Qui, vi presentiamo un protocollo per fabbricare celle solari a film sottile organico utilizzando uno stampo dispositivo a induzione mini slot e le relative caratterizzazioni struttura in linea con le tecniche di scattering di sincrotrone.
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Articolo metodologico
La stampa Fabbricazione di massa eterogiunzione celle solari e In Situ Morfologia Caratterizzazione
In questo articolo
Sommario
Abstract
I materiali a base di polimeri sono promettenti come dispositivi fotovoltaici efficienti e flessibili a basso costo. La maggior parte degli sforzi di laboratorio per ottenere dispositivi ad alte prestazioni ha utilizzato dispositivi preparati mediante spin coating, un processo che non è suscettibile di fabbricazione su larga scala. Questa discrepanza nella fabbricazione dei dispositivi rende difficile tradurre i risultati quantitativi ottenuti in laboratorio a livello commerciale, rendendo difficile l'ottimizzazione. Utilizzando un matriciatore a mini-slot, questa discrepanza può essere risolta trasferendo il processo commerciale in laboratorio e caratterizzando la formazione della struttura nello strato attivo del dispositivo in tempo reale e in situ quando i film vengono rivestiti su un substrato. L'evoluzione della morfologia è stata caratterizzata in diverse condizioni, permettendoci di proporre un meccanismo attraverso il quale le strutture si formano e crescono. Questa mini-scanalatura offre un percorso semplice, conveniente ed efficiente dal punto di vista dei materiali attraverso il quale la morfologia nello strato attivo può essere ottimizzata in condizioni industriali rilevanti. L'obiettivo di questo protocollo è quello di mostrare i dettagli sperimentali di come un dispositivo a celle solari viene fabbricato utilizzando un mini-slot die coater e i dettagli tecnici dell'esecuzione della caratterizzazione della struttura in situ utilizzando il mini-slot die coater.
Introduzione
fotovoltaico organico (OPV) sono una tecnologia promettente per la produzione di energie rinnovabili di costo-efficacia nel prossimo futuro. 1, 2, 3 sforzi tremendi sono stati fatti per sviluppare polimeri foto-attivi e fabbricare dispositivi ad alta efficienza. Fino ad oggi, singoli dispositivi strati OPV hanno raggiunto una efficienza di conversione di potenza> 10% (PCE). Queste efficienze sono stati ottenuti sui dispositivi su scala di laboratorio utilizzando spin coating per generare il film, e la traduzione di dispositivi su scala più grande formato è stata carica di un....
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Protocollo
Preparazione Miscela Ink 1. Photon-attiva
- Pesare 10 mg di polimero DPPBT e 10 mg di PC 71 materiale BM (strutture chimiche mostrati nella Figura 1). Mescolare in un flaconcino da 4 ml.
- Aggiungere 1,5 ml di cloroformio e 75 ml di 1,2-diclorobenzene nella miscela.
- Mettere una piccola ancoretta nel flaconcino, chiudere la fiala con un tappo di politetrafluoroetilene (PTFE), e trasferire la fiala per un piatto caldo. Mescolare a ~ 400 rpm, e scaldare a ~ 50 ° C per una notte prima dell'uso.
2. ITO e Wafer substrato pulizia e la preparazione
- Carico pre-modellata in....
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Risultati
Mostrato in figura 3 è il sistema di rivestimento die mini-slot. Si compone di una macchina di rivestimento, una pompa a siringa e una scatola di controllo centrale. La macchina di rivestimento è parte essenziale, che è fatto di una testa scanalatura dado, uno stadio traslazionale orizzontale, ed uno stadio di traslazione verticale. La testa scanalatura dado è montato alla base di un motore di traslazione verticale attraverso un 2-D inclinazione manipolatore. La .......
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Discussione
Il metodo qui descritto si concentra sullo sviluppo di un metodo di preparazione del film che può essere facilmente trasformato in produzione industriale. stampa a film sottile e la caratterizzazione di sincrotrone morfologia sono i passaggi più critici con il protocollo. In precedenti ricerche di laboratorio in scala OPV, spin coating viene utilizzato come metodo dominante per fabbricare dispositivi a film sottile. Tuttavia, questo processo utilizza alta forza centrifuga a diffondersi soluzione BHJ, che è molto diverso.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato da Polymer-Based Materials for Harvesting Solar Energy (PHaSE), un Energy Frontier Research Center finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, dall'Office of Basic Energy Sciences con il numero di premio DE-SC0001087 e dall'Office of Naval Research degli Stati Uniti con il contratto N00014-15-1-2244. Parti di questa ricerca sono state condotte presso la linea di luce 7.3.3 e 11.0.1.2 presso l'Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory, che è stato supportato dal DOE, dall'Office of Science e dall'Office of Basic Energy Sciences.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| PC71BM | Nano-C Inc | nano-c-PCBM-SF | |
| DPPBT | L'Università del Massachusetts | Made | |
| PEDOT:PSS | Heraeus | P VP Al 4083 | |
| Mucasol Liquid Cleaner | Sigma-Aldrich | Z637181 | |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 270725 | |
| Alcool isopropilico | BDH | BDH1133 | |
| Cloroformio | Sigma-Aldrich | 372978 | |
| 1,2-diclorobenzene | Sigma-Aldrich | 240664 | |
| Fluoruro di litio | Sigma-Aldrich | 669431 | |
| Alluminio | Kurt Lesker | EVMAL50QXHD | |
| Fiale di vetro | Fisher Scientific | 03-391-7B | |
| Pulitore ad ultrasuoni | Cleanosonic | Branson 2800 | |
| Forno | WVR | 414005-118 | |
| Rack di pulizia | Lawrence Berkeley National Lab | su misura | |
| Lawrence Berkeley National Lab Pulitore | |||
| UVOCS INC | T16X16 OES | ||
| Scatola a guanti | MBraun | su misura | |
| MBraun | a fessura su misura | ||
| Coater | Jema Science Inc | su misura | |
| Newport | Class ABB | ||
| Spin Coater | SCS | SCS G3 | |
| Hot Plate | Thermo Scientific | SP131015Q | |
| Misurazione dei raggi X | Lawrence Berkeley National Lab | Beamline 7.3.3 |
Riferimenti
- Brabec, C. J., et al. Polymer-Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells. Adv. Mater. 22 (34), 3839-3856 (2010).
- Thompson, B. C., Fréchet, J. M. J. Polymer-Fullerene Composite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed. 47 (1), 58-77 (2008).
- Günes, S., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S.
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Ristampe e permessi
