Analisando Materiais Orgânicos e os Dispositivos Fotovoltaicos que usam a Exploração Nova Sonde Técnicas pela Pesquisa do Asilo

Assuntos Cobertos

Sumário
Introdução
Análise da Morfologia de Nanoscale
Microscopia Tempo-Resolved da Força Electrostática (trEFM)
Experiência do trEFM
Microscopia Atômica Fotocondutora da Força (pcAFM)
Sumário e Probabilidade

Sumário

As células solares Orgânicas mantêm a promessa como meios econômicos de colher a energia solar devido a sua facilidade da produção e do processamento. Contudo, a eficiência de tais dispositivos fotovoltaicos (OPV) orgânicos está actualmente abaixo daquela exigida para adopção difundida. A eficiência de um OPV é ligada inextricably a sua morfologia do nanoscale. A metrologia De alta resolução pode jogar um papel chave na descoberta e na optimização de semicondutores orgânicos novos no laboratório, assim como ajuda à transição de OPVs do laboratório à produção em massa. Nós revemos as edições instrumentais associadas com a aplicação das técnicas da microscopia da ponta de prova da exploração tais como a microscopia atômica fotocondutora da força e a microscopia tempo-resolved da força electrostática que foram mostradas para ser úteis no estudo de células solares orgânicas nanostructured. Estas técnicas oferecem a introspecção original na heterogeneidade subjacente de dispositivos de OPV e fornecem uma base do nanoscale compreendendo como a morfologia afecta directamente a operação de OPV. Finalmente, nós discutimos oportunidades para umas melhorias mais adicionais na microscopia da ponta de prova da exploração de contribuir à revelação de OPV. Todas As medidas e imagem lactente discutidas nesta nota de aplicação foram executadas com um Microscópio Atômico da Força da Pesquisa MFP-3D-BIO™ do Asilo.

Introdução

Os materiais de OPV são uma tecnologia alternativa emergente para converter a luz solar na electricidade. OPVs é potencial muito barato processar, altamente escalável em termos da fabricação, e compatível com as carcaças mecanicamente flexíveis. Em um dispositivo de OPV, os polímeros semiconducting ou as moléculas orgânicas pequenas são usados para realizar as funções de recolher fotão solares, de converter os fotão às cargas elétricas, e de transportar as cargas a um circuito externo como uma corrente útil.

Presentemente, os sistemas de execução intenso-os mais estudados e os mais altos de OPV são aqueles que empregam misturas maiorias da heterojunção (ou o BHJ) como a camada activa, com as eficiências de conversão NREL-certificadas da potência que melhoram convenientemente mensalmente, e estando actualmente em 6,77%. Em uma mistura maioria da heterojunção, o material do doador e do autómato é misturado tipicamente na solução, e a mistura é revestida então na carcaça para formar a camada activa. Os pares do doador/autómato podem consistir em dois polímeros conjugados diferentes, mas é frequentemente um polímero conjugado (doador) e um derivado solúvel do fullerene (autómato). A ilustração na Figura 1a mostra uma arquitetura BHJ-baseada típica do dispositivo de OPV.

Apesar dos avanços dos últimos anos, as eficiências de OPVs estão ainda abaixo do nível necessário para a viabilidade industrial. O trajecto para a eficiência melhorada de OPV parece directo e os pesquisadores estão trabalhando activamente em objetivos tais como a melhor cobertura do espectro solar para aumentar a corrente, e em níveis de energia costurados dos doadores e dos autómatos para ganhar umas mais altas tensões do circuito aberto. Contudo, estes problemas de outra maneira directos na síntese dos materiais são complicados pelo facto de que a textura, ou a morfologia, da mistura fornecedora do autómato - que é sensível às condições exactas de como a mistura foi processada em um filme fino - têm um efeito dramático no desempenho de OPVs. A importância da morfologia elevara das procuras de competência de um número de processos microscópicos. Primeiramente, quando a luz é absorvida em um semicondutor orgânico, a energia produz um quasiparticle neutro, ou o exciton, um pouco do que livre portador de carga. Em a maioria de células solares orgânicas, o exciton é separado tipicamente em cargas livres na relação entre dois semicondutores orgânicos diferentes com afinidaoes de elétron diferentes, daqui o uso difundido do doador/autómato mistura-se. Contudo, quando a camada activa de uma célula solar orgânica precisar de ser ~100-200nm densamente para absorver a maioria da luz de incidente, o comprimento de difusão de um exciton é ~10nm, e assim os materiais do doador e do autómato devem ser misturados neste rendimento da escala do comprimento um o dispositivo eficiente.



Figura 1. (a) Diagrama Esquemático de um dispositivo fotovoltaico orgânico da heterojunção maioria típica. Diagramas Esquemáticos (b) do trEFM e (c) das instalações experimentais do pcAFM baseados no Sistema do MFP-3D-BIO™ AFM da Pesquisa do Asilo.

Análise da Morfologia de Nanoscale

A Análise desta morfologia do nanoscale exige o traço espacial de alta resolução da camada activa, usando particularmente técnicas da ponta de prova da exploração tais como a microscopia atômica da força (AFM) e suas várias extensões. A microscopia de Varredura da ponta de prova é especialmente útil devido à capacidade à imagem nas definições que aproximam a escala de ~10-100nm dos domínios observados em materiais comuns de OPV. Diversos grupos, por exemplo, analisaram sistemas de OPV usando o AFM, a microscopia de condução da ponta de prova de Kelvin do AFM, (EFM) da microscopia da força electrostática, e da varredura (SKPM). As variações Ópticas tais como o próximo-campo que faz a varredura da microscopia óptica (NSOM), e o AFM luminescência-baseado escavar um túnel foram usados igualmente para sondar a morfologia da mistura de OPV.

Nós temos revisto o uso largo da microscopia da ponta de prova da exploração no campo da eletrônica orgânica e temos identificado recentemente as áreas específicas da física do nanoscale que são importantes para a operação de OPV. Neste artigo, nós tomamos uma volta mais prática e discutimos os desafios experimentais e as oportunidades associadas com as duas técnicas diferentes do AFM, o AFM fotocondutor (pcAFM) e os EFM tempo-resolved (trEFM) que foram ajuda usada compreendem como a morfologia impacta o desempenho de OPV.

o trEFM é uma técnica do não-contacto que utilize medidas tempo-resolved em camadas de OPV para analisar as variações locais na geração, na coleção, e na descarga photoinduced da carga, quando o pcAFM for um método do contacto-modo que meça o photocurrent directamente para obter a informação útil da morfologia local e de sua relação ao photoresponse local. Figure que mostra que 1b e 1c um diagrama esquemático da instrumentação se usou no trEFM e no pcAFM. Em nosso laboratório, nós executamos ambas as técnicas usando o MFP-3D-BIO AFM da Pesquisa do Asilo acoplado a um microscópio óptico invertido TE2000-U de Nikon e controlado usando uma série escrita em Igor (WaveMetrics, Inc.), o ambiente do código feito sob encomenda de software científico usado pelo AFMs da Pesquisa do Asilo. O sistema é montado em uma tábua de pão óptica para acomodar o sistema ótico externo (Laboratórios do Thor) e apoiado por uma fase passiva do isolamento de vibração (Menos a Tecnologia de K). Os filtros de densidade (ND) Neutros permitem que nós ajustem a intensidade da iluminação em ambas as técnicas. O sistema inteiro é abrigado dentro de uma caixa da madeira compensada com espuma de protecção e deumedecimento de cobre da malha. A fim proteger amostras potencial ar-sensíveis da foto-oxidação, nós usamos uma pilha fluida selada Pesquisa do Asilo. Projetado Originalmente para amostras biológicas da imagem lactente sob o líquido, o projecto permite a carga de amostras sensíveis na pilha em um glovebox e permite que nós executem medidas quando removido com o nitrogênio seco. Esta aproximação previne a necessidade de instalar o sistema inteiro de AFM/optical em um glovebox.

Microscopia Tempo-Resolved da Força Electrostática (trEFM)

Antes de discutir os específicos do trEFM, nós primeiramente reveremos momentaneamente EFM de estado estacionário. Umas descrições Mais detalhadas de EFM de estado estacionário convencional podem ser encontradas em outra parte. EFM é um formulário da imagem lactente do modo da C.A. Quando a maioria de usuários do AFM forem familiares com os formulários mais comuns da imagem lactente do modo da C.A. que exploram interacções de camionete der Waals entre a ponta e a amostra à topografia da amostra da imagem (por exemplo “modo de contacto intermitente AFM ") EFM utiliza o facto de que o movimento oscilatório do modilhão é igualmente sensível a umas interacções electrostáticas mais de longo alcance entre a ponta e a amostra. Em um modo comum da imagem lactente de EFM, estas interacções electrostáticas estão monitoradas medindo seu efeito na freqüência da ressonância do modilhão quando o modilhão estiver feito para vibrar alguma distância (~10nm) acima da superfície da amostra. As interacções com a superfície nesta distância são dominadas por inclinações locais da força electrostática, e a SHIFT na freqüência da ressonância do modilhão é proporcional ao inclinação capacitivo local e à diferença potencial entre a ponta e a amostra. A SHIFT de freqüência (f) pode ser escrita como:

Aqui, C é a capacidade, z está a uma altura de ponta relativa, Vtip é a tensão aplicada à ponta, e Vsample é o potencial local na amostra. Em uma experiência de estado estacionário típica de EFM, uma linha é feita a varredura no modo da C.A. para gravar a topografia da amostra; a ponta é levantada então a uma distância do pré-ajuste (por exemplo 20nm) além da escala das forças de curto prazo de camionete der Waals, e a SHIFT na freqüência ressonante do modilhão é medida quando uma tensão for aplicada entre a ponta e a amostra.

Quando convencional EFM foi útil na caracterização de uma variedade de processos estáticos ou quasistatic em dispositivos electrónicos orgânicos, de parâmetros tais como o potencial de superfície e da falha capacitiva do inclinação fornecer a informação directa sobre a eficiência local de uma célula solar thinfilm. Para endereçar esta limitação, nós estendemos a capacidade de EFM para permitir o estudo de fenômenos tempo-dependentes em escalas de tempo da secundário-Senhora usando o trEFM. Com trEFM, nós podemos medir o comportamento transiente no inclinação da força electrostática. Especificamente, em nossa aplicação actual, nós monitoramos a SHIFT de freqüência timedependent na Equação 1 que pode resultar, por exemplo, da acumulação rápida de carga photogenerated em uma célula solar depois da iluminação, ou na cinética rápida da caça com armadilhas e detrapping dos portador de carga em escalas de tempo da secundário-Senhora.

Experiência do trEFM

A Figura 2a descreve a operação de uma experiência do trEFM à carga photogenerated medida. Na obscuridade, a laje do semicondutor é esgotada na maior parte dos portador de carga. A amostra é iluminada então com uma pulsação de luz e o photoexcitation do material de OPV gera portador de carga. Devido à tensão aplicada na ponta (em nossas experiências tipicamente 5-10V), estes portador de carga photogenerated migram aos lados opostos da camada activa. A acumulação resultante de carga muda o inclinação da capacidade e da força electrostática, por sua vez causando uma SHIFT de freqüência da ressonância de acordo com a Equação 1. Continuamente medindo o ƒ com definição de tempo de ~100µs, nós podemos gravar uma curva cobrando e determinar a taxa cobrando local no material (Figura 2b). Quando a capacidade para estudar processos dinâmicos for uma vantagem óbvia do trEFM, nós encontramos que uma outra vantagem significativa do trEFM é que parece ser menos sensível à contaminação da ponta do que EFM ou SKPM convencional. Nós atribuímos este vigor adicionado ao facto de que o trEFM mede uma taxa de mudança um pouco do que um valor absoluto e assim que somos menos sensível à contaminação e somos conseqüentemente uma técnica mais repetível e mais robusta.



Figura 2. (a) descrição Esquemática de como os portador de carga photogenerated causam um aumento no inclinação capacitivo e em uma mudança no potencial de superfície e assim uma SHIFT na freqüência da ressonância. A unidade de tempo de mudança nesta SHIFT é o que é medido pelo trEFM. (b) Lote Representativo da SHIFT de freqüência da ressonância contra o tempo que segue o photoexcitation. Na Senhora do tempo t=0, o DIODO EMISSOR DE LUZ é girado sobre, causando uma deterioração exponencial na SHIFT de freqüência. Encontrando a constante de tempo desta deterioração nós podemos extrair uma taxa cobrando relativa. (c) Topografia e (d) imagem cobrando da taxa para a mesma área de um PFB: Amostra de F8BT, dissolvida nos xilenos com composição do 1:1. (e) taxas cobrando Espacial-Calculadas a média nos filmes com PFB diferente: As relações de F8BT são quantitativa consistentes com a tendência exibida por medidas de EQE.

Em nossas experiências nós usamos frequentemente modilhões Pinta-Revestidos comerciais (tais como os Sensores ElectricTap-300G do Orçamento) com ~ constante 40N/m da mola k e ~ 300kHz da freqüência f da ressonância. Nós photoexcite a amostra com iluminação pulsamos do Diodo emissor de luz que opera-se em comprimentos de onda diferentes segundo as propriedades da absorção da amostra. Para nossos estudos de polímeros do polyfluorene, nós usamos tipicamente um DIODO EMISSOR DE LUZ 405nm (LEDtronics L200CUV405-8D16). o trEFM é sensível bastante que a iluminação do DIODO EMISSOR DE LUZ da baixo-intensidade, equivalente a Sun 1 ou a menos, é suficiente para produzir um sinal útil. A Atenuação da intensidade de luz que usa vários filtros do ND pode ser usada para ajustar o momento cobrando total de modo que deva por muito tempo bastante ser resolvida limpa, mas rápido bastante de fazer medidas repetidas maleáveis.

A fim gerar uma imagem, nós pulsamos o DIODO EMISSOR DE LUZ em cada posição sobre a amostra e gravamos então a SHIFT de freqüência resultante em função do tempo, tendo por resultado lotes tais como aquele na Figura 2b. Uma função da deterioração exponencial é cabida então à deterioração da SHIFT de freqüência, e esta constante de deterioração relaciona-se ao photocurrent nós deseja medir. Nós repetimos este processo para que cada pixel gere imagens cobrando simultâneas da taxa e da topografia. Porque o processo cobrando é relativamente rápido, uma imagem do trEFM de 256 x 256 definições toma aproximadamente vinte minutos para adquirir, que seja comparável às técnicas padrão de SKPM. A capacidade para gravar o movimento do modilhão com definição de tempo mais rápida, que deve ser possível com a nova geração de hardware do AFM, permitiria o uso de pulsações de luz de uma intensidade mais alta e faria a imagem lactente mesmo mais rápida.

Como um exemplo das capacidades desta técnica, nós usamos o trEFM para explorar o comportamento cobrando photoinduced em misturas do allpolymer OPV, neste caso poli (9,9' - dioctylfluorene-co-benzothiadiazole) (F8BT) e poli (9,9' - dioctylfluorene-co-bis-n, phenylenediamine) de N'-phenyl-1,3- (PFB). Nós escolhemos PFB: F8BT mistura-se como um sistema modelo devido à literatura larga que discute os efeitos da morfologia do processamento e da mistura em seu desempenho. Comparando a topografia (Figura 2c) com a imagem cobrando da taxa (Figura 2d), nós podemos analisar o relacionamento entre o comportamento cobrando e o PFB local: Composição do filme de F8BT. Nós confirmamos o serviço público do trEFM como uma técnica analítica mostrando que a taxa cobrando local espacial-calculada a média e a eficiência de quantum externo medida (EQE) estão correlacionadas para uma vasta gama de relações da mistura (Figura 2e). Este é um resultado emocionante - com somente um único factor da calibração, uma imagem do trEFM de uma mistura do polímero pode ser usada para prever exactamente a eficiência da célula solar do polímero que será fabricada de um filme particular. Se pode imaginar usar tal método ambos para seleccionar materiais novos no laboratório, ou como um diagnóstico rápido do controle da qualidade em uma instalação de produção. Adicionalmente, nós notamos que é possível usar o trEFM para monitorar outras quantidades de interesse, tais como a caça com armadilhas espacial-correlacionada da carga e detrapping.

A fim calibrar o serviço público do trEFM em analisar tais materiais, é necessário determinar os limites espacial e do tempo de definição. Nós calculamos a definição espacial usando os dados na Figura 3a, onde um PFB: A mistura de F8BT é removida parcialmente para expr a carcaça subjacente (óxido do estanho do índio, ITO) e uma imagem cobrando da taxa adquirida. Desde Que cobrar photoinduced não ocorre em ITO desencapado, nós podemos calcular a definição lateral determinando o ponto onde cobrar diminui através da relação do polímero-ITO. A taxa cobrando na relação é metade isso sobre o polímero. Aproximadamente 90nm longe da relação, a taxa cobrando é 80% do valor normal; isto implica uma definição lateral na ordem de ~100nm é atingível usando o trEFM. A imagem cobrando correspondente da taxa e a secção linear descritas no lote são mostradas igualmente. Aplicando pulsos de tensão a uma carcaça metálica, nós podemos igualmente determinar a definição de tempo de nosso instrumento actual. Na Figura 3b, nós aplicamos os pulsos de tensão separados por 100µs e por 50µs. Em 100µs nós podemos claramente observar pulsos distintos, mas em 50µs que o limite de definição do tempo da instalação conduz a uma sobreposição dos sinais, esta é consistente com nossas taxas cobrando resolver da experiência em filmes reais do polímero. Baseado em tais dados, nós reivindicamos que o trEFM tem uma definição espacial/tempo de ~100nm/~100µs, respectivamente. As Melhorias na tempo-definição além do limite 100µs actual permitir-nos-iam não somente à imagem mais rápida e estudá-las-iam melhor a dinâmica local do portador (caça com armadilhas, transporte, detrapping) em escalas de tempo mais curto, mas igualmente permitiria o estudo do polímero mais altamente de execução: o fullerene mistura-se sem a atenuação significativa do pulso da bomba do DIODO EMISSOR DE LUZ (que pode causar complicações experimentais adicionais).



Figura 3. (a) Linha traços da altura, da taxa cobrando, do valor da SHIFT de freqüência, e do erro apto cobrando da taxa na relação de ITO do polímero. Os Dados foram tomados ao longo da área indicada na imagem cobrando correspondente da taxa (direita). A taxa cobrando diminui a 80% o valor cobrando aproximadamente 90nm da taxa do polímero típico da relação do polímero-ITO, como indicado pelo círculo amarelo. (b) os pulsos de tensão Tempo-Resolved em um ITO provam, separado por 100µs (saiu) e por 50µs (direito). Os dados 100µs indicam a definição de tempo do trEFM; os pulsos 50µs-separated não podem ser claro-resolved pela instrumentação actual.

Microscopia Atômica Fotocondutora da Força (pcAFM)

A caracterização Macroscópica de parâmetros do dispositivo tais como a tensão do circuito aberto, procura um caminho mais curto a corrente e o factor da suficiência fornece a informação sobre o desempenho total do dispositivo; contudo, no nível microscópico, pode ser difícil explicar como estes parâmetros são afectados por várias condições de processamento e misturam morfologias sem as medidas directas que podem correlacionar as propriedades eletrônicas locais do filme com as características estruturais locais. Assim, além do que o trEFM, nós usamos AFM fotocondutor (pcAFM) como uma ferramenta complementar para a caracterização microscópica de filmes heterogêneos de OPV. Um parente de AFM condutor (cAFM), pcAFM grava photocurrents locais directamente no modo de contacto, essencialmente usando uma ponta de prova metalizada do AFM como o contacto superior para formar uma célula solar do nanoscale. No pcAFM, nós usamos tipicamente a iluminação focalizada do laser ao photoexcite a amostra. A área pequena da coleção conduz a um photocurrent pequeno, e mesmo os dispositivos de alta qualidade com eficiências de quantum externos sobre 50%, nós encontramos benéfico usar a iluminação da alta intensidade para melhorar o sinal propalar. Por exemplo, um laser verde (o Laser De Cristal GCL-005L, 5mW, 532nm, vê a Figura 1c) é focalizado a um ponto difracção-limitado na amostra e alinhado com a ponta; após a atenuação, a intensidade do laser, e conseqüentemente o dano previsto da amostra, são frequentemente comparáveis àquela em experiências confocal da microscopia em amostras biológicas. Nós igualmente usamo-nos lasers azuis e vermelhos como necessário para combinar o espectro de absorção do material que está sendo estudado. Contacte pontas do AFM com o revestimento total do metal, geralmente Au (os Sensores do Orçamento, ContE-GB, ~ de k 0.2N/m), são usados para a medida. Um valor setpoint pequeno é usado para minimizar a destruição da camada do polímero enquanto também para manter o revestimento condutor livre da contaminação de superfície. Talvez um dos desafios práticos os mais significativos a usar o pcAFM está obtendo uma boa imagem elétrica sem causar dano significativo à amostra. A Paciência, e uma vontade sacrificar muitos modilhões do AFM em nome da ciência são frequentemente necessárias.

Com pcAFM, o photocurrent medido em um lugar dado reflecte a geração da carga local propriedades. Em 0 V, esta corrente representa a corrente procurar um caminho mais curto; é igualmente possível gravar curvas do local IV em cada ponto variando a tensão. Nós executamos o pcAFM em camadas activas do fullerene típico do polímero tais como poli (2-methoxy-5- (3', 7' - dimethyloctyl-oxy) - vinylene 1,4-phenylene) (MDMO-PPV) ou poli (3-hexylthiophene) (P3HT) misturado com o éster metílico ácido do phenyl C61-butyric do derivado do fullerene (6,6) - (PCBM). Nós observamos a heterogeneidade microscópica na topografia e procuramos um caminho mais curto photocurrent, mesmo nas células solares as mais eficientes de MDMO-PPV/PCBM. A variação em photocurrent de outra maneira topogràfica em áreas similares implica composições subsuperficiais diferentes. Mais recentemente, nós usamos umas medidas mais adicionais do pcAFM em P3HT: Amostras de PCBM com as condições de processamento diferentes para estudar a contribuição morfológica subjacente para mudanças no desempenho do dispositivo. Recozer um filme depositado é uma etapa de processamento comum para melhorar a eficiência do dispositivo. Usando o pcAFM, nós podíamos observar directamente o relacionamento entre a distribuição e o recozimento photocurrent, a saber o aumento na média e em photocurrent máximo com tempo de recozimento aumentado. Por exemplo, na Figura 4a e 4b nós mostramos que a topografia e a correspondência procuram um caminho mais curto photocurrent para um P3HT: Filme de PCBM recozido por 10 minutos. Como com o MDMO-PPV: As amostras de PCBM, variações locais em photocurrent são evidentes dentro das áreas topogràfica descaracterizado.

Como com trEFM, nós podemos avaliar o relacionamento quantitativo entre a informação actual do pcAFM em caracterizar a eficiência de OPV correlacionando o photocurrent espacial-calculado a média em dados do pcAFM com as medidas de EQE nos mesmos materiais. Como pode ser visto na Figura 4c, as medidas photocurrent derivadas através do pcAFM seguem a mesma tendência qualitativa que as eficiências obtidas dos dispositivos macroscópicos. Este resultado sugere que o pcAFM possa sondar os sustentamentos microscópicos do desempenho macroscópico do dispositivo. Os dados do pcAFM adquiridos podem então ser úteis extrair o elétron e a corrente e a mobilidade de furo dos dispositivos de OPV e poderiam mesmo ser usados como uma ferramenta para seleccionar misturas e condições de processamento óptimas. Contudo, é importante sublinhar que quando as tendências qualitativas entre os dados do pcAFM e o EQE estiverem geralmente no bom acordo, nós encontramos frequentemente diferenças quantitativas entre as médias locais do pcAFM e as propriedades maiorias do dispositivo. Este não é inteiramente surpreendente dado que nós estamos usando pontas altas da função de trabalho (Au, Pinta) e que os efeitos do contacto estão esperados jogar algum papel na extracção actual. Certamente, é por esta razão que nós acreditamos que dados do pcAFM correlaciona geralmente melhor com o desempenho macroscópico para uma relação fixa da mistura do que faz através de uma vasta gama das concentrações de autómato fornecedoras, e a importância do workfunction da ponta e de toda a barreira associada da extracção da injecção deve sempre ser mantida na mente ao analisar dados do pcAFM.

Sumário e Probabilidade

A morfologia de BHJ em que OPVs confia é extremamente complexa. A mistura de um doador e de um autómato de elétron em uma solução comum, seguida pelo revestimento da rotação, rende uma morfologia que tenha características em uma variedade de escalas do comprimento. Estas características afectam por sua vez a capacidade do dispositivo para rachar excitons e a capacidade de resultar cobra para navegar uma rota através do filme para emergir como photocurrent útil. Em conseqüência, o desempenho de OPVs é inerente uma propriedade local. As Medidas nos dispositivos maiorias que são diversos mm2 na área envolverão implicitamente muito cálculo da média das propriedades do dispositivo e em muito do detalhe microscópico local serão perdidas subseqüentemente.

As técnicas que nós descrevemos aqui são extensões à medida conduzir-AFM feita com uma Pesquisa MFP-3D-BIO do Asilo. Estes por sua vez permitiram o uso fazer medidas todas da morfologia, as elétricas e as ópticas das propriedades de BHJs no nanoscale, e, crucial, na mesma área do dispositivo. Em conseqüência nós pudemos fazer para a frente etapas significativas em nossa compreensão de como mesmo os sistemas bem-caracterizados de OPV se operam em termos da morfologia local.



A Figura 4. heterogeneidade Microscópica (a) na topografia e (b) photocurrent em P3HT/PCBM mistura-se. varredura de 2µm. (c) A Correlação entre photocurrent espacial-calculado a média medido através do pcAFM e as medidas de EQE para as misturas de P3HT/PCBM recozidas para durações diferentes indicam outra vez que os dados do pcAFM são qualitativa consistentes com o desempenho previsto do dispositivo.

Parece que há muita sala para um avanço mais adicional. Por exemplo a definição das melhorias a tempo no trEFM além do limite 100µs actual, por exemplo usando o equipamento de uma geração mais nova com largura de faixa mais alta, podia abrir umas experiências tempo-resolved mais adicionais em sistemas diferentes tais como o polímero: os dispositivos do fullerene assim como melhoram a produção da técnica. A iluminação larga de Acoplamento do espectro com as instalações do pcAFM e do trEFM igualmente permitiria a análise espectral do comportamento optoelectronic. Um trabalho Mais Adicional do pcAFM é actualmente em curso em diversos grupos que usam umas mais baixas pontas da função de trabalho para evitar algumas das limitações discutidas acima e talvez para conseguir o melhor acordo quantitativo entre EQE e espacial-calculou a média de photocurrent em dispositivos diferentes da relação da mistura do doador/autómato.

Quando as técnicas aqui forem apresentadas no contexto da morfologia de OPV, deve-se forçar que podem igualmente ser úteis em outras tecnologias photoactive. Por exemplo, a tintura de circuito integrado sensibilizou células solares ou os photocatalysts compostos são esperados exibir a heterogeneidade local que impactaria finalmente o desempenho elétrico. o trEFM e o pcAFM fornecem conseqüentemente ferramentas ideais para caracterizar estes sistemas.

Source: “Técnicas Novas da Ponta De Prova da Exploração para Analisar Materiais e Dispositivos Fotovoltaicos Orgânicos” por Rajiv Giridharagopal, por Guozheng Shao, Bosques de Chris, e por David S. Gengibre, Departamento de Química, Universidade de Washington

Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos pela Pesquisa do Asilo.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor a Pesquisa do Asilo

Date Added: Jul 1, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:48

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