PeakForce のマグロ方法を使用して有機性太陽電池の性格描写

AZoNano エディターによって

目録

導入
有機性太陽電池の性格描写
     P3HT の薄膜に対する熱アニーリングの効果
     P3HT: PCBM の有機性太陽電池
結論
Bruker

導入

太陽エネルギーを有機性太陽電池を使用して収穫して軽量、低い生産費および機械柔軟性による実行可能な代案エネルギーオプションと主にして考慮されました。 これらの有機性光起電装置の使用は低効率が広まらなかった商業的に原因ではないです。 有機性太陽電池は活用されたポリマーの提供者/アクセプターのペア形作られるバルクヘテロ接合より構成されています。 公有地によって活用されるポリマーは多です (2 methoxy5 (3'、 7' - ジメチルoctyloxy))- MDMO-PPV として指定されるか、または提供者としてそしてアクセプター、 [6,6] - フェニル基 C61 のような溶けるフラーレンの派生物のために (hexylthiophene) (P3HT) 多3 p フェニレン基の vinylene - 酪酸のメチルエステルか PCBM は、 C60 派生物用いられます。

有機溶剤で分解する提供者およびアクセプターの粉から成っている解決はインジウムの錫の酸化物が塗られるガラス基板に投げられる回転です (ITO)。 それから、アルミニウム電極はマスクおよび熱蒸化器を使用して上に置かれます。 ITO の側面の実行中の層はライトを吸収し、接続点の料金として分かれている励起子を (電子穴のペアを区切て下さい) 作成します。 ヘテロ接合の構造はセル効率の決定要因です、それ故に構造の詳しい調査をすることは重要です。

図 1: (a) 有機性太陽電池で使用される共通の提供者/アクセプターのペア: (hexylthiophene) (P3HT) (p タイプ) 提供者として多3 および [6,6] - フェニル基 C61 - アクセプターとして酪酸のメチルエステル (PCBM の C60 派生物) (n タイプ)。 (b) Au、 PEDOT および ITO の仕事関数と比べた P3HT そして PCBM のヒト属そして LUMO のレベル。 (c) 有機性バルクヘテロ接合の太陽電池のスタッキング。

有機性太陽電池の性格描写

伝導性 AFM の技術は有機性太陽電池のヘテロ接合の nanoscale のレベルで細部を提供することができます。 接触モードおよびポイント接触のマグロのモードは正確な結果の提供で効率的ではないです。

P3HT の薄膜に対する熱アニーリングの効果

P3HT (提供者) は ITO および PEDOT の層が塗られたガラス基板で回転上塗を施してありました。 P3HT の層はグローブボックスの 120°C そして回転鋳造物でアニールされました。 AFM は焼きなましプロシージャがポリマーの分子命令に対する効果をもたらすことをデータを示しました測定しました。 円柱構造はより高い伝導性を表わしました。 また悪いコンダクターは機能の悪い命令を持っている層を示しました。 多 (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) および ITO で沈殿する P3HT で生成される PeakForce のマグロデータは図 2. で説明されます。

図 2: glass/ITO/PEDOT の基板で回転上塗を施してある P3HT の薄膜のピーク力のマグロの画像は示されている 120°C. でアニールされて (a) 地形、スケール 10nm であり; (b) ピーク電流、スケール 300pA; (c) DMT の係数、 (d) スケール 15MPa 地形の伝導性のマップのオーバーレイ。 画像のサイズは 2 Bruker の PeakForce のマグロのプローブ (Au のコーティング、 1 PPM O の下ののグローブボックスのマルチモード 8 AFM のばねの定数の 0.4N/m) 取られる µm の × 2 の µm および HO を使用して 1 つの nN ピーク力で、 3V DC バイアス2 、です2。 教授の Nguyen、 UCSB サンプル礼儀。

P3HT: PCBM の有機性太陽電池

P3HT および PCBM のフィルムはトルエンの解決で分解し、 PEDOT の薄層と共に ITO 上塗を施してあるガラス基板に上塗を施してある回します。 PeakForce のマグロがこの接続点を調査するのに使用されました。 調査は流れの大部分が P3HT に沿う穴からあったこと伝導性の変化を明らかにし。 それ故に、 P3HT で豊富な領域は高い伝導性領域であり、 PCBM で豊富な領域は悪い伝導性領域でした。

提案するヘテロ接合に側面存在がまたあったことを画像はまたファイバーそっくりの機能を示しました。 陰極として使用される AFM のプローブの先端の P3HT および PCBM のバルクヘテロ接合で測定される PeakForce のマグロデータは図 3. で描写されます。

図 3: P3HT の PeakForce のマグロの画像: PEDOT によって修正される ITO/glass の陽極を搭載する PCBM の太陽電池。 (a) 地形、スケール 10nm は示されています; (b) サイクル平均された流れ、スケール 5pA; (c) 付着は、地形の伝導性のマップの 8 ~10nN そして (d) オーバーレイを位取りします。 画像のサイズは力のカーブ (e) で 2.5V DC バイアスで取られる 2µm の × 2µm -1.5nN のネット否定的なピーク力示されていますです。 Bruker のマルチモード 8 つ AFM は Bruker のピーク力のマグロのプローブ (Au のコーティング、 1ppm O の下ののグローブボックスのばねの定数 0.4N/m) および HO と2 使用されます2。 教授の Nguyen、 UCSB サンプル礼儀。

図 3A は多分ポリマー総計であることができる粒状構造を示します。 図 3D は表面を渡って均一に広がる機能を表示する付着のマップです。 付着のマップからの情報は実行中の層の形成の最適化の原因となることができます。 有機性太陽電池の変換効率は IV カーブを通したイメージ投射に反映されました。

結論

PeakForce のマグロ方法によって提供されたデータは有機性太陽電池のヘテロ接合の構造に詳しい洞察力を与えました。 イメージ投射に使用したピーク力がネット否定的な力だったので、単一の先端は伝導性のシグナルまたは解像度に対する悪影響なしで 6 時間の上にに使用することができます。 これはそれを接触モードに基づいて伝導性 AFM のような他の技術よりよく作ります。

Bruker

Bruker の Nano 表面は強いデザインおよび使い易さのための他の商用化されたシステムから際立っている原子力の顕微鏡/スキャンのプローブの顕微鏡 (AFM/SPM) の製品を提供します、間高リゾリューションを維持する。 すべての私達の器械の部品である NANOS 測定ヘッドはこと標準研究の顕微鏡の目的より大きくないセットアップコンパクトをそう作る片持梁偏向を測定するための一義的な光ファイバーの干渉計を用います。

この情報は Bruker の Nano 表面によって提供される材料から供給され、見直され、そして適応させて。

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Date Added: Apr 12, 2011 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:15

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