Análise de Photovoltaics Orgânico Usando o nanoIR

Por Editores de AZoNano

Índice

Introdução
Vista Geral
Plataforma do nanoIR
     Instalação do nanoIR
     Características da Plataforma do nanoIR
Medidas de filmes do Gota-Molde P3HT e do PCBMdoped P3HT
     Filme da Gota-Casted P3HT
     mistura PCBM-lubrificada de P3HT
Conclusão
Sobre Instrumentos de Anasys

Introdução

Os materiais fotovoltaicos (PV) Orgânicos são usados em aproveitar energias solares como uma fonte de energia alternativa. As misturas do Polímero de poli (3-hexylthiophene), de P3HT, e (6,6) - o éster metílico ácido de phenyl-C61-butyric (PCBM) são uma heterojunção popular (DA) do volume do doador-autómato (BHJ) que seja amplamente utilizada para tais aplicações. O AFM e TEM foram usados para caracterizar a estrutura dos filmes do PICOVOLT na definição alto-espacial; mas a informação química é muito difícil de obter no nanoscale.

Vista Geral

Nesta nota de aplicação, as características topográficas foram correlacionadas à espectroscopia química local em P3HT e em filmes lubrificados PCBM- de P3HT usando a tecnologia inovativa do nanoIR™. Um grupo de elevação espacial (~ 100 nanômetro) resolveu a análise química dos materiais fotovoltaicos, a saber, P3HT (poli (3 - o hexylthiophene)) e PCBM ((6,6) - éster metílico ácido de phenyl-C61-butyric) são executados.

Plataforma do nanoIR

A espectroscopia (IR) Infravermelha é de uso geral para a medida analítica em laboratórios industriais e académicos do R&D. A descoberta da definição espacial é obtida por uma técnica inovativa que use uma ponta de prova do nanoscale de um microscópio atômico da força (AFM) que actue como o detector da absorvência do IR. A natureza da detecção da absorvência do IR conduz às medidas de propriedades mecânicas do nanoscale simultaneamente com morfologia do nanoscale, junto com a composição quimica. O nanoIR igualmente integrou a propriedade térmica do nanoscale que traça tendo por resultado uma ferramenta multifuncional que fornecesse as propriedades da estrutura, do produto químico, as mecânicas e as térmicas do nanoscale. O Dr. Alexandre Dazzi do Laboratoire de Chimie Físico, CLIO, Paris-Sul de Universite, Orsay, França, abriu caminho uma tecnologia patenteada que combinasse a Espectroscopia do AFM e do IR (AFM-IR).

Figura 1. A Plataforma do nanoIR

A Figura 2. Fim acima da vista do prisma e a medida do AFM dirigem

Instalação do nanoIR

O sistema do nanoIR usa uma fonte pulsada, ajustável do IR para excitar vibrações moleculars em uma amostra que seja montada em um prisma transparente do IR (ZnSe). A fonte do IR do sistema é desenvolvida usando uma tecnologia proprietária que seja continuamente ajustável desde 1200 a 3600 cm-1 que cobrem uma escala larga do espectro meados de-IR. A absorção da radiação pela amostra conduz ao aquecimento e à expansão térmica rápida que causa oscilações ressonantes do modilhão. As oscilações induzidas conduzem a um ringdown característico segundo as indicações de Figura 3.

Figura 3. exibição Esquemática a técnica atrás do nanoIR

É possível para usuários do nanoIR examinar ràpida regiões de uma amostra com a imagem lactente do AFM e obter então espectros químicos de alta resolução em regiões selecionadas na amostra. Segundo as indicações de Figura 4, os espectros do polímero obtidos do sistema do nanoIR demonstraram a boa correlação com Fourier maioria transformam os espectros (FT-IR) infravermelhos.

Figura 4. Uma comparação do espectro gerado pelo nanoIR (vermelho) e por FT-IR convencional (azul) de uma amostra do poliestireno.

Características da Plataforma do nanoIR

As características da plataforma do nanoIR estão listadas abaixo:

  • O sistema do nanoIR fornece espectros infravermelhos de alta resolução, e dados nas propriedades mecânicas da amostra. Isto é realizado, como mencionado acima, monitorando a freqüência dos modos ressonantes fundamentais ou mais altos do modilhão.
  • A freqüência ressonante do contacto do modilhão é relacionada directamente à rigidez da amostra e pode ser usada para traçar qualitativa o módulo da amostra.
  • A plataforma do nanoIR pode igualmente executar a análise térmica do nanoscale que utiliza os modilhões novos do AFM que integram um elemento de aquecimento resistive na extremidade do modilhão
  • Usar estes modilhões junto com o sistema permite a medida local da temperatura de transição dos materiais a certo ponto ou de uma disposição de pontos através de uma amostra.
  • Isto permite a detecção ou o traço índice amorfo/cristalino, do esforço, da extensão da cura, ou de outras características materiais que podem ser caracterizadas pela temperatura de transição do material.

Medidas de filmes do Gota-Molde P3HT e do PCBMdoped P3HT

A técnica do nanoIR é perfeita para a medida das amostras poliméricos em que há umas variações materiais locais. De acordo com a técnica de amostra, o material tem que ser depositado como um filme fino em um prisma de ZnSe. Daqui os materiais são sujeitados a dropcasting da solução directamente no prisma.

Filme da Gota-Casted P3HT

É importante notar que não todos surgem características nas mesmas características idênticas da absorção infravermelha da parte da imagem do AFM. Uma área de interesse é mostrada em Figura 5 onde as saliências minúsculas do pedido de poucos mícrons são consideradas.

Figura 5. aquisição espectral De apontar e clicar sobre uma grande área de um filme fino de P3HT em um prisma de ZnSe

A aquisição espectral de apontar e clicar Normalizada do IR revela que somente alguns pontos alargaram ligeira características de absorção tais como uma cauda longa da absorção (Espectro 10) e o ombro perto de 1500 cm- 1 é definido menos. Nos outros pontos, encontra-se que os espectros rendidos são similares ao material do volume P3HT. Nos pontos relativos ao espectro 12 14, vê-se que a absorção alargada parece ser longe da característica da altura. Para melhorar a análise espectral, a região perto do espectro 12 14 foi feita a varredura outra vez com uma definição espacial mais alta e a imagem relacionada é mostrada em Figura 6 (parte superior) e a aquisição espectral da disposição obtida mais tarde é mostrada em Figura 6 (abaixo).

Figura 6. Uma aquisição espectral da disposição que mostra a imagem do AFM (parte superior) e os espectros correspondentes (inferiores) perto dos pontos 12-14 no Figo 5; o afastamento entre cada marcador é o ~ 100 nanômetro

Os espectros são observados que aproximadamente 100 nanômetro distante e variações espectrais estão vistos dentro da mesma escala do comprimento (do segundas ao terceiras e quintos a sextos espectros). Enquanto o ombro por volta de 1500 cm-1 desaparece e então aparece outra vez nas setas, o sinal perto de 1380 cm-1 parece alargar-se. Usando o nanoIR™, estas mudanças espectrais do IR podem ser consideradas em uma definição espacial surpreendente alta.

mistura PCBM-lubrificada de P3HT

Neste exemplo, um defeito de superfície é observado em Figura 7, que mostra uma imagem do AFM de um calor - amostra tratada de P3HTPCBM. Os espectros localizados do IR específicos para surgir características são mostrados directamente abaixo da imagem.

Figura 7. Uma imagem do AFM e os espectros de uma amostra PCBM-lubrificada calor-tratada de P3HT

Quando os espectros do nanoIR são comparados com os espectros do nanoIR para os componentes puros, as alterações locais estão identificadas. Os modos de dobra do metileno em 1444 cm-1 e em 1432 cm-1 correspondem ao P3HT e ao PCBM, respectivamente. A faixa de 1444-1 cm igualmente tem uma contribuição de um semicírculo de sobreposição do anel que estica o modo. O espectro correspondente para a insígnia amarela tem ambos os componentes. No anel exterior ou a marca vermelha ou o espectro 1, o pico em 1732 cm-1 (PCBM) é minúsculo e o componente em 1444 que o cm-1 (P3HT) é dominante. Em insígnias do verde e do roxo (espectros 3 e 4), a faixa perto de 1432 cm-1 é contribuída primeiramente por PCBM. Finalmente, a agudeza da faixa em 1432 cm-1 e um sinal mais forte de 1732-1 cm sugerem que o lóbulo no centro seja na maior parte PCBM.

A rigidez do defeito de superfície com relação à mistura de P3HTPCBM pode ser imaged usando o nanoIR™. Quando expor a uma radiação de laser depulsação do IR em 1450 cm-1 a freqüência do contacto do modilhão está seguida constantemente enquanto a ponta do AFM se move através da amostra. Aqui o material de maioria (amarelo/laranja) parece mais duro do que a maioria das áreas interiores do defeito (verde).

Figura 8. imagem da freqüência do Contacto de um defeito químico traçado sobre a imagem correspondente da altura; a escala da freqüência é aproximadamente 30 quilohertz (barra de cor: alaranjado. mais duro; profundamente - marrom - mais macio)

Conclusões

Os dados obtidos da análise mostram a capacidade do nanoIR™ para analisar um grupo de materiais fotovoltaicos com definição espacial alta (~100 nanômetro). As características topológicas podem ser ligadas a suas assinaturas infravermelhas químicas correspondentes. a definição espacial de 100 nanômetro pode facilmente ser conseguida nas aplicações onde os limites do domínio não são sabidos. A separação de fase Local de materiais é encontrada comparando o pectra local do nanoIR nos locais do defeito com os espectros maiorias dos componentes puros. Além, as freqüências relativas do contacto que cercam o defeito são traçadas simultaneamente com a topografia correspondente.

Sobre Instrumentos de Anasys

Anasys Instrumentos Corporaçõ é o pioneiro no campo da informação térmica da propriedade de sub-100nm. A tecnologia e os produtos da Empresa estão sendo usados para endereçar desafios da metrologia e da análise nos polímeros, nos fármacos, no armazenamento de dados, e nos mercados dos avançado-materiais. Em 2007, Anasys foi nomeado porque um vencedor de duas concessões prestigiosas da indústria, da Concessão do R&D 100 e da Concessão inaugural de MICRO/NANO 25, ambo reconhecem Anasys como líderes na tecnologia inovativa.

Source: Instrumentos de Anasys

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Instrumentos de Anasys

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

Last Update: 14. June 2013 09:44

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