Análisis de Photovoltaics Orgánico Usando nanoIR

Por los Editores de AZoNano

Índice

Introducción
Reseña
Plataforma del nanoIR
     Ajuste del nanoIR
     Características de la Plataforma del nanoIR
Mediciones de las películas del Caída-Molde P3HT y de PCBMdoped P3HT
     Película de la Caída-Casted P3HT
     mezcla PCBM-dopada de P3HT
Conclusión
Sobre los Instrumentos de Anasys

Introducción

Los materiales fotovoltaicos (PV) Orgánicos se utilizan en el aprovechamiento de energía solar como fuente energética alterna. Las mezclas del Polímero de polivinílico (3-hexylthiophene), de P3HT, y (6,6) - el éster metílico ácido de phenyl-C61-butyric (PCBM) son una heterounión popular (DA) del bulto del donante-validador (BHJ) que es ampliamente utilizada para tales aplicaciones. El AFM y TEM se han utilizado para caracterizar la estructura de las películas del PICOVOLTIO en la resolución alto-espacial; pero la información química es muy difícil de obtener en el nanoscale.

Reseña

En esta nota de aplicación, las características topográficas se han correlacionado a la espectroscopia química local en P3HT y a las películas dopadas PCBM- de P3HT usando la tecnología innovadora del nanoIR™. Un conjunto del alto de análisis químico resuelto espacial (~ 100 nanómetro) de los materiales fotovoltaicos, a saber, P3HT (polivinílico (3 - hexylthiophene)) y se realizan PCBM ((6,6) - éster metílico ácido de phenyl-C61-butyric).

Plataforma del nanoIR

La espectroscopia (IR) Infrarroja es de uso general para la medición analítica en laboratorios industriales y académicos del R&D. El descubrimiento de la resolución espacial es obtenido por una técnica innovadora que utilice una antena del nanoscale de un microscopio atómico de la fuerza (AFM) que actúe como el detector de la absorción del IR. La naturaleza de la detección de la absorción del IR da lugar a mediciones de las propiedades mecánicas del nanoscale simultáneamente con morfología del nanoscale, junto con la composición química. El nanoIR también ha integrado la propiedad térmica del nanoscale que correlacionaba dando por resultado una herramienta multifuncional que proporciona a las propiedades de la estructura, de la substancia química, mecánicas y térmicas del nanoscale. El Dr. Alejandro Dazzi del Laboratoire de Chimie Physique, CLIO, París-Sud de Universite, Orsay, Francia, promovió una tecnología patentada que combina la Espectroscopia del AFM y del IR (AFM-IR).

Cuadro 1. La Plataforma del nanoIR

El Cuadro 2. Cierre encima de la vista del prisma y la medición del AFM dirigen

Ajuste del nanoIR

El sistema del nanoIR utiliza una fuente pulsada, ajustable del IR para excitar vibraciones moleculares en una muestra que se ha montado en un prisma transparente del IR (ZnSe). La fuente del IR del sistema se desarrolla usando una tecnología propietaria que sea contínuo ajustable a partir de 1200 a 3600 cm-1 que revisten una amplia gama del espectro mediados de-IR. La amortiguación de la radiación por la muestra da lugar a la calefacción y a la extensión térmica rápida que causa las oscilaciones resonantes del voladizo. Las oscilaciones inducidas dan lugar a un ringdown característico tal y como se muestra en del Cuadro 3.

Cuadro 3. demostración Esquemática la técnica detrás del nanoIR

Es posible que los utilizadores del nanoIR reconocer rápidamente regiones de una muestra con proyección de imagen del AFM y después obtengan espectros químicos de alta resolución en las regiones seleccionadas en la muestra. Tal y como se muestra en del Cuadro 4, los espectros del polímero obtenidos del sistema del nanoIR han demostrado la buena correlación con Fourier a granel transforman los espectros infrarrojos (FT-IR).

Cuadro 4. Una comparación del espectro generado por el nanoIR (rojo) y FT-IR convencional (azul) de una muestra del poliestireno.

Características de la Plataforma del nanoIR

Las características de la plataforma del nanoIR son mencionadas abajo:

  • El sistema del nanoIR proporciona a espectros infrarrojos de alta resolución, y a datos en las propiedades mecánicas de la muestra. Esto es realizado, como se mencionó anteriormente, vigilando la frecuencia de los modos resonantes fundamentales o más altos del voladizo.
  • La frecuencia resonante del contacto del voladizo se relaciona directamente con la rigidez de la muestra y se puede utilizar para correlacionar el módulo de la muestra cualitativo.
  • La plataforma del nanoIR puede también realizar el análisis térmico del nanoscale que utiliza los voladizos nuevos del AFM que integran un elemento de calefacción resistente en el extremo voladizo
  • Usando estos voladizos junto con el sistema permite la medición local de la temperatura de transición de materiales en una punta o un arsenal de puntas a través de una muestra.
  • Esto permite la detección o la correspondencia del contenido amorfo/cristalino, de la tensión, del fragmento de la vulcanización, o de otras características materiales que se puedan caracterizar por la temperatura de transición del material.

Mediciones de las películas del Caída-Molde P3HT y de PCBMdoped P3HT

La técnica del nanoIR es perfecta para la medición de las muestras poliméricas en las cuales hay variaciones materiales locales. Según la técnica de muestreo, el material tiene que ser depositado como película fina en un prisma de ZnSe. Por Lo Tanto los materiales se sujetan a dropcasting de la solución directamente sobre el prisma.

Película de la Caída-Casted P3HT

Es importante observar que no todas las características de la superficie en la misma imagen del AFM comparten características idénticas de la amortiguación infrarroja. Un campo de interés se muestra en el Cuadro 5 donde las protuberancias minúsculas de la orden de pocos micrones se consideran.

Cuadro 5. adquisición espectral De apuntar y cliquear sobre una área extensa de una película fina de P3HT en un prisma de ZnSe

La adquisición espectral de apuntar y cliquear Normalizada del IR revela que solamente algunas puntas han ensanchado ligeramente características de amortiguación tales como una cola larga de la amortiguación (el Espectro 10) y el reborde cerca de 1500 cm- 1 se define menos. En las otras puntas, se encuentra que los espectros rendidos son similares al material del bulto P3HT. En las puntas relacionadas con el espectro 12 a 14, se ve que la amortiguación ensanchada aparece estar lejos de la característica de la altura. Para mejorar el análisis espectral, la región cerca del espectro 12 a 14 fue explorada otra vez con una resolución espacial más alta y la imagen relacionada se muestra en el Cuadro 6 (parte superior) y la adquisición espectral del arsenal obtenida luego se muestra en el Cuadro 6 (abajo).

Cuadro 6. Una adquisición espectral del arsenal que muestra la imagen del AFM (parte superior) y los espectros correspondientes (inferiores) cerca de manchas 12-14 en el Higo 5; la separación entre cada etiqueta de plástico es el ~ 100 nanómetro

Se observan los espectros que aproximadamente 100 nanómetro aparte y variaciones espectrales están vistos dentro de la misma escala de la longitud (a partir de la segundas a terceras y a partir los quinta a sexta espectros). Mientras Que el reborde hacia 1500 cm-1 desaparece y después aparece otra vez en las flechas, la señal cerca de 1380 cm-1 aparece ensanchar. Usando el nanoIR™, estos cambios espectrales del IR se pueden considerar en una resolución espacial asombroso alta.

mezcla PCBM-dopada de P3HT

En este ejemplo, un defecto superficial se observa en el Cuadro 7, que muestra una imagen del AFM de una muestra sometida a un tratamiento térmico de P3HTPCBM. Los espectros localizados del IR específicos alisar las características se muestran directamente debajo de la imagen.

Cuadro 7. Una imagen del AFM y los espectros de una muestra PCBM-dopada sometida a un tratamiento térmico de P3HT

Cuando los espectros del nanoIR se comparan con los espectros del nanoIR para los componentes puros, se determinan los cambios locales. Los modos que doblan del metileno en 1444 cm-1 y 1432 cm-1 corresponden al P3HT y al PCBM, respectivamente. La banda de 1444-1 cm también tiene una contribución de un semicírculo de traslapo del anillo que estira modo. El espectro correspondiente para la marca índice amarilla tiene ambos componentes. En el anillo exterior o la marca roja o el espectro 1, el pico en 1732 cm-1 (PCBM) es minúsculo y el componente en 1444 que el cm-1 (P3HT) es dominante. En las marcas índice del verde y de la púrpura (los espectros 3 y 4), la banda cerca de 1432 cm-1 son contribuidos sobre todo por PCBM. Finalmente, la agudeza de la banda en 1432 cm-1 y una señal más fuerte de 1732-1 cm sugieren que el lóbulo en el centro sea sobre todo PCBM.

La rigidez del defecto superficial en relación a mezcla de P3HTPCBM puede ser reflejada usando el nanoIR™. Cuando está expuesta a una radiación de laser de contínuo-pulsación del IR en 1450 cm-1 la frecuencia del contacto del voladizo se rastrea constante mientras que la punta del AFM se mueve a través de la muestra. Aquí el material a granel (amarillo/naranja) aparece más derecho que la mayor parte de las áreas interiores del defecto (verde).

Cuadro 8. imagen de la frecuencia del Contacto de un defecto químico correlacionado sobre la imagen correspondiente de la altura; el rango de la frecuencia es aproximadamente 30 kilociclos (barra de color: anaranjado. más derecho; de color marrón oscuro - más suave)

Conclusiones

Los datos obtenidos del análisis muestran la capacidad del nanoIR™ para analizar un conjunto de materiales fotovoltaicos con la alta resolución espacial (~100 nanómetro). Las características topológicas se pueden conectar a sus firmas infrarrojas químicas correspondientes. la resolución espacial de 100 nanómetro se puede lograr fácilmente en las aplicaciones donde los límites del dominio no se saben. La separación de fase Local de materiales es encontrada comparando pectra local del nanoIR en los sitios del defecto con los espectros a granel de los componentes puros. Además, las frecuencias relativas del contacto que rodean el defecto se correlacionan simultáneamente con la topografía correspondiente.

Sobre los Instrumentos de Anasys

Anasys Instruments Corporation es el pionero en el campo de la información térmica de la propiedad de sub-100nm. La tecnología y los productos de la Compañía se están utilizando para dirigir retos de la metrología y del análisis en los polímeros, los productos farmacéuticos, el almacenamiento de datos, y los mercados de los avanzado-materiales. En 2007, Anasys fue nombrado pues ganador de dos recompensas prestigiosas de la industria, de la Recompensa del R&D 100 y de la Recompensa inaugural de MICRO/NANO 25, que reconocen Anasys como arranques de cinta en tecnología innovadora.

Fuente: Instrumentos de Anasys

Para más información sobre esta fuente visite por favor los Instrumentos de Anasys

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

Last Update: 14. June 2013 09:51

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