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Article de méthode

Bien alignées verticalement orienté ZnO nanotige tableaux et leur Application en inversé petite molécule Solar Cells

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DOI :

10.3791/56149

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25 avril 2018

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Dans cet article

Résumé

Ce manuscrit décrit comment concevoir et fabriquer SMPV1:PC inversé efficace des cellules solaires71BM avec nanotiges de ZnO (NRs) cultivé sur une couche de graines de ZnO dopé Al (AZO) de haute qualité. Le bien alignées verticalement orienté ZnO roupies pièce hautes propriétés cristallines. L’efficacité de conversion énergétique des cellules solaires peut atteindre 6,01 %.

Résumé

Cet article décrit comment concevoir et fabriquer efficace inversée des cellules solaires, qui reposent sur une molécule de petite conjuguée à deux dimensions (SMPV1) et [6,6] - phényl - C71-ester méthylique de l’acide butyrique (PC71BM), en utilisant des nanotiges de ZnO (SNR) cultivé sur une couche de graines de ZnO dopé Al (AZO) de haute qualité. Cellules solaires71BM SMPV1:PC inversé avec ZnO NRs qui poussaient sur les deux une couche de graine AZO transformés pulvérisée et sol-gel sont fabriqués. Par rapport à la couche mince AZO préparée par la méthode sol-gel, la couche mince pulvérisée AZO expose mieux cristallisation et rugosité de la surface inférieure, selon la diffraction des rayons x (DRX) et les mesures de force atomique microscope (AFM). L’orientation des ORA ZnO développées sur une couche de graine AZO pulvérisés montre mieux alignement vertical, ce qui est bénéfique pour le dépôt de la couche active ultérieure, formant des morphologies surfaces mieux. Généralement, la morphologie de la surface de la couche active domine principalement le facteur de remplissage des appareils (FF). Par conséquent, le SNA de ZnO bien alignées peut être utilisé pour améliorer la collecte de transporteur du calque actif et augmenter les FF des cellules solaires. En outre, comme une structure d’anti-reflet, il peut également être utilisé pour améliorer la récolte légère de la couche d’absorption, avec le rendement de conversion de puissance (PCE) de cellules solaires atteignant 6,01 %, plus élevé que le sol-gel base de cellules solaires avec un rendement de 4,74 %.

Introduction

Dispositifs photovoltaïques organiques de (VPO) ont récemment subi une évolution remarquable dans l’application des énergies renouvelables. Ces dispositifs organiques présentent de nombreux avantages, y compris la compatibilité de la solution-process, faible coût, poids léger, souplesse, etc.1,2,3,4,5 , jusqu'à présent, piles solaires de polymère (PSC) avec une PCE de plus de 10 % ont été développés en utilisant les polymères conjugués mélangés avec PC71BM6. Compa....

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Protocole

1. croissance de couche AZO graine pulvérisée sur substrat de ITO

  1. Coller les 4 morceaux de ruban de protection contre la corrosion (0,3 x 1,5 cm) sur un côté du substrat indium tin oxide (ITO) pour former un carré (1,5 x 1,5 cm). Mettre l’ITO en acide chlorhydrique pendant 15 min à graver la surface exposée de l’ITO.
  2. Enlever le ruban et nettoyer l’échantillon en utilisant un sonicateur ; soniquer eau additionnée de désionisée (DI), acétone, éthanol, isopropanol à son tour de 30 min chacun. Séchez l’OTI à motifs avec un fusil de l’azote comprimé.
  3. Fixez les substrats d’ITO à motifs nettoyés sur le porte-substrat en bande et le titulaire de ....

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Résultats

La structure en couches des dispositifs consistant en un substrat/AZO ITO (40 nm) / ZnO NRs couche, SMPV1:PC71BM (80 nm) / MoO3 (5 nm) documentation (150 nm) comme illustré à la Figure 1. En général, la couche de semence azoïques ou ZnO est largement utilisée pour servir de la couche de transport d’électrons (ETL) dans des dispositifs de PSC. En dehors de PSC, SM-variétés à pollinisation libre ont généralement une couche active plus cour.......

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Discussion

En utilisant l’intercalaire NRs, tant la Jsc et le FF des dispositifs peuvent être améliorées. Toutefois, la rugosité de surface de NRs influencera également les processus ultérieurs. Ainsi, l’orientation et la morphologie de surface des ORA doivent être manipulés avec précaution. Pendant une longue période, le sol-gel traitées ETL, comme TiO2 et ZnO étaient couramment utilisés dans les entreprises de sécurité privées en raison de leurs procédures simples. Toutefois, la cristallisation des couches d.......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun intérêt financier concurrentes.

Remerciements

Les auteurs tiennent à remercier le Conseil National des sciences de Chine pour le soutien financier de cette recherche sous le contrat no. La plupart 106-2221-E-239-035 et la plupart 106-2119-M-033-00.

....

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Objectif AZOUltimate Materials Technology Co., Ltd.aucunAZO (2 % en poids d’Al2O3 dans le ZnO), 3" &psi ; x 3mmt
+ 3mmt Cu B/P + Collage
SMPV1Luminescence Technology Corp.1651168-29-42,6-Bis[2,5-bis(3-octylrhodanine)-(3,3-dioctyl-2,2' :5,2''-terthiophène)]-4,8-bis((5-éthylhexyl)thiophène-2-yl)benzo[1,2-b :4,5-b']dithiophène
de pulvérisation RFKao Duen Technology Co., Ltdaucunhttp://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product
Acétate de zinc dihydratéJ. T. Baker59704564,39 g
MonoéthanolamineJ. T. Baker1414351,22 g
de 2-méthoxyéthanolSigma-Aldrich10986440 mL
de nitrate de zinc hexahydraté. T. Baker101961861,49 g
Sigma-Aldrich100-97-00,7 g d’oxyde
d’indium et d’étain (ITO)RiTdisplayaucunsubstrats de verre à revêtement (< 10 et oméga ; sq&ndash ; 1)
AFMVeecoInnova SPM
SEMFEINova 200 NanoSEMtension de fonctionnement : 10 kV
XRDBrukerD8 Diffractomètre à rayons X2&thêta ; gamme : 10&ndash ; 90 ° ;; Taille du pas : 0.008 ° ;
PLHoribaJobin-Yvon HR800source d’excitation : 325 nm Laser UV 20 mW
simulateur solaireNewport91192AAM 1.5G
Precision Semiconductor Parameter AnalyzerKeysight Technologies Agilent4156Cbalayage de -1 à +1 V
toluèneSigma-Aldrich108-88-31 mL
PC71BMSigma-Aldrich609771-63-311,25 mg
Système d’évaporation thermiqueKao Duen Technology Co., LtdSystème PVD Kao Duenhttp://www.kaoduen.com.tw/index.php?action=product
HClSigma-Aldrich7647-01-0
MoO3Alfa Aesar1313-27-599,50 %
lingot d’argentADMAT Inc.aucun100.00 %
Contrôleur de dépôt de couche minceINFICONXTC
(film polyimide)3M Taiwan Corporationnonehttp://solutions.3m.com.tw/wps/portal/3M/zh_TW/InsulatingTape/home/product/Polyimide/
spin-coaterChemat Technology, IncKW-4Ahttp://www.chemat.com/chematscientific/KW-4A.aspx
Système Jd’hexaméthylènetétramine Ruban anti-corrosion

Références

  1. Dou, L., et al. Tandem polymer solar cells featuring a spectrally matched low-bandgap polymer. Nat. Photonics. 6 (3), 180-185 (2012).
  2. You, J., et al. Metal Oxide Nanoparticles as an Electron-Transport Layer in High Performance and Stable Inverted Polymer Solar Cells. Adv. Mater. 24

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Réimpressions et autorisations

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