Analyse von Organischem Photovoltaics Unter Verwendung des nanoIR

Durch AZoNano-Herausgeber

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
Überblick
nanoIR Plattform
     nanoIR Installation
     Merkmale von nanoIR Plattform
Maße von Absinken-Form P3HT und PCBMdoped P3HT Filmen
     Absinken-Casted P3HT Film
     PCBM-lackierte P3HT-Mischung
Schlussfolgerung
Über Anasys-Instrumente

Einleitung

Organische photo-voltaische (PV) Materialien werden verwendet, wenn man Solarenergie als Quelle der alternativen Energie vorspannt. Polymermischungen von Poly- (3-hexylthiophene), von P3HT und (6,6) - phenyl-C61-butyric saurer Methylester (PCBM) sind ein populärer Spenderakzeptant (DA) Masse Heterojunction, (BHJ) der für solche Anwendungen weit verbreitet sind. FLUGHANDBUCH und TEM sind verwendet worden, um die Zelle der PV-Filme an der hoch-räumlichen Auflösung zu kennzeichnen; aber chemische Informationen sind sehr schwierig, am nanoscale zu erreichen.

Überblick

In dieser Anwendungsanmerkung sind topographische Merkmale mit lokaler chemischer Spektroskopie auf P3HT und PCBM- lackierten P3HT-Filmen unter Verwendung der innovativen nanoIR™ Technologie aufeinander bezogen worden. Ein Set des Hochs räumlich (~ 100 nm) löste chemische Analyse von photo-voltaischen Materialien nämlich P3HT (Poly (3 - hexylthiophene)) und PCBM ((6,6) - phenyl-C61-butyric saurer Methylester) werden durchgeführt.

nanoIR Plattform

Infrarot (IR)spektroskopie ist für analytisches Maß in industriellen und akademischen R&D-Labors allgemein verwendet. Der Ortsauflösungsdurchbruch wird durch eine innovative Technik erreicht, die einen nanoscale Fühler von einem Atomkraftmikroskop verwendet, (AFM) das als der IR-Absorptionsdetektor auftritt. Die Art des IR-Absorptionsbefunds ergibt Maße von nanoscale mechanischen Eigenschaften gleichzeitig mit nanoscale Morphologie, zusammen mit chemischer Zusammensetzung. Das nanoIR auch hat nanoscale thermisches Eigentum integriert, das mit dem Ergebnis eines Multifunktionshilfsmittels abbildet, das die Chemikalie, mechanischer und thermischer Eigenschaften nanoscale Zelle, liefert. Dr. Alexandre Dazzi von Laboratoire de Chimie Physique, CLIO, Universite-Paris-Seifenlauge, Orsay, Frankreich, ging mit einer patentierten Technologie voran, die FLUGHANDBUCH- und IR-Spektroskopie (AFM-IR) kombiniert.

Abbildung 1. Die nanoIR Plattform

Abbildung 2. Abschluss herauf Ansicht des Prismas und FLUGHANDBUCH-Maß gehen voran

nanoIR Installation

Die nanoIR Anlage verwendet eine pulsierte, justierbare, IR-Quelle, zum von Molekülschwingungen in einer Probe zu erregen, die an einem transparenten (ZnSe) Prisma IR montiert worden ist. Die Quelle des IR der Anlage wird unter Verwendung einer eigenen Technologie entwickelt, die kontinuierlich ab 1200 bis 3600 cm eine breite-1 Reichweite des Spektrums mittel-IR umfassend justierbar ist. Die Absorption durch die Probe ergibt Heizung und schnelle thermische Reihenentwicklung, die Resonanzoszillationen des Kragbalkens verursacht. Die verursachten Oszillationen ergeben ein charakteristisches ringdown wie in Abbildung 3. gezeigt.

Abbildung 3. Schematische Vertretung die Technik hinter dem nanoIR

Es ist möglich für nanoIR Benutzer, Regionen einer Probe durch FLUGHANDBUCH-Darstellung schnell zu überblicken und chemische Spektren der hohen Auflösung an ausgewählten Regionen auf der Probe dann zu erhalten. Wie in Abbildung 4 gezeigt, haben die Polymerspektren, die von der nanoIR Anlage erhalten werden, gute Wechselbeziehung mit Massenspektren Fourier-Transformation Infrarots (FT-IR) gezeigt.

Abbildung 4. Ein Vergleich des Spektrums erzeugt durch das nanoIR (rot) und herkömmliches FT-IR (blau) einer Polystyrenprobe.

Merkmale von nanoIR Plattform

Die Merkmale der nanoIR Plattform sind unten aufgeführt:

  • Die nanoIR Anlage stellt hochauflösende Infrarotspektren und Daten auf den mechanischen Eigenschaften der Probe zur Verfügung. Dieses ist wie bereits erwähnt erreicht indem es die Frequenz der grundlegenden oder höheren Resonanzmodi des Kragbalkens überwacht.
  • Die Kontakteigenfrequenz des Kragbalkens hängt direkt mit der Steifheit der Probe zusammen und kann verwendet werden, um den Modul der Probe qualitativ abzubilden.
  • Die nanoIR Plattform kann nanoscale thermische Analyse auch durchführen, die neue FLUGHANDBUCH-Kragbalken verwendet, die ein widerstrebendes Heizelement am freitragenden Ende integrieren
  • Unter Verwendung dieser Kragbalken zusammen mit der Anlage erlaubt das lokale Maß der Übergangstemperatur der Materialien bei einem Punkt oder einer Reihe Punkten über einer Probe.
  • Dieses erlaubt Befund oder das Abbilden des formlosen/kristallenen Inhalts, des Druckes, des Umfangs einer Heilung oder anderer materieller Eigenschaften, die durch die Übergangstemperatur des Materials gekennzeichnet werden können.

Maße von Absinken-Form P3HT und PCBMdoped P3HT Filmen

Die nanoIR Technik ist für Maß von polymerischen Proben perfekt, deren es lokale materielle Schwankungen gibt. Entsprechend der Abtasttechnik muss das Material als Dünnfilm auf einem ZnSe-Prisma abgegeben werden. Folglich werden die Materialien dem Dropcasting von der Lösung direkt auf das Prisma unterworfen.

Absinken-Casted P3HT Film

Es ist wichtig, zu beachten, dass nicht alle Oberflächenmerkmale auf dem gleichen FLUGHANDBUCH-Bild identische Infrarotabsorptionseigenschaften teilen. Ein Interessengebiet wird in Abbildung 5 gezeigt, wo kleine Vorsprünge der Ordnung weniger Mikrons gesehen werden.

Abbildung 5. Spektraldatenerfassung Zum Zeigen und Klicken über einem großen Gebiet eines dünnen P3HT-Filmes auf einem ZnSe-Prisma

Normalisierte IR-Spektraldatenerfassung zum Zeigen und Klicken deckt auf, dass nur etwas Punkte etwas Absorptionsmerkmale wie ein langes Absorptionsheck erweitert haben (Spektrum 10) und die Schulter nahe 1500 cm- 1 wird weniger definiert. An den anderen Punkten wird es gefunden, dass die Spektren, die erbracht werden, dem Material der Masse P3HT ähnlich sind. An den Punkten, die auf Spektrum 12 bis 14 in Verbindung gestanden werden, wird es gesehen, dass die erweiterte Absorption scheint, weg von dem Höhenmerkmal zu sein. Um die Spektralanalyse, wurde die Region nahe dem Spektrum 12 bis 14 zu verbessern wieder mit einer höheren Ortsauflösung gescannt und das in Verbindung stehende Bild wird in Abbildung 6 (Oberseite) gezeigt und die Spektralreihendatenerfassung, die danach erreicht wird wird in Abbildung 6 gezeigt (unten).

Abbildung 6. Eine Spektralreihendatenerfassung, die das FLUGHANDBUCH-Bild (Oberseite) zeigt und die entsprechenden Spektren (unter) nahe Stellen 12-14 in Feige 5; Abstand zwischen jeder Markierung ist ~ 100 nm

Die Spektren werden beobachtet, dass ungefähr 100 nm auseinander und Spektralvarianten innerhalb der gleichen Längenschuppe gesehen werden (von zweiter bis dritte und von fünfte bis 6. Spektren). Während die Schulter gegen 1500 cm-1 verschwindet und andererseits an den Pfeilen erscheint, scheint das Signal nahe 1380-1 cm zu verbreitern. Indem man das nanoIR™ verwendet, können diese IR-Spektraländerungen an einer erstaunlich hohen Ortsauflösung gesehen werden.

PCBM-lackierte P3HT-Mischung

In diesem Beispiel wird ein Oberflächenfehler in Abbildung 7 beobachtet, die ein FLUGHANDBUCH-Bild einer wärmebehandelten P3HTPCBM-Probe zeigt. Die lokalisierten IR-Spektren, die, aufzutauchen Merkmale spezifisch sind, werden direkt unterhalb des Bildes gezeigt.

Abbildung 7. Ein FLUGHANDBUCH-Bild und die Spektren einer wärmebehandelten PCBM-lackierten P3HT-Probe

Wenn die nanoIR Spektren mit den nanoIR Spektren für die reinen Bauteile verglichen wird, werden lokale Änderungen gekennzeichnet. Die verbiegenden Modi des Methylens bei 1444 cm-1 und 1432 cm-1 entspricht dem P3HT und dem PCBM, beziehungsweise. Das 1444 cm-1 Band hat auch einen Beitrag von einem überlappenden Ringhalbrund, das Modus ausdehnt. Das entsprechende Spektrum für die gelbe Ausrichtlinie hat beide Bauteile. Am Außenring oder das rote Kennzeichen oder das Spektrum 1, ist die Spitze bei 1732-1 cm (PCBM) klein und das Bauteil bei 1444, die cm-1 (P3HT) dominierend ist. an den Grün- und Purpurausrichtlinien (Spektren 3 und 4), das Band nahe 1432 cm-1 wird Haupt- durch PCBM beigetragen. Schließlich schlagen die Schärfe des Bandes bei 1432-1 cm und ein stärkeres 1732-1 cm Signal vor, dass der Lappen in der Mitte größtenteils PCBM ist.

Die Steifheit des Oberflächenfehlers in Bezug auf eine P3HTPCBM-Mischung kann unter Verwendung des nanoIR™ abgebildet sein. Wenn sie einer kontinuierlich-pulsierenden IR-Laserstrahlung bei 1450 cm freigelegt wird, -1 wird die Kontaktfrequenz des Kragbalkens ständig verfolgt, während die FLUGHANDBUCH-Spitze über die Probe sich bewegt. Hier sieht das Massenmaterial (gelb/Orange) steifer als die meisten Innenbereiche des Defektes aus (Grün).

Abbildung 8. Kontaktfrequenzbild eines chemischen Defektes abgebildet über dem entsprechenden Höhenbild; der Bereich der Frequenz ist ungefähr 30 kHz (Farbleiste: orange. steifer; dunkelbraun - weicher)

Schlussfolgerungen

Die Daten, die von der Analyse erhalten werden, zeigen die Fähigkeit des nanoIR™, um ein Set photo-voltaische Materialien mit hoher Ortsauflösung (~100 nm) zu analysieren. Die topologischen Merkmale können mit ihren entsprechenden chemischen Infrarotunterzeichnungen verbunden werden. 100 nm die Ortsauflösung kann in den Anwendungen leicht erzielt werden, in denen Gebietsgrenzen nicht bekannt. Lokale Phasentrennung von Materialien werden gefunden, indem man lokales nanoIR pectra an den Defektsites mit den Massenspektren der reinen Bauteile vergleicht. Darüber hinaus werden die relativen Kontaktfrequenzen, die den Defekt umgeben, gleichzeitig mit der entsprechenden Topographie abgebildet.

Über Anasys-Instrumente

Anasys Instruments Corporation ist der Pionier auf dem Gebiet von sub-100nm thermischen Eigentumsinformationen. Die Technologie und die Produkte der Firma werden eingesetzt, um Metrologie- und Analyseherausforderungen in in den Polymeren, in den pharmazeutischen Produkten, im Datenspeicher und den Märkten des fortgeschrittenen Werkstoffs anzusprechen. Im Jahre 2007 wurde Anasys da Sieger von zwei prestigevollen Industriepreisen, von Preis R&D 100 und von Eröffnungs-Preis MICRO/NANO 25 benannt, die Anasys als Führer in der innovativen Technologie erkennen.

Quelle: Anasys-Instrumente

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Anasys-Instrumente

Date Added: Jul 19, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:21

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