Caracterização das Células Solares Orgânicas que Usam O Método do ATUM de PeakForce

Por Editores de AZoNano

Índice

Introdução
Caracterização Orgânica da Célula Solar
     Efeito Térmico do Recozimento no Filme Fino de P3HT
     P3HT: Célula Solar Orgânica de PCBM
Conclusões
Bruker

Introdução

Colhendo a energia solar que usa células solares orgânicas foi considerado uma opção viável da energia alternativa principalmente devido a seus custos de gastos de fabricação de pouco peso, baixos e flexibilidade mecânica. O uso destes dispositivos fotovoltaicos orgânicos não é comercialmente difundido devido a sua baixa eficiência. Uma célula solar orgânica é compo de uma heterojunção maioria formada por pares do doador/autómato de polímeros conjugados. Os polímeros conjugados Terra Comum são polis (2-methoxy-5- (3', 7' - dimethyl-octyloxy))- vinylene do p-phenylene designado como MDMO-PPV ou poly-3 (hexylthiophene) (P3HT) como o doador e para o autómato, um derivado solúvel do fullerene tal como [6,6] - o phenyl C61 - o éster metílico de ácido butírico ou PCBM, um C60-derivative são empregados.

Uma solução que consiste em pós do doador e do autómato dissolvidos em um solvente orgânico é rotação moldada em uma carcaça de vidro revestida com o óxido do estanho do índio (ITO). Então, os eléctrodos de alumínio são colocados na parte superior usando uma máscara e um evaporador térmico. A camada activa lateral de ITO absorve a luz e cria os excitons (limite pares do elétron-furo), que são separados como cargas na junção. A estrutura da heterojunção é causa determinante da eficiência da pilha, daqui é importante fazer um estudo detalhado da estrutura.

Figura 1: (a) Um par comum do doador/autómato usado em células solares orgânicas: poly-3 (hexylthiophene) (P3HT) como o doador (p-tipo) e [6,6] - phenyl C61 - éster metílico de ácido butírico (PCBM, um C60-derivative) como o autómato (n-tipo). (b) HOMO e níveis de LUMO de P3HT e de PCBM em comparação com as funções de trabalho do Au, do PEDOT e do ITO. (c) O empilhamento de uma célula solar maioria orgânica da heterojunção.

Caracterização Orgânica da Célula Solar

As técnicas Condutoras do AFM são capazes de fornecer detalhes a nível do nanoscale da heterojunção em células solares orgânicas. O modo de Contacto e o modo do ATUM do contacto do ponto não são eficientes em fornecer resultados exactos.

Efeito Térmico do Recozimento no Filme Fino de P3HT

O P3HT (doador) era rotação-revestido em uma carcaça de vidro revestida com o ITO e uma camada de PEDOT. A camada de P3HT foi recozida em 120°C e em rotação-molde em uma caixa de luva. O AFM mediu dados mostrou que os procedimentos de recozimento têm um efeito em pedir molecular dos polímeros. As estruturas cilíndricas exibiram uma condutibilidade mais alta. Igualmente os condutores deficientes mostraram uma camada que tem pedir deficiente das características. Os dados do ATUM de PeakForce gerados em um P3HT depositado em poli (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) e em ITO são ilustrados em Figura 2.

Figura 2: As imagens Máximas do ATUM da Força do filme fino de P3HT rotação-revestido na carcaça de glass/ITO/PEDOT, e recozido em 120°C. Mostrado são (a) topografia, escala 10nm; (b) corrente máxima, escala 300pA; (c) Módulo do DMT, escala 15MPa (d) a folha de prova do mapa da condutibilidade na topografia. O tamanho da Imagem é 2 µm do × 2 do µm, tomado em 1 Força Máxima do nN, polarização da C.C. 3V, usando a ponta de prova do ATUM do PeakForce de Bruker (revestimento do Au, constante da mola de 0.4N/m) em uns 8 Multimodos AFM em uma caixa de luva com abaixo de 1 ppm O2 e HO2. Cortesia da Amostra do Prof. Nguyen, UCSB.

P3HT: Célula Solar Orgânica de PCBM

Os filmes de P3HT e de PCBM foram dissolvidos em uma solução do tolueno e giram revestido em uma carcaça de vidro ITO-revestida junto com uma camada fina de PEDOT. O ATUM de PeakForce foi usado para estudar esta junção. O estudo revelou variações na condutibilidade e que um maior parte da corrente era dos furos ao longo do P3HT. Daqui, as regiões ricas em P3HT eram regiões altas da condutibilidade e as regiões ricas em PCBM eram regiões deficientes da condutibilidade.

A imagem igualmente mostrou fibra-como características, que sugere que a heterojunção tenha uma presença lateral também. Os dados do ATUM de PeakForce medidos em uma heterojunção maioria de P3HT e de PCBM com a ponta da ponta de prova do AFM usada como o cátodo são descritos em Figura 3.

Figura 3: Imagens do ATUM de PeakForce de P3HT: Célula solar de PCBM com um ânodo alterado PEDOT de ITO/glass. É Mostrada (a) a topografia, escala 10nm; (b) Corrente Ciclo-Calculada a média, escala 5pA; (c) A Adesão, escala 8 ~10nN e (d) a folha de prova do mapa da condutibilidade na topografia. O tamanho da Imagem é o × 2µm de 2µm, tomado na polarização da C.C. 2.5V, uma Força Máxima rede-negativa de -1.5nN é mostrado na curva da força (e). Os 8 Multimodos AFM de Bruker são usados com ponta de prova Máxima do ATUM da Força de Bruker (revestimento do Au, constante da mola 0.4N/m) em uma caixa de luva com abaixo do 1ppm O2 e HO2. Cortesia da Amostra do Prof. Nguyen, UCSB.

A Figura 3A mostra as estruturas granuladas que poderiam possivelmente ser agregados do polímero. A Figura 3D é o mapa da adesão que indica as características que são espalhadas uniformemente através da superfície. A informação do mapa da adesão podia conduzir à optimização da formação activa da camada. A eficiência de conversão das células solares orgânicas foi reflectida na imagem lactente através das curvas IV.

Conclusões

Os dados fornecidos pelo método do ATUM de PeakForce deram uma introspecção detalhada na estrutura da heterojunção das células solares orgânicas. Desde Que a Força Máxima usada para a imagem lactente era uma força rede-negativa, uma única ponta pode ser usada por acima de 6 horas sem nenhum efeito adverso no sinal ou na definição da condutibilidade. Isto fá-la melhor do que outras técnicas tais como o condutor-AFM baseado no Modo de Contacto.

Bruker

As Superfícies Nano de Bruker fornecem os produtos Atômicos do Microscópio da Força/do Microscópio Ponta De Prova da Exploração (AFM/SPM) que estão para fora de outros sistemas disponíveis no comércio para seus projecto e acessibilidade robustos, enquanto mantendo o mais de alta resolução. A cabeça de medição de NANOS, que é peça de todos nossos instrumentos, emprega um interferómetro original da fibra óptica para medir a deflexão do modilhão, que faz o estojo compacto da instalação assim que é não maior do que um objetivo padrão do microscópio da pesquisa.

Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos por Superfícies Nano de Bruker.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Superfícies Nano de Bruker.

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

Last Update: 23. January 2014 11:25

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