कार्बनिक सामग्री फोटोवोल्टिक (ओपीवी) स्वाभाविक nanometer पैमाने पर inhomogeneous हैं. ओपीवी सामग्री नेनो पैमाने inhomogeneity उपकरणों फोटोवोल्टिक के प्रदर्शन को प्रभावित करता है. इस पत्र में, हम उप-100 एनएम संकल्प के साथ ओपीवी सामग्री की विद्युत और यांत्रिक गुणों के मात्रात्मक मापन के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन है.
कार्बनिक सामग्री फोटोवोल्टिक (ओपीवी) स्वाभाविक nanometer पैमाने पर inhomogeneous हैं. ओपीवी सामग्री नेनो पैमाने inhomogeneity उपकरणों फोटोवोल्टिक के प्रदर्शन को प्रभावित करता है. इस प्रकार, रचना के रूप में के रूप में अच्छी तरह से ओपीवी सामग्री के बिजली के गुणों में स्थानिक बदलाव की समझ PV प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ने के लिए सर्वोपरि महत्व के इस पत्र में 1,2 है, हम साथ उप ओपीवी सामग्री की विद्युत और यांत्रिक गुणों के मात्रात्मक मापन के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन -100 एनएम संकल्प. वर्तमान में, सामग्री संपत्तियों माप व्यावसायिक रूप से उपलब्ध AFM तकनीक पर आधारित (PeakForce, प्रवाहकीय AFM) का उपयोग आम तौर पर केवल गुणात्मक जानकारी प्रदान प्रदर्शन किया. के रूप में के रूप में अच्छी तरह से प्रतिरोध यंग मापांक prototypical इतो / PEDOT हमारे विधि का उपयोग करके मापा के लिए मान: PSS/P3HT: पीसी 61 बी.एम. प्रणाली साहित्य डेटा के साथ अच्छी तरह से अनुरूप हैं. P3HT: पीसी 61 बी.एम. मिश्रण 61 पीसी पर अलग बी.एम. अमीर और P3HT अमीर domaiएनएस. पीसी 61 बी.एम. अमीर और P3HT अमीर डोमेन मैकेनिकल गुण अलग कर रहे हैं, जो फिल्म की सतह के पर डोमेन रोपण के लिए अनुमति देता है. महत्वपूर्ण बात है, यांत्रिक और बिजली के डेटा के संयोजन बिजली के गुणों फिल्म की मोटाई के माध्यम से मापा भिन्नता के साथ फिल्म की सतह पर डोमेन संरचना के संबंध के लिए अनुमति देता है.
रूपांतरण दक्षता सत्ता में हाल ही में कार्बनिक फोटोवोल्टिक (PCE) सफलताओं (ओपीवी) कोशिकाओं (सेल स्तर पर 10% धक्का) उच्च throughput और कम लागत वाली निर्माण 4 प्रक्रियाओं के साथ अनुपालन के साथ मिलकर 3 ओपीवी प्रौद्योगिकी पर एक के रूप में एक चर्चा में लाया है बड़े क्षेत्र सौर कोशिकाओं की सस्ती निर्माण की चुनौती के लिए संभव समाधान. ओपीवी सामग्री स्वाभाविक nanometer पैमाने पर inhomogeneous हैं. ओपीवी सामग्री और फोटोवोल्टिक उपकरणों के प्रदर्शन के नेनो पैमाने inhomogeneity परिचित जुड़े हुए हैं. इस प्रकार, रचना के रूप में के रूप में अच्छी तरह से ओपीवी सामग्री के बिजली के गुणों में समझ inhomogeneity ओपीवी प्रौद्योगिकी आगे बढ़ने के लिए सर्वोपरि महत्व का है. परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) 1986 के बाद से सतह स्थलाकृति के उच्च संकल्प के मापन के लिए एक उपकरण के रूप में विकसित किया गया है 5 आजकल, सामग्री गुण (यंग मापांक, 6-10 काम समारोह, 11 आचरण के लिए तकनीकivity, 12 electromechanics, 13-15 आदि) माप बढ़ती ध्यान आकर्षित कर रहे हैं. ओपीवी सामग्री के मामले में स्थानीय चरण संरचना और बिजली के गुणों के संबंध खुलासा कार्बनिक सौर कोशिकाओं की अंदरूनी कामकाज के बेहतर समझ के लिए वादा धारण 1, 16-17 AFM आधारित तकनीक उच्च संकल्प चरण के लिए सक्षम हैं 8 रोपण के रूप में अच्छी तरह से. के रूप में बिजली के गुण polymeric सामग्री में मानचित्रण. इस प्रकार, सिद्धांत रूप में, बहुलक चरण (यांत्रिक माप के माध्यम से) 18 संरचना और बिजली के गुणों के संबंध संभव है AFM आधारित तकनीक का उपयोग कर. सामग्री के यांत्रिक और बिजली के गुणों के मापन के लिए कई AFM आधारित तकनीक AFM जांच और सतह के बीच संपर्क की लगातार क्षेत्र की धारणा का उपयोग करें. यह धारणा अक्सर विफल रहता है, सतह स्थलाकृति और यांत्रिक / बिजली के गुणों के बीच मजबूत संबंध में जो परिणाम है. हाल ही में, एक नए AFM आधारित तकनीकयांत्रिक (PeakForce) गुण के 19 उच्च throughput मापन पेश किया गया था. PeakForce टूना (PeakForce विधि की भिन्नता) नमूने के यांत्रिक और बिजली के गुणों की समवर्ती मापन के लिए एक मंच प्रदान करता है. हालांकि, PeakForce टूना विधि यांत्रिक और बिजली संपत्ति नक्शे, जो आम तौर पर जोरदार माप के दौरान संपर्क की बेहिसाब परिवर्तनशीलता की वजह से सहसंबद्ध होते हैं पैदा करता है. इस पत्र में, हम संपर्क त्रिज्या अलग जबकि यांत्रिक और बिजली AFM का उपयोग संपत्तियों की सटीक मापन को बनाए रखने के साथ जुड़े correlations को दूर करने के लिए एक प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल उपस्थित थे. सामग्री प्रतिरोध और यंग मापांक के मात्रात्मक माप में प्रोटोकॉल परिणामों के कार्यान्वयन.
The authors have nothing to disclose.
MPN निदेशक वित्तीय सहायता के लिए फैलोशिप प्रोग्राम के लिए आभारी है. MPN यू-Chih Tseng सौर सेल प्रसंस्करण के लिए प्रोटोकॉल के विकास के साथ मदद के लिए धन्यवाद करना चाहता है. इस काम नेनो पैमाने सामग्री के लिए केंद्र, ऊर्जा के एक अमेरिकी विभाग, विज्ञान के कार्यालय, मूल सं डे AC02 06CH11357 अनुबंध के तहत ऊर्जा विज्ञान सुविधा उपयोगकर्ता के कार्यालय पर प्रदर्शन किया गया था.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
Plextronics inks | Plexcore | PV 1000 | |
ITO-coated glass substrates | Delta Technologies, Inc | 25 Ohms/sq | |
30 MHz synthesized function generator | Stanfor Research Systems | DS345 | |
Current amplifier | Femto | DLPCA-200 | |
Multimode AFM | Veeco, Santa Barbara, CA | equipped with Nanoscope-V controller | |
DAQ card | National Instruments | NI-PCI-6115 | |
Metal Pt probes | RMNano | 12Pt3008 | |
MATLAB software | Mathworks | ||
LabView software | National Instruments |