrolopyrrole-Based Low-Bandgap Polymers Designed for Single Junction and Tandem Polymer Solar Cells. J. Am. Chem. Soc. 134 (24), 10071-10079 (2012).
- Li, G., Zhu, R., Yang, Y. Polymer solar cells. Nat. Photonics. 6 (3), 153-161 (2012).
- You, J., et al. A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency. Nat. Commun. 4, 1446 (2013).
- Chen, J. D., et al. Single-Junction Polymer Solar Cells Exceeding 10% Power Conversion Efficiency. Adv. Mater. 27 (6), 1035-1041 (2015).
- Zhang, H., et al. Developing high-performance small molecule organic solar cells via a large planar structure and an electron-withdrawing central unit. Chem. Commun. 53, 451-454 (2017).
- Zhou, H., et al. Conductive Conjugated Polyelectrolyte as Hole-Transporting Layer for Organic Bulk Heterojunction Solar Cells. Adv. Mater. 26 (5), 780-785 (2014).
- Lin, M. Y., et al. Enhance the light-harvesting capability of the ITO-free inverted small molecule solar cell by ZnO nanorods. Opt. Express. 24 (16), 17910-17915 (2016).
- Liu, Y., et al. Solution-processed small-molecule solar cells: breaking the 10% power conversion efficiency. Sci. Rep. 3, 3356 (2013).
- Farahat, M. E., et al. Toward environmentally compatible molecular solar cells processed from halogen-free solvents. J. Mater. Chem. A Mater. Energy Sustain. 4 (19), 7341-7351 (2016).
- Lin, M. Y., et al. Plasmonic ITO-free polymer solar cell. Opt. Express. 22 (S2), A438-A445 (2014).
- Donato, A., et al. RF sputtered ZnO-ITO films for high temperature CO sensors. Thin Solid Films. 517 (22), 6184-6187 (2009).
- Lin, M. Y., et al. Sol-gel processed CuOx thin film as an anode interlayer for inverted polymer solar cells. Org. Electron. 11 (11), 1828-1834 (2010).
- Vandewal, K., et al. On the origin of the open-circuit voltage of polymer-fullerene solar cells. Nat. Mater. 8, 904-909 (2009).
- Sharma, R., et al. X-ray diffraction: a powerful method of characterizing nanomaterials. Recent Research in Science and Technology. 4 (8), 77-79 (2012).
- Huggett, J. M., Shaw, H. F. Field emission scanning electron microscopy a high-resolution technique for the study of clay minerals in sediments. Clay Miner. 32, 197-203 (1997).
- Lou, S., et al. Laser beam homogenizing system design for photoluminescence. Appl. Opt. 53 (21), 4637-4644 (2014).
- Huang, J. S., Lin, C. F. Influences of ZnO sol-gel thin film characteristics on ZnO nanowire arrays prepared at low temperature using all solution-based processing. J. Appl. Phys. 103, 014304 (2008).
- Leung, S. F., et al. Light Management with Nanostructures for Optoelectronic Devices. J. Phys. Chem. Lett. 5, 1479-1495 (2014).
- Lee, C. Y., et al. White-light electroluminescence from ZnO nanorods/polyfluorene by solution-based growth. Nanotechology. 20 (42), (2009).
