جيدا تمت محاذاته رأسياً الموجهة لأكسيد الزنك نانورود صفائف وتطبيقها في "مقلوب الصغيرة جزيء الخلايا الشمسية"
Summary
هذه المخطوطة يصف كيفية تصميم واختلاق الخلايا الشمسية71BM SMPV1:PC مقلوب الكفاءة مع أكسيد الزنك نانورودس (شمالي البحر الأحمر) نمت على طبقة بذور يخدر Al “أكسيد الزنك” (الآزوت) ذات جودة عالية. جيدا تمت محاذاته رأسياً المنحى “أكسيد الزنك شمالي البحر الأحمر” معرض خصائص بلورية عالية. يمكن الوصول إلى كفاءة تحويل الطاقة من الخلايا الشمسية 6.01%.
Abstract
هذه المخطوطة يصف كيفية تصميم واختلاق كفاءة الخلايا الشمسية المقلوبة، التي تستند إلى جزيء صغير مترافق ثنائي الأبعاد (SMPV1) و [6,6]-فينيل-C71-حامض زبدي إستر الميثيل (PC71BM)، عن طريق استخدام أكسيد الزنك نانورودس (شمالي البحر الأحمر) نمت على طبقة بذور يخدر Al “أكسيد الزنك” (الآزوت) ذات جودة عالية. الخلايا الشمسية71BM SMPV1:PC المقلوب مع “أكسيد الزنك شمالي البحر الأحمر” التي نمت على كلا محببة وسول-جل بذور أزو مجهزة طبقة ملفقة. بالمقارنة مع رقيقة الآزو أعدت بواسطة الأسلوب سول-جل، يسلك رقيقة الآزو محببة بلورة أفضل وأقل خشونة السطح، وفقا حيود الأشعة السينية (XRD) والقياسات (فؤاد) مجهر القوة الذرية. ويبين اتجاه “شمالي البحر الأحمر أكسيد الزنك” نمت على طبقة بذور أزو محببة أفضل المحاذاة العمودية، التي تعود بالنفع لترسب الطبقة النشطة اللاحقة، تشكل أفضل مورفولوجيس السطحية. وبصفة عامة، يهيمن مورفولوجية سطح الطبقة النشطة أساسا عامل التعبئة (FF) من الأجهزة. ونتيجة لذلك، يمكن استخدامها في “شمالي البحر الأحمر أكسيد الزنك” الانحياز جيدا لتحسين جمع الناقل من الطبقة النشطة وزيادة وما يليها الخلايا الشمسية. وعلاوة على ذلك، كهيكل مضاد لانعكاس، فإنه يمكن استخدامها أيضا لتعزيز حصاد الضوء طبقة الاستيعاب، مع كفاءة تحويل الطاقة (PCE) الخلايا الشمسية تصل إلى 6.01%، أعلى من سول-الجل أساس الخلايا الشمسية مع اءة 4.74 %.
Introduction
العضوية من الأجهزة الضوئية (الفموي) خضعت مؤخرا تطورات ملحوظة في تطبيق مصادر الطاقة المتجددة. هذه الأجهزة العضوية لها العديد من المزايا، بما في ذلك التوافق عملية الحل، منخفضة التكلفة، وخفيفة الوزن، والمرونة، و إلخ1،2،3،،من45 حتى الآن، وضعت الخلايا الشمسية البوليمر (PSCs) مع PCE لأكثر من 10% باستخدام البوليمرات مترافق المخلوطة مع الكمبيوتر71بي أم6. بالمقارنة مع المستندة إلى البوليمر و PSCs، اجتذبت خفر السواحل الصغيرة على أساس جزيء (SM-خفر السواحل) مزيدا من الاهتمام عندما يتعلق الأمر باختلاق خفر السواحل بسبب مزاياها متميزة عديدة، بما في ذلك تركيبات كيميائية محددة تحديداً جيدا وتوليف السطحية وتنقية، و عموما أعلى الفولتية الدائرة المفتوحة (Voc)7،،من89. في الوقت الحاضر، مترافق بنية 2-د جزيء الصغيرة 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) مع BDT-T (بنزو [1، 2-b:4، 5-ب ‘] ديثيوفيني) باعتبارها الوحدة الأساسية و 3-أوكتيلرودانيني ك نهاية المجموعة10 إلكترون سحب المصممة والمستخدمة لمزيج مع الكمبيوتر71BM للتطبيق خفر السواحل المستدامة الواعدة. PCE الخلايا الشمسية التقليدية جزيء صغير (SM-خفر السواحل) استناداً إلى SMPV1 المخلوطة مع الكمبيوتر71BM وصلت إلى أكثر من 8، 0%10،11.
في الماضي، ويمكن تعزيز PSCs والأمثل ببساطة عن طريق ضبط سمك الطبقة النشطة. ومع ذلك، خلافا لشركات الأمن الخاصة، SM-خفر السواحل عموما قد طول نشر أقصر، مما يحد كثيرا من سمك الطبقة النشطة. ومن ثم، زيادة الكثافة الحالية قصيرة (يsc) من خفر السواحل SM، استخدام هيكل نانو12 أو9 من شمالي البحر الأحمر لتحسين الاستيعاب البصري لخفر السواحل SM أصبح من الضروري.
من بين هذه الأساليب، هيكل شمالي البحر الأحمر مضاد للانعكاس عموما فعالة لحصاد الضوء من الطبقة النشطة عبر طائفة واسعة من الأطوال الموجية؛ ولذلك، معرفة كيف تنمو جيدا تمت محاذاته رأسياً المنحى أكسيد الزنك (أكسيد الزنك) شمالي البحر الأحمر حرجة للغاية. خشونة السطح طبقة البذور أسفل طبقة “أكسيد الزنك شمالي البحر الأحمر” له تأثير كبير على اتجاه صفائف المجلة؛ ولذلك، من أجل إيداع جيدا المنحى شمالي البحر الأحمر، تبلور طبقة البذور يجب أن يكون تحديداً التي تسيطر عليها9.
في هذا العمل، بالتردد theRadio (RF) اﻷخرق تقنية إعداد الأفلام الآزو. بالمقارنة مع غيرها من تقنيات، RF اﻷخرق المعروف بأنه تقنية فعالة لقابل للصناعة لأنه هو تقنية ترسب موثوق بها، مما يسمح توليف عالية النقاء، موحدة وسلسة ومستدامة ذاتيا من الأغشية الرقيقة الآزو تنمو على ركائز مساحة كبيرة. استخدام الترددات اللاسلكية اﻷخرق ترسب يتيح تشكيل الأفلام الآزو عالية الجودة التي يحمل تبلور عالية مع انخفاض خشونة السطح. ولذلك في طبقة النمو اللاحقة، توجهات شمالي البحر الأحمر هي شديدة الانحياز، بل أكثر من ذلك عند مقارنة بأفلام أكسيد الزنك التي أعدت بواسطة الأسلوب هلام سول. باستخدام هذا الأسلوب، يمكن أن تصل PCE الخلايا الشمسية جزيء صغير مقلوب استناداً إلى الانحياز جيدا صفائف NR أكسيد الزنك ذات اتجاه أفقي إلى 6.01%.
Protocol
Representative Results
Discussion
باستخدام إينتيرلايير شمالي البحر الأحمر، يمكن تحسين ياتفاقية استكهولم وما يليها من الأجهزة. ومع ذلك، ستؤثر خشونة السطح من شمالي البحر الأحمر أيضا في العمليات اللاحقة. وهكذا، ينبغي أن التلاعب التوجه ومورفولوجية السطح شمالي البحر الأحمر بعناية. لفترة طويلة، معالجة سول-الهلام يتل مث?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب أود أن أشكر “مجلس العلم الوطني للصين” للدعم المالي لهذا البحث تحت “رقم العقد” معظم 106-2221-ه-239-035، ومعظم 106-2119-M-033-00.
Materials
| 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).
