Analysera Organiska Photovoltaic Material och Apparater som använder Nya ScanningSondTekniker vid Asylen, Forska

Täckte Ämnen

Abstrakt begrepp
Inledning
Analys av Nanoscale Morfologi
Time-Löst Elektrostatisk StyrkaMicroscopy (trEFM)
trEFMExperiment
Photoconductive Atom- StyrkaMicroscopy (pcAFM)
Summariskt och Framtidsutsikt

Abstrakt begrepp

Organiska sol- celler rymmer löfte som ekonomiskt hjälpmedel av att skörda deras sol- energi lindrar tack vare av produktion och att bearbeta. Emellertid är effektiviteten av sådan organiska (OPV) photovoltaic apparater för närvarande nedanför som krävde för utbredd adoption. Effektiviteten av en OPV anknytas inextricably till dess nanoscalemorfologi. Metrology Med Hög Upplösning kan leka en huvudroll i upptäckten och optimizationen av nya organiska halvledare i labbet såväl som hjälper övergången av OPVs från labbet för att samlas produktion. Vi granskar instrumentalet utfärdar tillhörande med applikationen av tekniker för scanningsondmicroscopy liksom photoconductive atom- styrkamicroscopy och Time-löst elektrostatisk styrkamicroscopy som har visats för att vara användbara i studien av nanostructured organiska sol- celler. Dessa tekniker erbjuder unik inblick in i den bakomliggande heterogeneityen av OPV-apparater och ger en nanoscalebas för överenskommelse hur morfologi påverkar direkt OPV-funktion. Slutligen diskuterar vi tillfällen för mer ytterligare förbättringar i scanningsondmicroscopy att bidra till OPV-utveckling. Allt mätningar och avbilda som diskuteras i denna applikation, noterar utfördes med Mikroskop för Styrka för AsylForskning MFP-3D-BIO™ ett Atom-.

Inledning

OPV-material är en dyka upp alternativ teknologi för att konvertera solljus in i elektricitet. OPVs är potentiellt mycket billig att bearbeta, högt scalable benämner in av fabriks- och kompatibelt med mekaniskt böjliga substrates. I en OPV-apparat är semiconducting polymrer eller lilla organiska molekylar van vid utför fungerar av att samla sol- fotoner och att konvertera fotonerna till elektriska laddningar, och transportera laddningarna till en utsida gå runt som en användbar ström.

I dagsläget är de intensely-mest utstuderade och högsta utförande OPV-systemen de, som använder bulk blandningar för heterojunction (eller BHJ) som aktivlagrar, med NREL-intygat driver omvandlingseffektivitet som seemingly förbättrar månadstidning och står för närvarande på 6,77%. I en bulk heterojunctionblandning är den materiella oljedoseringen och acceptorn typisk blandade i lösning, och blandningen täckas därefter på substraten för att bilda aktivlagrar. Oljedoseringen/acceptorn parar kan bestå av två olika konjugerade polymrer, men det är ofta en konjugerad polymer (oljedosering) och en löslig fullerenederivata (acceptor). Illustrationen Figurerar shows in 1a en typisk BHJ-baserad OPV-apparatarkitektur.

Illviljan framflyttningarna av de sist få åren, effektiviteten av OPVs är stilla nedanfört det jämna nödvändigt för industriell viability. Banan in mot förbättrad OPV-effektivitet verkar rättfram, och forskare är aktivt funktionsdugliga på mål liksom bättre täckning av den sol- spectrumen till förhöjningströmmen, och anpassad energi jämnar av oljedoseringarna, och acceptorer som når higher öppet, går runt spänningar. Emellertid försvåras dessa annars rättframa problem i materialsyntes av faktumet som texturera eller morfologi, av den donor acceptorblandningen - som är känslig till avkräva villkorar av, hur blandningen bearbetades in i ett tunt filmar - har ett dramatiskt att verkställa på kapaciteten av OPVs. Betydelsen av morfologi uppstår från de konkurrera begärningarna av ett nummer av mikroskopiskt bearbetar. Först när De är ljust, absorberas i en organisk halvledare, producerar energin en frilägequasiparticle eller excitonen, ganska än bärare för den fria laddningen. I mest organiska sol- celler separeras excitonen typisk in i fria laddningar på ha kontakt mellan två olika organiska halvledare med olika elektronfrändskap, hence blandar det utbredda bruket av oljedoseringen/acceptorn. Fördriva aktivlagrar av en organisk sol- cell behöver att vara ~100-200nm tjockt som lätt absorberar mest av incidentet, är diffusionslängden av en exciton ~10nm, och thus måste oljedoserings- och acceptormaterialen vara blandade på denna längdfjällavkastning per den effektiva apparaten, Emellertid.



Figurera 1. (A) Schematiskt av en organisk photovoltaic apparat för typisk bulk heterojunction. Schematiska diagram av den experimentella trEFMen (B) och pcAFMen (C) ställer in baserat på AsylForskning System för MFP-3D-BIO™ AFM.

Analys av Nanoscale Morfologi

Analys av denna nanoscalemorfologi kräver rumsligt kartlägga med hög upplösning av aktivlagrar som använder bestämt scanningsondtekniker liksom atom- styrkamicroscopy (AFM) och dess olika f8orlängningar. Avläsande sondmicroscopy är speciellt användbar på grund av kapaciteten att avbilda på upplösningar som att närma sig ~10--100nmfjäll av områdena som observeras i material för allmänning OPV. Flera grupper, till exempel, har analyserat OPV-system genom att använda AFM som förar AFM, microscopy elektrostatiska för den styrka (EFM)microscopy- och avläsaKelvin sonden (SKPM). Optiska variationer liksom near-sätter in avläsande optisk microscopy (NSOM), och gräva luminescence-baserad AFM har också varit van vid blandningmorfologi för sond OPV.

Vi har för en tid sedan granskat det breda bruket av scanningsondmicroscopy i sätta in av organisk elektronik och har identifierat specifika områden av nanoscalefysik som är viktig till OPV-funktionen. I denna artikel tar diskuterar vi en mer praktisk vänd och de experimentella utmaningarna, och tillfällen som är tillhörande med två olika AFM-tekniker, photoconductive AFM (pcAFM) och Time-löste EFM (trEFM) som har varit använd hjälp, förstår hur morfologi får effekt OPV-kapacitet.

trEFM är enkontakt teknik, som använder Time-löste mätningar på OPV-lagrar för att analysera lokalvariationerna i photoinduced laddningsutveckling, samling och urladdning, stundpcAFM är enfunktionsläge metod som mäter det photocurrent direkt för att erhålla användbar information av lokalmorfologin och dess förhållande till lokalphotoresponsen. Figurera 1b, och showen 1c som ett schematiskt diagram av instrumentationen använde i trEFM och pcAFM. I vårt labb har vi genomfört båda tekniker genom att använda AsylForskning MFP-3D-BIO AFM som kopplas ihop till Nikon ett TE2000-U inverterat optiskt mikroskop, och kontrollerat genom att använda ett beställnings- kodifiera följet som är skriftligt i Igor (WaveMetrics, Inc.), den vetenskapliga programvarumiljön som används av AsylForskning AFMs. Systemet monteras på en optisk skärbräda för att hysa yttre optik (ThorLabb) och stöttas av en passivumvibrationsisolering arrangerar (Minus- K-Teknologi). Frilägetäthet (ND) filtrerar låter oss justera belysningstyrkan i båda tekniker. Det hela systemet inhysas inom en kryssfaner boxas med förkopprar kopplar ihop att skydda, och akustisk-fukta skumma. För att skydda potentiellt lufta-känsligt tar prov från foto-oxidation, oss använder förseglad fluid cell för Asyl en Forskning. Ursprungligen planlagt för att avbilda som är biologiskt, tar prov under flytande, låter designtillstånden som ladda av känsligt tar prov in i cellen i en glovebox, och oss utföra mätningsstunder renade med torr ett gasformigt grundämne. Detta att närma sig obviates behovet att installera det hela AFM-/opticalsystemet i en glovebox.

Time-Löst Elektrostatisk StyrkaMicroscopy (trEFM)

Innan vi diskuterade närmare detalj av trEFM, ska vi först granskar kort stödja-statlig EFM. Mer specificerade beskrivningar av konventionell stödja-statlig EFM kan finnas någon annanstans. EFM är en bilda av att avbilda för AC-funktionsläge. Stunden som mest AFM-användare är förtrogen med mer allmänning, bildar av AC-funktionsläget som avbildar att bedriftskåpbil der Waals växelverkan mellan spetsen och ta prov som avbildar tar prov topografi (e.g. ”det intermittent kontaktfunktionsläget AFM”) EFM gör bruk av faktumet att den oscillatory cantilever'sen vinkar är också känslig lång-att spänna elektrostatiska växelverkan mellan spetsen och att ta prov. I en vanligt EFM som avbildar funktionsläge, övervakas dessa elektrostatiska växelverkan, genom att mäta som är deras, verkställer på stunder för cantileverresonansfrekvens som cantileveren göras för att vibrera något distanserar (~10nm) ovanför ta prov ytbehandlar. Växelverkan med ytbehandla på denna distanserar domineras av elektrostatiska styrkalutningar för lokal, och förskjutningen i cantileverresonansfrekvens är proportionell till både den kapacitiva lutningen för lokalen och den potentiella skillnaden mellan spetsen och ta prov. Frekvensförskjutningen (f) kan vara skriftlig som:

Här är C kapacitensen, är z släktingspetshöjden, ärtip V spänningen som appliceras till spetsen, och Vsample är lokalen som är potentiell i ta prov. I ett typisk stödja-statligt EFM-experiment avläs en fodra i AC-funktionsläge för att anteckna ta provtopografin; spetsen lyfts därefter en ställa in på förhand distanserar (till exempel 20nm) till det okända spänna av de shortrange skåpbil der Waals styrkorna, och förskjutningen i den resonant frekvensen av cantileveren är den mätte stunden som en spänning appliceras mellan spetsen och tar prov.

Stunden konventionell EFM har varit användbar i karakteriseringen av en variation av statisk elektricitet, eller quasistatic bearbetar i organiska elektroniska apparater, ytbehandlar parametrar liksom potentiellt, och den kapacitiva lutningkuggningen som ska ges, riktar information om lokaleffektiviteten av en thinfilm sol- cell. Att tilltala denna begränsning, har vi fördjupa kapaciteten av EFM för att möjliggöra studien av Time-anhörigen fenomen på under-msen tidfjäll genom att använda trEFM. Med trEFM kan vi mäta det övergående uppförandet i den elektrostatiska styrkalutningen. Specifikt i vårt närvarande genomförande, övervakar vi den timedependent frekvensförskjutningen i Likställande 1 som kan resultera, för anföra som exempel, från forackumulationen av den photogenerated laddningen i en sol- belysning för cell efter, eller tillbehörar- och detrappingkineticsna för fasta av laddningsbärare på under-ms tajmar fjäll.

trEFMExperiment

Figurera 2a visar funktionen av ett trEFMexperiment för att mäta den photogenerated laddningen. I mörkret tömms halvledareslaben mestadels ut av laddningsbärare. Ta prov är upplyst med ett ljust pulserar därefter, och photoexcitationen av den materiella OPVEN frambringar laddningsbärare. Tack vare migrate den applicerade spänningen på spetsen (i våra experiment typisk 5-10V), dessa photogenerated laddningsbärare till motsatssidor av aktivlagrar. Den resulterande ackumulationen av laddningen ändrar kapacitensen och den elektrostatiska styrkalutningen, i sin tur som orsakar en resonansfrekvensförskjutning enligt Likställande 1. Genom fortlöpande att mäta ƒ med ~100µs-tidupplösning, är vi kompetent att anteckna en uppladdning buktar och bestämmer lokaluppladdningen klassar i det materiellt (Figurera 2b). Fördriva kapaciteten till den dynamiska studien bearbetar är en tydlig fördel av trEFM, har vi funnit att en annan viktig fördel av trEFM är att den verkar att vara mindre känslig till spetsförorening än konventionell EFM eller SKPM. Vi tillskrivar denna ökade robusthet till faktumet, att trEFM mäter en klassa av ändring ganska, än en evig sanning värderar och så är mindre känsliga till förorening och är därför en mer repeatable och mer robustt teknik.



Figurera 2. (A) Schematisk återgivning av hur photogenerated laddningsbärare orsakar en förhöjning i den kapacitiva lutningen och en ändring i den potentiella ytbehandla och thus en förskjutning i resonansfrekvensen. Tiden klassar av ändring i denna förskjutning är vad mätas av trEFM. (B) Representativ täppa av photoexcitationen för tid för resonansfrekvensförskjutning kontra efter. På msen för tid t=0 vänds LED på och att orsaka ett exponential- förfaller i frekvensförskjutningen. Genom att finna tidkonstanten av denna, förfalla oss kan extraktet en släkting som laddar för att klassa. (C) Topografi och (D) uppladdning klassar avbildar för det samma området av en PFB: F8BT tar prov, upplöste i xylenes med 1:1sammansättning. (E) klassar Rumsligt-I genomsnitt uppgå till uppladdning filmar in med olik PFB: F8BT-förhållanden är quantitatively jämna med trenden som ställs ut av EQE-mätningar.

I våra experiment som vi använder ofta reklamfilmen Halv-Täckte cantilevers (liksom Budget- Avkännare ElectricTap-300G) med, fjädra konstant K-~ 40N/m och ~ 300kHz för resonansfrekvens f. Oss photoexcite som ta prov med belysning pulserar från Ljusdiod som fungerar på olika våglängder beroende av absorberingsrekvisitan av ta prov. För våra studier av polyfluorenepolymrer använder vi typisk en 405nm LEDDE (LEDtronics L200CUV405-8D16). trEFM är känslig nog, att låg-styrka LEDDE belysning, motsvarigheten till Sun 1 eller mindre, är tillräcklig till jordbruksprodukter som ett användbart signalerar. Försvagning av den ljusa styrkan som använder olik ND, filtrerar kan vara van vid justerar den sammanlagda laddande tiden, så att den ska long nog lösas rent, men fasta nog för att göra upprepade mätningar tractable.

För att frambringa en avbilda, pulserar vi LEDDE på varje placerar på ta prov och antecknar därefter den resulterande frekvensförskjutningen som en fungera av tid som resulterar i täppor liksom det Figurerar in, 2b. Ett exponential- förfaller fungerar är därefter färdigt till förfalla av frekvensförskjutningen, och detta förfaller konstant förbinder till det photocurrent oss önskar att mäta. Vi repetition detta processaa för att varje PIXEL ska frambringa samtidig uppladdning klassar, och topografi avbildar. Fasta, en trEFM för 256 x 256 upplösning avbildar takes om tjugo noterar för att få, Därför Att den processaa uppladdningen är förhållandevis, som är jämförbar till standarda SKPM-tekniker. Kapaciteten att anteckna cantileveren vinkar med snabbare tidupplösning, som bör vara möjligheten med den nya utvecklingen av AFM-maskinvara som skulle låter bruket av högre styrka pulserar och gör lätt att avbilda även snabbare.

Som ett exempel av kapaciteterna av denna teknik har vi använt trEFM för att undersöka det photoinduced laddande uppförandet i blandningar för allpolymer OPV, i detta poly fall som är poly (9,9' - dioctylfluorene-co-benzothiadiazole) (F8BT) och (9,9' - dioctylfluorene-co-bis-n, N'--phenyl-1,3-phenylenediamine) (PFB). Vi valde PFB: F8BT blandar som ett modellerasystem på grund av brett diskutera för litteratur verkställer av bearbeta och blandningmorfologi på deras kapacitet. Genom att jämföra topografin (Figurera 2c), med uppladdningen, klassa avbildar (Figurera 2d), oss kan analysera förhållandet mellan laddande uppförande och lokalen PFB: F8BT filmar sammansättning. Vi har bekräftat det nytto- av trEFM som en analytisk teknik av visningen som deni genomsnitt uppgå till lokaluppladdningen klassar, och den mätte yttre quantumeffektiviteten (EQE) korreleras för en lång räcka av blandningförhållanden (Figurera 2e). Detta är ett spännande resultat - med endast en singelkalibrering dela upp i faktorer, en trEFM avbildar av en polymerblandning kan vara van vid förutsäger exakt att effektiviteten av den sol- cellen för polymern som ska, fabriceras från en detalj filmar. Man kan föreställa att använda en sådan metod båda för att avskärma nya material i labbet, eller som en kvalitets- for kontrollera diagnostik i en produktionlätthet. Dessutom noterar vi att det är möjligheten som använder trEFM för att övervaka annat antal av intresserar, liksom rumsligt-korrelerad laddningstillbehörar och detrapping.

För att mätinstrumentet det nytto- av trEFM, i analysering av sådan material är det nödvändigt att bestämma det rumsligt, och tidupplösning begränsar. Vi bedömningen den rumsliga upplösningen som använder datan Figurerar in, 3a, var en PFB: F8BT-blandningen tas delvist bort till blottan den bakomliggande substraten (indiumtinoxiden, ITO), och en uppladdning klassar avbildar fånget. Sedan photoinduced uppladdning inte äger rum på kal ITO, kan vi bedömningen sidoupplösningen, genom att bestämma peka var laddande minskningar över polymern-ITO har kontakt. Uppladdningen klassar på ha kontakt är halvan det över polymern. Ungefärligt 90nm i väg från ha kontakt, uppladdningen klassar är 80% av det normala värderar; detta antyder en sidoupplösning på beställa av ~100nm är uppnåeligt genom att använda trEFM. Den motsvarande uppladdningen klassar avbildar, och de linjära delar upp visat i täppan visas också. Genom att applicera, pulserar spänning till en metallisk substrate, oss kan också bestämma tidupplösningen av vår strömapparatur. I Figurera 3b, applicerar vi spänning pulserar avskilt av 100µs och 50µs. På 100µs kan vi klart observera att distinkt pulserar, men på 50µs som tidupplösningen begränsar av ställa inresultaten i en överlappning av signalerar, detta är jämnt med vårt erfar att lösa uppladdning klassar på den faktiska polymern filmar. Baserat på sådan data, fordrar vi, att trEFM har en rumslig/tidupplösning av ~100nm/~100µs, respektive. Förbättringar i Time-upplösning det okända som strömmen 100µs begränsar skulle inte endast för att låta oss avbilda snabbare och bättre dynamik för studielokalbärare (tillbehörar, transport som detrapping) på kortare tidfjäll, men den skulle möjliggör också studien av utförande den högre polymern: fullereneblandningar utan viktig försvagning av LED pumpar pulserar (som kan orsaka extra experimentella komplikationer).



Figurera 3. (A) Fodra traces av höjden som laddar klassa, storlek för frekvensförskjutningen, och ladda klassa det färdiga felet på polymerITOEN har kontakt. Data togs längs området som indikerades i den motsvarande uppladdningen, klassar avbildar (rätten). Uppladdningen klassar minskningar till 80% som den typiska polymeruppladdningen klassar värderar 90nm från polymern-ITO har kontakt ungefärligt, som indikerat av gulingen cirkla. (B) pulserar Time-Löst spänning på en ITO tar prov, avskilt av (lämnad) 100µs och 50µs (rätt). Datan 100µs indikerar tidupplösningen av trEFM; 50µsen-separated pulserar kan inte klar-lösas av ströminstrumentationen.

Photoconductive Atom- StyrkaMicroscopy (pcAFM)

Den Macroscopic karakteriseringen av apparatparametrar liksom öppet går runt spänning, kortsluter strömmen, och påfyllningen dela upp i faktorer ger information om total- apparatkapacitet; emellertid på det mikroskopiska jämnt, kan det vara svårt att förklara hur dessa parametrar påverkas av olikt bearbeta villkorar och att blanda morfologier without riktar mätningar som kan korrelera den elektroniska rekvisitan för lokalen av filma med strukturella särdrag för lokalen. Således förutom trEFM, har vi använt photoconductive AFM (pcAFM) som ett kompletterande bearbetar för den mikroskopiska karakteriseringen av heterogen OPV filmar. En släkting av ledande AFM (cAFM), pcAFM antecknar lokalphotocurrents direkt i kontaktfunktionsläge, i grunden, genom att använda en metalized AFM-sond som den bästa kontakten för att bilda en sol- cell för nanoscale. I pcAFM använder vi typisk fokuserad laser-belysning till photoexcite ta prov. Den små samlingsområdesblytaket till lilla photocurrent och även högkvalitativa apparater med yttre quantumeffektivitet över 50%, finner vi den som är välgörande för att använda kick-styrka belysning för att förbättra, signalerar för att stoja. För anföra som exempel, en gräsplanlaser (Crystal Laser GCL-005L, 5mW, 532nm, ser för att Figurera 1c), fokuseras till enbegränsad fläck på ta prov och arrangera i rak linje med spetsen; efter försvagning är laser-styrkan, och därför förväntade tar prov skada, ofta jämförbar till det i confocal microscopyexperiment på biologiskt tar prov. Vi använder också blått och röda laser som krävt för att matcha absorberingsspectrumen av materiellt vara utstuderade. Kontakta AFM-spetsar med belägger med metall overallen som täcker, vanligt Au (Budget- Avkännare-, ContE-GB, K-~ 0.2N/m), används för mätning. Ett litet setpoint värderar är van vid minimerar förstörelse av uppehället för polymerlagrarstunden också som ledande täcka fritt från ytbehandlar förorening. Kanske en av de viktigaste praktiska utmaningarna till att använda pcAFM erhåller ett bra elektriskt avbildar, utan att orsaka viktig skada till ta prov. Patiens och en villighet som offrar många AFM-cantilevers i det känt av vetenskap, är ofta nödvändiga.

Med pcAFM reflekterar det photocurrent som mätas på ett givet läge, lokalladdningsutvecklingen rekvisita. På 0 V föreställer denna ström kortslutaströmmen; det är också möjligheten som antecknar lokal I-V, buktar på varje pekar vid varierande spänningen. Vi har utfört pcAFM på typiska lagrar för polymerfullereneaktivet liksom poly (2-methoxy-5- (3', 7' - dimethyloctylen-oxy) - vinylene 1,4-phenylene) (MDMO-PPV) eller poly (3-hexylthiophene) (P3HT,), blandat med för fullerenederivata (6,6) - syrlig methyl ester för phenyl C61-butyric (PCBM). Vi observerade mikroskopisk heterogeneity i både topografi och kortsluter photocurrent, även i de effektivaste sol- cellerna för MDMO-PPV/PCBM. Variationen i photocurrent i liknande områden antyder annars topographically olikt under-ytbehandlar sammansättningar. För en tid sedan, använde vi mer ytterligare pcAFMmätningar på P3HT: PCBM tar prov med olikt bearbeta villkorar till studien det bakomliggande morfologiska bidraget till ändringar i apparatkapacitet. Härda ett deponerat filma är bearbeta för allmänning kliver för att förbättra effektiviteten av apparaten. Genom Att Använda pcAFM, var vi kompetent direkt att observera förhållandet mellan photocurrent fördelning och att härda, namely förhöjningen i både genomsnitt och maximalt photocurrent med ökande härda tid. Figurera in 4a, och 4b vi visar att topografin och att motsvara kortsluter photocurrent för en P3HT, Till exempel: PCBM filmar härdat för 10 noterar. Som med MDMOEN-PPV: PCBM tar prov, lokalvariationer i photocurrent är tydlig inom topographically formlösa områden.

Som med trEFM, kan vi bedöma det kvantitativa förhållandet mellan informationen om pcAFMströmmen, i att karakterisera OPV-effektivitet, genom att korrelera deti genomsnitt uppgå till photocurrent i pcAFMdata med EQE-mätningar på de samma materialen. Som synes i Figurera 4c, photocurrent mätningar som härledas via pcAFM, följer den samma kvalitativa trenden som effektiviteten erhållande från de macroscopic apparaterna. Detta resultat föreslår att pcAFM kan sondera de mikroskopiska underpinningsna av den macroscopic apparatkapaciteten. De fångna pcAFMdatan kan därefter vara användbara till extraktelektronen och spela golfboll i hål strömmen och rörlighet från OPV-apparater och kunde även användas, som en bearbeta som väljer optimala blandningar och att bearbeta, villkorar. Emellertid är det viktigt att betona, som fördriver de kvalitativa trenderna mellan pcAFMdatan, och EQE är allmänt i bra överenskommelse, oss finner ofta kvantitativa skillnader mellan lokalpcAFMgenomsnitten och den bulk apparatrekvisitan. Detta är inte helt överraska som ges att vi använder kickarbete fungerar spetsar (Au, Halv Liter) och att kontakten verkställer, förväntas att leka någon roll i strömextraktionen. Sannerligen är det för detta resonerar att vi tror korrelater för pcAFMdata som allmänt är bättre med den macroscopic kapaciteten för ett fixat blandningförhållande, än det gör över en lång räcka av donor/acceptorkoncentrationer, och betydelsen av spetsworkfunctionen och någon tillhörande injection/extraktionbarriär bör alltid hållas i åtanke, när du analyserar pcAFMdata.

Summariskt och Framtidsutsikt

BHJ-morfologin, som OPVs rely på, är extremt komplex. Blandningen av en elektronoljedosering och acceptor i en allmänninglösning som följs av snurrandet som täcker, avkastningar en morfologi som har särdrag på en variation av längdfjäll. Dessa särdrag påverkar i sin tur kapaciteten av apparaten att dela excitons, och kapaciteten av resultera laddar för att navigera en rutt till och med filma för att dyka upp som användbar photocurrent. Som ett resultat är kapaciteten av OPVs naturligt en lokalegenskap. Mätningar på bulk apparater, som är flera mm2 i område som implicitly ska, gäller ett stort avtal av att i genomsnitt uppgå till av apparatrekvisitan, och mycket av den mikroskopiska lokalen specificerar ska därpå är borttappada.

Teknikerna som vi har beskrivit här, är f8orlängningar till mätningen som föra-AFM göras med en AsylForskning MFP-3D-BIO. Dessa har i sin tur tillåtet bruk att göra mätningar av alla den morfologi, elektriska och optiska rekvisitan av BHJs på nanoscalen och, avgörande, på det samma området av apparaten. Som ett resultat som vi har skolat kompetent för att göra viktigt, kliver framåtriktat i vår överenskommelse av, hur även brunn-karakteriserade OPV-system fungerar in, benämner av lokalmorfologin.



Figurera 4. Mikroskopiskt heterogeneity i topografi (A) och (B) photocurrent på P3HT/PCBM blandar. 2µm bildläsning. (C) Korrelationen mellan rumsligt-i genomsnitt uppgå till photocurrent som mätas via pcAFM och EQE-mätningar för P3HT-/PCBMblandningar som härdas för olika längder av tid indikerar igen, att pcAFMdata är kvalitativt jämna med förväntad apparatkapacitet.

Det verkar att det finns mycket rum för mer ytterligare befordran. Till exempel förbättringar i tidupplösning i trEFMdet okända som strömmen 100µs begränsar, till exempel genom att använda utrustning för nyare utveckling med högre bandbredd, kunde öppna upp mer ytterligare Time-löste experiment på olika system liksom polymern: fullereneapparater såväl som förbättrar genomgången av tekniken. att Koppla Ihop bred spectrumbelysning med pcAFMen och trEFMen ställer in skulle också låter för spektral- analys av optoelectronic uppförande. mer Ytterligare pcAFMarbete är för närvarande kommande i flera grupper som använder lägre arbete, fungerar spetsar för att undvika några av begränsningarna som över diskuteras och kanske för att uppnå bättre kvantitativ överenskommelse mellan EQE och, rumsligt-i genomsnitt uppgå till photocurrent på olika apparater för det oljedoserings-/acceptorblandningförhållandet.

Fördriva teknikerna här framläggas i sammanhanget av OPV-morfologi, det bör vara stressat att de kan också vara användbara i andra photoactive teknologier. Till exempel sensitized halvledar- färg sol- celler, eller sammansatt photocatalysts förväntas för att ställa ut lokalheterogeneity att skulle få effekt ultimately den elektriska kapaciteten. trEFM och pcAFM ger därför ideal bearbetar för att karakterisera dessa system.

Källa: ”Nya ScanningSondTekniker för Att Analysera Organiska Photovoltaic Material och Apparater” vid Rajiv Giridharagopal, Guozheng Shao, Chris Dungar och David S. Ingefära, Avdelning av Kemi, Universitetar av Washington

Denna information har varit sourced, granskad och anpassad från material förutsatt att av AsylForskning.

För mer information på denna källa behaga besökAsylForskning

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

Last Update: 14. June 2013 01:59

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit