Analyse de Photovoltaics Organique Utilisant le nanoIR

Par des Éditeurs d'AZoNano

Table des matières

Introduction
Synthèse
Plate-forme de nanoIR
     Installation de nanoIR
     Caractéristiques techniques de Plate-forme de nanoIR
Mesures des films du Goutte-Moulage P3HT et du PCBMdoped P3HT
     Film de la Goutte-Casted P3HT
     mélange PCBM-dopé de P3HT
Conclusion
Au Sujet des Instruments d'Anasys

Introduction

Des matériaux photovoltaïques (PV) Organiques sont utilisés en armant l'énergie solaire comme source d'énergie alternative. Les mélanges de Polymère de poly (3-hexylthiophene), de P3HT, et (6,6) - l'ester méthylique acide de phenyl-C61-butyric (PCBM) sont une hétérojonction populaire (DA) en vrac de donneur-accepteur (BHJ) qui sont très utilisée pour de telles applications. L'AFM et les TEM ont été employés pour caractériser la structure des films de PICOVOLTE à la définition haut-spatiale ; mais il est très difficile obtenir l'information chimique au nanoscale.

Synthèse

Dans cette note d'application, des caractéristiques techniques topographiques ont été marquées avec la spectroscopie chimique locale sur P3HT et les films de P3HT dopés par PCBM- utilisant la technologie novatrice de nanoIR™. Un ensemble de haut dans l'espace (~ 100 nanomètre) a résolu l'analyse chimique des matériaux photovoltaïques, à savoir, P3HT (poly (3 - le hexylthiophene)) et PCBM ((6,6) - ester méthylique acide de phenyl-C61-butyric) sont exécutés.

Plate-forme de nanoIR

La spectroscopie (IR) Infrarouge est utilisée généralement pour la mesure analytique dans les laboratoires industriels et scolaires de R&D. La découverte de résolution spatiale est obtenue par une technique novatrice qui utilise une sonde de nanoscale d'un microscope atomique de force (AFM) qui agit en tant que détecteur d'absorbance d'IR. La nature du dépistage d'absorbance d'IR a comme conséquence les mesures des propriétés mécaniques de nanoscale simultanément avec la morphologie de nanoscale, avec la composition chimique. Le nanoIR également a intégré la propriété thermique de nanoscale traçant ayant pour résultat un outil multifonction qui fournit les propriétés de structure, de produit chimique, mécaniques et thermiques de nanoscale. M. Alexandre Dazzi de Laboratoire de Chimie Physique, CLIO, Paris-Lessive d'Universite, Orsay, France, a frayé un chemin une technologie brevetée qui combine la Spectroscopie d'AFM et d'IR (AFM-IR).

Le Schéma 1. La Plate-forme de nanoIR

Le Schéma 2. Fin vers le haut de la vue du prisme et la mesure d'AFM se dirigent

Installation de nanoIR

Le système de nanoIR utilise une source pulsée et réglable d'IR pour exciter des vibrations moléculaires dans un échantillon qui a été monté sur un prisme transparent d'IR (ZnSe). La source de l'IR du système est développée utilisant une technologie propriétaire qui est continuellement réglable à partir de 1200 au cm 3600-1 couvrant une large gamme de spectre mi-IR. L'absorption de la radiothérapie par l'échantillon a comme conséquence le chauffage et l'expansion thermique rapide qui entraîne des vibrations résonnantes de l'encorbellement. Les vibrations induites ont comme conséquence un ringdown caractéristique suivant les indications du Schéma 3.

Le Schéma 3. apparence Schématique la technique derrière le nanoIR

Il est possible que les utilisateurs de nanoIR d'étudier rapidement des régions d'un échantillon par la représentation d'AFM et obtiennent alors les spectres chimiques de haute résolution aux régions sélectées sur l'échantillon. Suivant les indications du Schéma 4, les spectres de polymère obtenus à partir du système de nanoIR ont expliqué la bonne corrélation avec les spectres en vrac de l'infrared de Transformée de Fourier (FT-IR).

Le Schéma 4. Une comparaison du spectre produit par le nanoIR (rouge) et FT-IR conventionnel (bleu) d'un échantillon de polystyrène.

Caractéristiques techniques de Plate-forme de nanoIR

Les caractéristiques techniques de la plate-forme de nanoIR sont cotées ci-dessous :

  • Le système de nanoIR fournit les spectres infrarouges à haute résolution, et les données sur les propriétés mécaniques de l'échantillon. Ce fait, comme mentionné ci-dessus, en surveillant la fréquence des modes résonnants principaux ou plus élevés de l'encorbellement.
  • La fréquence de résonance de contact de l'encorbellement est directement liée à la raideur de l'échantillon et peut être utilisée pour tracer le module de l'échantillon qualitativement.
  • La plate-forme de nanoIR peut également exécuter l'analyse thermique de nanoscale employant les encorbellements nouveaux d'AFM qui intègrent un élément de chauffe résistif à l'extrémité en porte-à-faux
  • Utilisant ces encorbellements avec le système permet la mesure locale de la température de passage des matériaux à une remarque ou à un choix de remarques en travers d'un échantillon.
  • Ceci permet le dépistage ou le mappage de teneur amorphe/cristalline, du stress, de l'ampleur du remède, ou d'autres caractéristiques matérielles qui peuvent être caractérisées par la température de passage du matériau.

Mesures des films du Goutte-Moulage P3HT et du PCBMdoped P3HT

La technique de nanoIR est parfaite pour la mesure des échantillons polymères desquels il y a des variations matérielles locales. Selon la technique d'échantillonnage, le matériau doit être déposé comme film mince sur un prisme de ZnSe. Par Conséquent les matériaux sont soumis à dropcasting de la solution directement sur le prisme.

Film de la Goutte-Casted P3HT

Il est important de noter que non toutes les caractéristiques techniques de surface sur la même image d'AFM partagent des caractéristiques identiques d'absorption infrarouge. Un centre d'intérêt est affiché sur le Schéma 5 où des protrusions minuscules de la commande de peu de microns sont vues.

Le Schéma 5. saisie spectrale À pointage et clic au-dessus d'une vaste zone d'un film mince de P3HT sur un prisme de ZnSe

La saisie spectrale à pointage et clic Normale d'IR indique que seulement quelques remarques ont légèrement élargi des caractéristiques techniques d'absorption telles qu'un long arrière d'absorption (le Spectre 10) et l'épaulement près du cm 1500- 1 moins est défini. Aux autres remarques, on le constate que les spectres fournis sont assimilés au matériau en vrac P3HT. Aux remarques liées au spectre 12 14, on le voit que l'absorption élargie semble être à partir de la caractéristique technique de hauteur. Pour améliorer l'analyse spectrale, la région près du spectre 12 14 a été balayée de nouveau avec une résolution spatiale plus élevée et l'image relative est affichée sur le Schéma 6 (haut) et la saisie spectrale d'alignement obtenue après est affichée sur le Schéma 6 (ci-dessous).

Le Schéma 6. Une saisie spectrale d'alignement affichant l'image d'AFM (haut) et les spectres correspondants (inférieurs) près des endroits 12-14 dans la Figue 5 ; l'écartement entre chaque repère est le ~ 100 nanomètre

On observe les spectres qu'approximativement 100 nanomètre à part et variations spectrales sont vus dans la même échelle de longueur (de la deuxième à la troisième et de les cinquièmes à sixièmes spectres). Pendant Que le cm d'épaulement vers 1500-1 disparaît et de l'autre côté apparaît aux flèches, le signe près du cm 1380-1 semble s'élargir. À l'aide du nanoIR™, ces modifications spectrales d'IR peuvent être vues à une résolution spatiale étonnamment élevée.

mélange PCBM-dopé de P3HT

Dans cet exemple, on observe un défaut extérieur sur le Schéma 7, qui affiche une image d'AFM d'un échantillon soumis à un traitement thermique de P3HTPCBM. Les spectres localisés d'IR particuliers pour apprêter des caractéristiques techniques sont affichés directement ci-dessous l'image.

Le Schéma 7. Une image d'AFM et les spectres d'un échantillon PCBM-dopé soumis à un traitement thermique de P3HT

Quand les spectres de nanoIR est avec les spectres de nanoIR pour les composants purs, l'altération locale est recensée. Les modes de courbure de méthylène le cm 1444-1 au cm et 1432-1 correspond au P3HT et au PCBM, respectivement. La bande 1444-1 de cm a également une cotisation d'un mode superposant d'étirement de demi-cercle de sonnerie. Le spectre correspondant pour la hachure jaune a les deux composants. À la sonnerie externe ou la note rouge ou le spectre 1, la crête au cm 1732-1 (PCBM) est minuscule et le composant au cm 1444-1 (P3HT) est dominante. Aux hachures de vert et de pourpres (les spectres 3 et 4), la bande près du cm 1432-1 est principalement contribués par PCBM. En Conclusion, la netteté de la bande au cm 1432-1 et un signe 1732 plus intense-1 de cm suggèrent que le lobe au centre soit en grande partie PCBM.

La raideur du défaut extérieur par rapport au mélange de P3HTPCBM peut être imagée utilisant le nanoIR™. Une Fois exposée à une radiothérapie de laser continu-palpitante d'IR au cm 1450-1 la fréquence de contact de l'encorbellement est tracée continuellement pendant que l'extrémité d'AFM déménage en travers de l'échantillon. Ici le matériau en vrac (jaune/orange) semble plus raide que la plupart des zones intérieures du défaut (vert).

Le Schéma 8. image de fréquence de Contact d'un défaut chimique tracé au-dessus de l'image correspondante de hauteur ; le domaine de la fréquence est approximativement 30 kilohertz (discrimination raciale : orange. plus raide ; brun-foncé - plus doux)

Conclusions

Les données obtenues à partir de l'analyse affichent que la capacité du nanoIR™ analysait un ensemble de matériaux photovoltaïques avec la résolution spatiale élevée (~100 nanomètre). Les caractéristiques techniques topologiques peuvent être liées à leurs signatures infrarouges chimiques correspondantes. la résolution spatiale de 100 nanomètre peut être facilement réalisée dans les applications où des bornes de domaine ne sont pas connues. La séparation de phase Locale des matériaux sont trouvées en comparant le pectra local de nanoIR aux sites de défaut aux éventails en vrac des composants purs. De plus, les fréquences relatives de contact entourant le défaut sont tracées simultanément avec la topographie correspondante.

Au Sujet des Instruments d'Anasys

Anasys Instruments Corporation est le pionnier dans le domaine de l'information thermique de propriété de sub-100nm. La technologie et les produits de la Compagnie sont employés pour relever des défis de métrologie et d'analyse sur les polymères, les pharmaceutiques, le stockage de données, et les marchés d'avancé-matériaux. En 2007, Anasys a été nommé car lauréat de deux récompenses prestigieuses d'industrie, de la Récompense de R&D 100 et de la Récompense inaugurale de MICRO/NANO 25, qui identifient Anasys comme amorces en technologie novatrice.

Source : Instruments d'Anasys

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Instruments d'Anasys

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

Last Update: 14. June 2013 09:18

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