Support for this work was provided by DOE STTR grant DE-SC0003664 on Parallel Tandem Organic Solar Cells with Carbon Nanotube Sheet Interlayers and Welch Foundation grant AT-1617. The authors thank J. Bykova for providing CNT forests and A. R. Howard, K. Meilczarek, and J. Velten for technical assistance and useful discussions.

1. إنديوم أكسيد القصدير (ايتو) الزخرفة والتنظيف ملاحظة: استخدام 15Ω / □ ايتو الزجاج، وشراء أو قطع زجاج ايتو إلى أحجام مناسبة لطلاء تدور وضوئيه. هو الأكثر كفاءة لتنفيذ الخطوات 1،1-1،7 على قطعة من الزجاج كبيرة بقدر الإمكان، ثم تنخفض في الأجهزة الأصغر حجما. نلاحظ أيضا أن الخطوات 1،1-1،7 تتطلب زجاج ايتو ليكون موجها مع ايتو جانب ما يصل. هذا يمكن التحقق بسهولة مع وضع المقاومة المتعدد ل. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معطف تدور 1 مل من S1813 مقاوم الضوء الإيجابي على جانب ايتو لايتو الزجاج بمعدل 3000 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة. استخدام أكثر مقاومة لأكبر قطعة من الزجاج، تأكد من الزجاج المطلي بالكامل، وإزالة أي فقاعات قبل بدء المغطي تدور. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يصلب مقاومة الزجاج المطلي، على طبق ساخن، في 115 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل العينة والضوئية على اليجنر الاتصال. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فضح مقاومة للضوء المغلفة ايتو الزجاج لAPPROالوقت priate. الوقت تعرض حوالي 10 ثانية، ولكن هذه المرة تختلف استنادا إلى كثافة الأشعة فوق البنفسجية مصباح، نوع مقاوم الضوء، وسمك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطوير ركائز المعرضة للأشعة فوق البنفسجية في MF311 المطور. عملية مؤتمتة أما المعالج تدور لتنتج أفضل وأكثر تكرار النتائج، ولكن يمكن أن يتم تطوير يدويا كما اتباعها. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غمر ركائز المعرضة للأشعة فوق البنفسجية لمدة 1 دقيقة في مطور، تليها الشطف في منزوع الأيونات (DI) المياه وتجفيف بمسدس النيتروجين. لأن المطور يفقد قوته بسرعة، تحل محل المطور بين العينات، أو بدلا من زيادة الوقت اللازم لتطوير إعادة استخدام عندما المطور. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حفر ركائز ايتو في حمض الهيدروكلوريك المركز (حمض الهيدروكلوريك). هذا يستغرق ما بين 5-10 دقيقة اعتمادا على تركيز حمض الهيدروكلوريك. شطف في الماء DI، الجاف، واختبار المقاومة من أجزاء محفورا مع المتعدد. إذا بقي أي الموصلية، حفر لفترة أطول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بمجرد اكتمال الحفر، وإزالة صhotoresist مع الأسيتون. نلاحظ أن إزالة الفورية للمقاومة للضوء يمنع حمض الهيدروكلوريك المتبقي من الإفراط في الحفر على نمط ايتو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ، وقطع إذا لزم الأمر محفورا على ركائز الزجاج ايتو إلى أحجام الجهاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف ركائز ايتو في ultrasonicator حمام في سلسلة من المذيبات - مياه DI، الأسيتون، التولوين، الميثانول، وأخيرا ايزوبروبيل. </li></ol> 2. OPV خلية الفرعية التصنيع <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد P3HT: PC 61 BM الحل. ملاحظة: للحصول على نتائج أكثر اتساقا، وإعداد الحلول في بيئة النيتروجين. ومن الممكن أن يتبع هذا الإجراء في الظروف المحيطة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> البحث وكتابة كتلة من اثنين نظيفة، ~ 4 مل قارورة زجاج وقبعاتهم، ووضع علامة عليها مع علامة دائمة لتمييزها عن آخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في النيتروجين أو الأرجون علبة القفازات، ونقل ما يقرب من 10 ملغ من بولي (3-hexylthiophene-2،5-diyl) (P3HT) لقنينة واحدة وحوالي 10 ملغ من فينيل-C 61 حمض -butyric استر الميثيل (PC 61 BM) إلى أخرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وزن قنينات مرة أخرى للعثور على كتلة P3HT والكمبيوتر 61 BM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل قوارير مع P3HT والكمبيوتر 61 BM إلى صندوق قفازات لبقية عملية صنع الحل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة شريط مغناطيسي في كل قارورة ثم إضافة ما يكفي من الكلوروبنزن لكل لخلق 45 ملغ / مل الحلول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع حلول المغناطيسية على طبق ساخن اثارة عند 55 درجة مئوية لمدة 2 ساعة تقريبا أو حتى يذوب تماما والمواد المذابة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلط كميات متساوية من P3HT والكمبيوتر 61 BM الحلول معا، والسماح للضجة حل مختلطة لمدة ساعة أخرى قبل استخدامها. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد PTB7: PC 71 BM الحل. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 2.1.1 إلى 2.1.4 مع poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl}) (PTB7) وفينيل-7،1-زبدي استر الميثيل حمض (PC 71 BM) بدلا من P3HT والكمبيوتر61 BM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل مزيج من 3٪ من حيث الحجم 1،8-diiodooctane (DIO) في الكلوروبنزن. ويسمى هذا المزيج DIO-CB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة شريط مغناطيسي في كل قارورة ثم إضافة ما يكفي من DIO-CB الى القارورة PTB7 أن يكون 12 ملغ / مل حل ويكفي DIO-CB إلى BM 71 قارورة الكمبيوتر لديك 40 ملغ / مل حل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسمح هذه الحلول تثير على طبق ساخن عند 70 درجة مئوية لمدة يومين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج من الحلول في نسبة وزن PTB7 إلى جهاز الكمبيوتر 71 BM بين 1 و 1.5 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السماح للضجة حل مختلطة لمدة ساعة أخرى عند 70 درجة مئوية قبل استخدامها. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فلتر بولي (3،4-ethylenedioxythiophene): بولي (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) من خلال 0.45 ميكرون المسام مرشح حجم النايلون. ملاحظة يستخدم هذا الإجراء P نائب الرئيس AI4083. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور معطف الطبقات النشطة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع ركائز ايتو تنظيفها، ايتو من جانب يصل، الى نظافة الأوزون للأشعة فوق البنفسجية لمدة 5 دقائق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور معطف 120 ميكرولتر من تصفيتها PEDOT: PSS على الأوزون الأشعة فوق البنفسجية المعالجة، ونمط ITO- الركيزة الزجاجS في 3000 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة. وهذا ينبغي أن تسفر عن 30 نانومتر طبقة سميكة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يصلب PEDOT: PSS ايتو ركائز المغلفة لمدة 5 دقائق على حرارة 180 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور معطف 70 ميكرولتر من P3HT المختلطة: PC 61 BM حل على PEDOT: PSS المغلفة ايتو ركائز في حوالي 1000 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة. تختلف نسبة حسب الحاجة إلى إيداع 200 نانومتر طبقة سميكة النشطة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يصلب P3HT: ركائز PC 61 BM المغلفة على 170 درجة مئوية لمدة 5 دقائق. قد تختلف النتائج على درجة الحرارة المثلى الصلب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور معطف 70 ميكرولتر من PTB7 مختلطة: PC 71 BM حل على PEDOT: PSS المغلفة ايتو ركائز في حوالي 700 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة. تختلف نسبة حسب الحاجة إلى إيداع 100 نانومتر طبقة سميكة النشطة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل PTB7: PC 71 BM ركائز المغلفة في فراغ عالية (&lt;2 × 10 -6 عربة) غرفة لإزالة DIO المتبقية. عادة، وترك العينات في غرفة O / N. </li></ol></li></ol> 3. افتعال الجهاز جنبا الى جنب &lt;OL&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> أقطاب صفح CNT. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع PTB7 وP3HT ركائز في نصف لجعل جهاز جنبا إلى جنب. ومن شأن نمط ايتو المتخصصة لا تتطلب هذه الخطوة. يجب أن يكون نمط ايتو اثنين على الأقل مواز ايتو أقطاب تمتد من الحافة إلى واحد ملم بعيدا عن الآخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أولا إعداد PTB7 وP3HT المغلفة ركائز عن طريق محو بعيدا البوليمر وPEDOT من حواف الزجاج، وفضح الشريط ايتو والتي سيتم استخدامها في القطب المشترك كما رأينا في الحلقة الأولى من الشكل 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صفح القطب المشترك CNT على رأس PTB7 وP3HT الأقطاب. تطبيق فيلم SWCNT عن طريق وضع الجانب CNT من ورقة الترشيح على الجهاز، والضغط بلطف، ثم تقشر ورقة الترشيح بعيدا. ويظهر هذا في لوحة ثانية من الشكل 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Densify القطب CNT على السطح من خلال تطبيق ميثوكسي-nonafluorobutane (C 4 F 9 OCH 3) (HFE) وطلاء CNT مع عمو صغيرالإقليم الشمالي من السائل ومن ثم السماح لها يجف حالا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يمسح البوليمر والمركز الوطني للاستشعار على رأس ايتو والزجاج الذي سوف يكون البوابة الكهربائي كما هو موضح في اللوحة الثالثة من الشكل 1. إزالة كافة البوليمر من الزجاج لمنع تسرب بوابة بشفرة حلاقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صفح بوابة القطب CNT على تنظيف المنطقة من ركائز PTB7 وP3HT المغلفة. صفح MWCNT عن طريق سحب من على حافة الغابة MWCNT بشفرة حلاقة وترك ورقة تقف بحرية بين بعض الأنابيب الشعرية. يمر الجهاز من خلال صفحة قائمة بذاتها لصفح وCNT على الجهاز. وينبغي أن يكون القطب بوابة 2-3 أضعاف عدد طبقات كما هو منصوص على القطب المشترك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Densify القطب البوابة مع HFE. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع قطرة صغيرة (≈10 ميكرولتر) من السوائل الأيونية، N، N -methyl- -Diethyl- N N - (2-methoxyethyl) رباعي فلوروبورات الأمونيوم، DEME-BF 4، وعلى رأس كل واحد من أقطاب CNTمن ركائز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع بعناية الركيزة دون السائل الأيونية على رأس الركيزة مع السائل الأيونية مع الأقطاب المشتركة وبوابة فوق بعضها البعض،. ويظهر هذا في لوحة الأخيرة من الشكل 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الضوئية الرئيسية مع حجم فتحة أصغر من حجم الكهربائي على منطقة نشطة. استخدام مقاطع صغيرة لعقد الضوئية في المكان وكذلك لوضع الجهاز معا أثناء الاختبار. </li></ol> 4. قياس الأجهزة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل الجهاز إلى صندوق قفازات القياس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل التوصيلات الكهربائية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل التيار الكهربائي بوابة بين القطب المشترك والقطب البوابة مع نزلات كما الأرض. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط اثنين الأنودات ايتو إلى الأسلاك التي ترتبط التحول الذي يتيح اختيار إما الأنود أو كليهما الأنودات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط مخرجات التحول إلى مساهمة وحدة قياس المصدر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الأرضي من الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف مصدرالوحدة لدى عودتهم إلى القطب المشترك. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رابعا قياس خصائص الجهاز عن طريق تكرار الخطوات التالية لبوابة الصعود الخامس. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع بوابة V إلى القيمة المقبلة، بدءا من بوابة V = 0 V لبوابة V = 2 V بزيادات 0.25 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار مدة 5 دقائق أو حتى استقرت البوابة الحالية. من الناحية المثالية، ينبغي أن البوابة الحالية يستقر حول 10S من nanoamperes. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين التبديل إلى كل خلايا فرعية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح مصراع مصباح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل اكتساح التيار الكهربائي عن وحدة قياس المصدر من فولت -1 إلى +1 فولت بحوالي 100 الزيادات أو أكثر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل اكتساح التيار الكهربائي من +1 إلى -1 فولت فولت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق مصراع الكاميرا مصباح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل الاحتلالات الجهد مرة أخرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين التبديل إلى الخلية الفرعية الأمامية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 4.3.4 إلى 4.3.8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين التبديل إلى خلية فرعية في الظهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 4.3.4 إلى 4.3.8. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب المعلمات الجهاز. &lt;OL&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على ماس كهربائى الحالية (J SC) من كل خلية فرعية في كل باب الخامس من خلال إيجاد تيار ينتجها الجهاز عند الجهد عبر خلية فرعية هو 0 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على الجهد الدائرة المفتوحة (V OC) من كل خلية فرعية في كل باب الخامس من خلال إيجاد الجهد التي ينتجها الجهاز عند التيار من خلال خلية فرعية هو 0 أ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجد أقصى انتاج الطاقة من الخلايا الشمسية بضرب كل قيمة الجهد مع كل القيمة الحالية واختيار القصوى (أكثر سلبية) قيمة. هذا على افتراض أن واحد يقيس ولدت صورة الحالي تيار سلبية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على كفاءة تحويل الطاقة (η) بقسمة أقصى قدر من السلطة من قبل السلطة ضوء المدخلات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على عامل التعبئة (FF) بقسمة الحد الأقصى للقوة من قبل المنتج من J SC وV OC. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>He, Z., Zhong, C., Su, S., Xu, M., Wu, H., Cao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+power-conversion+efficiency+in+polymer+solar+cells+using+an+inverted+device+structure.">Enhanced power-conversion efficiency in polymer solar cells using an inverted device structure.</a> Nature Photonics. 6, 591-595 (2012).</li><li>Yuan, Y., Huang, J., Li, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intermediate+layers+in+tandem+organic+solar+cells.">Intermediate layers in tandem organic solar cells.</a> Green. 1 (1), 65-80 (2011).</li><li>Kim, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+tandem+polymer+solar+cells+fabricated+by+all-solution+processing.">Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing.</a> Science. 317 (5835), 222-225 (2007).</li><li>Yu, B., Zhu, F., Wang, H., Li, G., Yan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-organic+tunnel+junctions+as+connecting+units+in+tandem+organic+solar+cell.">All-organic tunnel junctions as connecting units in tandem organic solar cell.</a> Journal of Applied Physics. 104 (11), (2008).</li><li>Schueppel, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+current+matching+in+small+molecule+organic+tandem+solar+cells+using+doped+spacer+layers.">Controlled current matching in small molecule organic tandem solar cells using doped spacer layers.</a> Journal of Applied Physics. 107 (4), (2010).</li><li>Hiramoto, M., Suezaki, M., Yokoyama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+thin+gold+interstitial-layer+on+the+photovoltaic+properties+of+tandem+organic+solar+cell.">Effect of thin gold interstitial-layer on the photovoltaic properties of tandem organic solar cell.</a> Chemistry Letters. 19 (3), 327-330 (1990).</li><li>Xue, J., Uchida, S., Rand, B. P., Forrest, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+tandem+organic+photovoltaic+cells+with+hybrid+planar-mixed+molecular+heterojunctions.">Asymmetric tandem organic photovoltaic cells with hybrid planar-mixed molecular heterojunctions.</a> Applied Physics Letters. 85 (23), 5757 (2004).</li><li>Tanaka, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithic+parallel+tandem+organic+photovoltaic+cell+with+transparent+carbon+nanotube+interlayer.">Monolithic parallel tandem organic photovoltaic cell with transparent carbon nanotube interlayer.</a> Applied Physics Letters. 94 (11), (2009).</li><li>Mielczarek, K., Cook, A., Kuznetsov, A., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=OPV+Tandems+with+CNTS:+Why+Are+Parallel+Connections+Better+Than+Series+Connections.">OPV Tandems with CNTS: Why Are Parallel Connections Better Than Series Connections.</a> Low-Dimensional Functional Materials. , 179-204 (2013).</li><li>Kim, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+tandem+polymer+solar+cells+fabricated+by+all-solution+processing.">Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing.</a> Science. 317 (5835), 222-225 (2007).</li><li>Kuznetsov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physics of electron field emission by self-assembled carbon nanotube arrays. , (2008).</li><li>Kuznetzov, A. A., Lee, S. B., Zhang, M., Baughman, R. H., Zakhidov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+field+emission+from+transparent+multiwalled+carbon+nanotube+sheets+for+inverted+field+emission+displays.">Electron field emission from transparent multiwalled carbon nanotube sheets for inverted field emission displays.</a> Carbon. 48 (1), 41-46 (2010).</li><li>Zakhidov, A. A., Suh, D. -. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemically+Tuned+Properties+for+Electrolyte-Free+Carbon+Nanotube+Sheets.">Electrochemically Tuned Properties for Electrolyte-Free Carbon Nanotube Sheets.</a> Advanced Functional Materials. 19 (14), 2266-2272 (2009).</li><li>Cook, A., Yuen, J. D., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion-Reconfigurable+photovoltaic+cells,+hybrid+tandems+and+photodetectors+with+CNT+ionic+gate.">Ion-Reconfigurable photovoltaic cells, hybrid tandems and photodetectors with CNT ionic gate.</a> US Patent Application. 61, (2012).</li><li>Cook, A. B., Yuen, J. D., Zakhidov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemically+gated+organic+photovoltaic+with+tunable+carbon+nanotube+cathodes.">Electrochemically gated organic photovoltaic with tunable carbon nanotube cathodes.</a> Applied Physics Letters. 103 (16), (2013).</li><li>Wadhwa, P., Liu, B., McCarthy, M. A., Wu, Z., Rinzler, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+Junction+Control+in+a+Nanotube-Semiconductor+Schottky+Junction+Solar+Cell.">Electronic Junction Control in a Nanotube-Semiconductor Schottky Junction Solar Cell.</a> Nanoletters. 10 (12), 5001-5005 (2010).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

النتائج تسلط الضوء على بعض الاعتبارات عند تصميم الخلايا الشمسية جنبا إلى جنب الموازي. خصوصا، إذا كان أحد الخلايا الفرعية والأداء الضعيف، والأداء جنبا إلى جنب في يتأثر سلبا. بينت النتائج أن هناك نوعان من الآثار الرئيسية. إذا قلل خلية فرعية واحدة، على سبيل المثال،</em...

أشباه الموصلات البوليمر هي الرائدة الضوئية العضوية (OPV) المواد بسبب الامتصاصية العالية، وخصائص نقل جيدة، والمرونة، والتوافق مع ركائز الحساسة درجة الحرارة. جهاز OPV كفاءة تحويل الطاقة، η، وقفزت بشكل كبير في السنوات الماضية، مع واحدة من الكفاءة خلية عالية مثل 9.1٪ 1، مما يجعلها تكنولوجيا الطاقة القابلة للحياة على نحو متزايد. على الرغم من التحسينات في η، وأفضل سمك الطبقة النشطة رقيقة من الأجهزة تحد من امتصاص الضوء وتعيق تصنيع موثوقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن العرض الطيفي للامتصاص الضوء من كل البوليمر ومحدودة بالمقارنة مع المواد غير العضوية. البوليمرات المزاوجة بين اختلاف الحساسية الطيفية تجاهلت هذه الصعوبات، مما يجعل أبنية جنبا إلى جنب 2 على الابتكار ضروريا. أجهزة سلسلة جنبا إلى جنب هي العمارة جنبا إلى جنب الأكثر شيوعا. في هذا التصميم، والعتاد نقل الإلكترونالقاعدة وهو طبقة إعادة التركيب المعدني اختيارية، وطبقة النقل حفرة ربط طبقتين متفاعل للضوء مستقلة تسمى خلايا فرعية. ربط خلايا فرعية في تكوين سلسلة يزيد من الجهد الدائرة المفتوحة من الجهاز الجمع. وكان بعض الجماعات النجاح مع طبقات النقل مخدر degenerately 5 - 3، ولكن قد استخدمت أكثر من مجموعات جزيئات الذهب أو الفضة لمساعدة إعادة التركيب من الثقوب والالكترونات في البينية 6،7. في المقابل، المقعدين موازية تتطلب عالية التوصيل الكهربائي، إما الأنود أو القطب السالب، والانضمام إلى طبقتين النشطة. يجب أن يكون بين طبقات شفافة للغاية، الأمر الذي يحد من سلسلة interlayers جنبا إلى جنب تحتوي على جزيئات معدنية، وأكثر من ذلك لinterlayers جنبا إلى جنب موازية مؤلفة من رقيقة، وأقطاب معدنية مستمرة. تظهر أنابيب الكربون النانوية (CNT) ورقة شفافية أعلى من طبقات معدنية. لذا معهد تكنولوجيا النانو، بالتعاون مع جامعة شيمان، لديها كثافة العملياتالعمليات roduced مفهوم استخدام مثل القطب البينية في متجانسة والأجهزة جنبا إلى جنب موازية 8. وتضمنت الجهود السابقة متجانسة، موازية، والأجهزة جنبا إلى جنب مع أوراق OPV CNT تعمل كما الأنودات البينية 8،9. هذه الأساليب تتطلب رعاية خاصة لتجنب التقليل من احد أو كلا خلايا أو طبقات السابقة الضارة عند إيداع طبقات لاحقة. طريقة جديدة وصفها في هذه الورقة يخفف تلفيق عن طريق وضع القطب CNT على رأس الطبقات النشطة البوليمرية من خليتين واحدة، ثم الترقق اثنين من أجهزة منفصلة معا كما هو مبين في الشكل (1). وهذه الطريقة لافت للنظر فيه الجهاز، بما في ذلك الهواء -stable CNT الكاثود، يمكن أن تكون ملفقة تماما في الظروف المحيطة التي تستخدم فقط معالجة الجفاف والحل. أوراق CNT ليست جيدة اقطاب في جوهرها، لأنها تتطلب من نوع ن المنشطات للتقليل من وظيفة العمل من أجل جمع الإلكترونات من المنطقة متفاعل للضوءمن الخلايا الشمسية 10. طبقة مزدوجة الكهربائية شحن في المنحل بالكهرباء، مثل السوائل الأيونية، ويمكن استخدامها لتحويل وظيفة عمل CNT أقطاب 11-14. كما هو موضح في ورقة السابقة 15 ومبين في الشكل 2، عندما الجهد البوابة (بوابة V) هو الزيادات، وانخفاض وظيفة عمل من القطب المشترك CNT، وخلق التماثل الكهربائي. هذا يمنع جمع حفرة من الجهات المانحة لقاح شلل الأطفال الفموي لصالح جمع الإلكترونات من متقبل لقاح شلل الأطفال الفموي ل، وأجهزة تشغيل، وتغيير فعال في مقاومة ضوئية من الثنائي الضوئي 15 السلوك. كما تجدر الإشارة إلى أن الطاقة المستخدمة لشحن الجهاز وقوة فقدت بسبب تسرب التيارات البوابة وتافهة بالمقارنة مع الطاقة المولدة من الخلايا الشمسية 15. النابضة الأيونية من الأقطاب الكهربائية CNT له تأثير كبير على وظيفة العمل بسبب كثافة منخفضة من الدول وارتفاعمساحة السطح إلى نسبة الحجم في أقطاب المجلس الوطني الانتقالي. وقد استخدمت أساليب مماثلة لتعزيز حاجز شوتكي في واجهة CNT مع N-سي 16.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="788">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:191px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly-(styrenesulfonate)</td>
			<td style="width:191px;">Heraeus</td>
			<td colspan="2">Clevios PVP AI 4083</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">poly(3- hexylthiophene-2,5-diyl)&#160;</td>
			<td style="width:191px;">Rieke Metals&#160; Inc.</td>
			<td style="width:119px;">P3HT:&#160; P200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">phenyl-C61 -butyric&#160; acid methyl&#160; ester</td>
			<td style="width:191px;">1- Material</td>
			<td style="width:119px;">PC61BM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b&#8242;]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl})&#160;</td>
			<td style="width:191px;">1- Material</td>
			<td style="width:119px;">PTB7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">phenyl-C61 -butyric acid methyl&#160; ester</td>
			<td style="width:191px;">Solenne</td>
			<td style="width:119px;">PC71BM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1,8-Diiodooctane</td>
			<td style="width:191px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">250295</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Chlorobenzene</td>
			<td style="width:191px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">284513</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Indium Tin Oxide Coated Glass 15 Ohm/SQ</td>
			<td style="width:191px;">Lumtec</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">S1813</td>
			<td style="width:191px;">UTD Cleanroom</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MF311</td>
			<td style="width:191px;">UTD Cleanroom</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HCl</td>
			<td style="width:191px;">UTD Cleanroom</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Acetone</td>
			<td style="width:191px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">A18-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Toluene</td>
			<td style="width:191px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">T323-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Methanol</td>
			<td style="width:191px;">BDH</td>
			<td style="width:119px;">BDH1135-19L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Isopropanol</td>
			<td style="width:191px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">A416-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">CEE Spincoater</td>
			<td style="width:191px;">Brewer Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Contact Printer</td>
			<td style="width:191px;">Quintel</td>
			<td style="width:119px;">Q4000-6</td>
			<td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">CPK Spin Processor</td>
			<td style="width:191px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:312px;">Spin Coater</td>
			<td style="width:191px;">Laurell</td>
			<td style="width:119px;">WS-400-6NPP/LITE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Glove Box</td>
			<td style="width:191px;">M-Braun</td>
			<td style="width:119px;">Lab Master 130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Solar Simulator</td>
			<td style="width:191px;">Thermo Oriel/Newport</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Keithley 2400 SMU</td>
			<td style="width:191px;">Keithley/Techtronix</td>
			<td align="right" style="width:119px;">2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Keithley 7002 Multiplexer</td>
			<td style="width:191px;">Keithley/Techtronix</td>
			<td align="right" style="width:119px;">7002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:191px;">Kendal</td>
			<td style="width:119px;">HB-S-49HDT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:312px;">Micropipette</td>
			<td style="width:191px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:119px;">200uL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ambient method for the production of an ionically gated carbon nanotube common cathode in tandem organic solar cells

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two solution-processed polymeric cells connected in parallel by a transparent carbon nanotubes (CNT) interlayer. This structure includes improvements in fabrication techniques for tandem OPV devices. First the need for ambient-processed cathodes is considered. The CNT anode in the tandem device is tuned via ionic gating to become a common cathode. Ionic gating employs electric double layer charging to lower the work function of the CNT electrode. Secondly, the difficulty of sequentially stacking tandem layers by solution-processing is addressed. The devices are fabricated via solution and dry-lamination in ambient conditions with parallel processing steps. The method of fabricating the individual polymeric cells, the steps needed to laminate them together with a common CNT cathode, and then provide some representative results are described. These results demonstrate ionic gating of the CNT electrode to create a common cathode and addition of current and efficiency as a result of the lamination procedure.

جهاز جنبا إلى جنب تشكلت من البوليمرات، وخاصة البوليمرات اختلاف كبير ثغرات الفرقة، واختلاف هو من مصلحة العملية حيث أن هذه الأجهزة يمكن أن تمتص أكبر مجموعة الطيفي للضوء. في هذا الهيكل الجهاز، الخلية الفرعية PTB7 هي الخلية ذهابا وP3HT هو خلية فرعية الأمامية. ويهدف هذا لاست?...

Watch this Scientific Journal Video about Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells at JoVE.com

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

A method of fabricating, in ambient conditions, organic photovoltaic tandem devices in a parallel configuration is presented. These devices feature an air-processed, semi-transparent, carbon nanotube common cathode.

الطريقة المحيطة لإنتاج وIonically عن طريق بوابة الأنابيب الجزيئية الكربونية القطب السالب المشترك جنبا الى جنب في خلايا الشمسية العضوية

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

ambient-method-for-production-an-ionically-gated-carbon-nanotube

Research

JoVE Journal

Engineering

9.3K Views.  The University of Texas at Dallas. A method of fabricating, in ambient conditions, organic photovoltaic tandem devices in a parallel configuration is presented. These devices feature an air-processed, semi-transparent, carbon nanotube common cathode.

Video: Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

التحكم في الحجم والشكل والاستقرار من البوليمرات Supramolecular في الماء

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

We present methods for fabrication of patterned microstructures of vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), and their use as master molds for production of polymer microstructures with organized nanoscale surface texture. The CNT forests are densified by condensation of solvent onto the substrate, which significantly increases their packing density and enables self-directed formation of 3D shapes.

تلفيق، التكثيف، وطبق الأصل من صب 3D المجهرية الأنابيب الجزيئية الكربونية

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

In this article, we describe a simple method to reversibly tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays. Here, CNT arrays are defined as densely packed multi-walled carbon nanotubes oriented perpendicular to the growth substrate as a result of a growth process by the standard thermal chemical vapor deposition (CVD) technique.1,2 These CNT arrays are then exposed to vacuum annealing treatment to make them more hydrophobic or to dry oxidation treatment to render them more hydrophilic. The hydrophobic CNT arrays can be turned hydrophilic by exposing them to dry oxidation treatment, while the hydrophilic CNT arrays can be turned hydrophobic by exposing them to vacuum annealing treatment. Using a combination of both treatments, CNT arrays can be repeatedly switched between hydrophilic and hydrophobic.2 Therefore, such combination show a very high potential in many industrial and consumer applications, including drug delivery system and high power density supercapacitors.3-5
The key to vary the wettability of CNT arrays is to control the surface concentration of oxygen adsorbates. Basically oxygen adsorbates can be introduced by exposing the CNT arrays to any oxidation treatment. Here we use dry oxidation treatments, such as oxygen plasma and UV/ozone, to functionalize the surface of CNT with oxygenated functional groups. These oxygenated functional groups allow hydrogen bond between the surface of CNT and water molecules to form, rendering the CNT hydrophilic. To turn them hydrophobic, adsorbed oxygen must be removed from the surface of CNT. Here we employ vacuum annealing treatment to induce oxygen desorption process. CNT arrays with extremely low surface concentration of oxygen adsorbates exhibit a superhydrophobic behavior.

This article describes a simple method to fabricate vertically aligned carbon nanotube arrays by CVD and to subsequently tune their wetting properties by exposing them to vacuum annealing or dry oxidation treatment.

الجاف للملابس الأكسدة وفراغ التليين العلاجات للموالفة على خصائص ترطيب من صفائف الأنابيب الجزيئية الكربون

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

التوليف وFunctionalization من النيتروجين مخدر الكؤوس الأنابيب الجزيئية الكربونية مع جزيئات الذهب كما سدادات الفلين

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

باستخدام النيوترون سبين صدى حل انتشار الرعي للتحقيق في مواد الخلايا الشمسية العضوية

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

تلفيق درجة الحرارة منخفضة الكربون الأنابيب الجزيئية عمودي روابط متوافق مع تكنولوجيا أشباه الموصلات

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and non-destructively reveals the hydrogen density distribution at surfaces, at interfaces, and in the volume of solid materials with high depth resolution. The technique applies a 15N ion beam of 6.385 MeV provided by an electrostatic accelerator and specifically detects the 1H isotope in depths up to about 2 &#956;m from the target surface. Surface H coverages are measured with a sensitivity in the order of ~1013 cm-2 (~1% of a typical atomic monolayer density) and H volume concentrations with a detection limit of ~1018 cm-3 (~100 at. ppm). The near-surface depth resolution is 2-5 nm for surface-normal 15N ion incidence onto the target and can be enhanced to values below 1 nm for very flat targets by adopting a surface-grazing incidence geometry. The method is versatile and readily applied to any high vacuum compatible homogeneous material with a smooth surface (no pores). Electrically conductive targets usually tolerate the ion beam irradiation with negligible degradation. Hydrogen quantitation and correct depth analysis require knowledge of the elementary composition (besides hydrogen) and mass density of the target material. Especially in combination with ultra-high vacuum methods for in-situ target preparation and characterization, 1H(15N,&#945;&#947;)12C NRA is ideally suited for hydrogen analysis at atomically controlled surfaces and nanostructured interfaces. We exemplarily demonstrate here the application of 15N NRA at the MALT Tandem accelerator facility of the University of Tokyo to (1) quantitatively measure the surface coverage and the bulk concentration of hydrogen in the near-surface region of a H2 exposed Pd(110) single crystal, and (2) to determine the depth location and layer density of hydrogen near the interfaces of thin SiO2 films on Si(100).

We illustrate the application of 1H(15N,&#945;&#947;)12C resonant nuclear reaction analysis (NRA) to quantitatively evaluate the density of hydrogen atoms on the surface, in the volume, and at an interfacial layer of solid materials. The near-surface hydrogen depth profiling of a Pd(110) single crystal and of SiO2/Si(100) stacks is described.

الكمي لتركيز الهيدروجين في المياه السطحية واجهة الطبقات والمواد السائبة من خلال التنميط العمق مع تحليل التفاعلات النووية

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less environmentally damaging with lower processing temperatures presenting a viable and low cost alternative to conventional production. This paper further enhances these environmental credentials by evaluating the digital printing and therefore additive production route for these cells. This is achieved here by investigating the formation and performance of a metal oxide photoelectrode using nanoparticle sized titanium dioxide. An ink-jettable material was formulated, characterized and printed with a piezoelectric inkjet head to produce a 2.6 &#181;m thick layer. The resultant printed layer was fabricated into a functioning cell with an active area of 0.25 cm2 and a power conversion efficiency of 3.5%. The binder-free formulation resulted in a reduced processing temperature of 250 &#176;C, compatible with flexible polyamide substrates which are stable up to temperatures of 350 &#730;C. The authors are continuing to develop this process route by investigating inkjet printing of other layers within dye sensitized solar cells.

This paper investigates the suitability of inkjet printing for the manufacturing of dye-sensitized solar cells. A binder-free TiO2 nanoparticle ink was formulated and printed onto a FTO glass substrate. The printed layer was fabricated into a cell with an active area of 0.25 cm2 and an efficiency of 3.5%.

الطباعة الرقمية من ثاني أكسيد التيتانيوم للخلايا الشمسية صبغ الحساس

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Morphology Control for Fully Printable Organic&#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting material. However, fullerene derivatives are air-sensitive; therefore, air-stable material is needed as an alternative. In the present study, we propose and describe the properties of Ti-alkoxide as an alternative electron-accepting material to fullerene derivatives to create highly air-stable BHJ solar cells. It is well-known that controlling the morphology in the photoactive layer, which is constructed with fullerene derivatives as the electron acceptor, is important for obtaining a high overall efficiency through the solvent method. The conventional solvent method is useful for high-solubility materials, such as fullerene derivatives. However, for Ti-alkoxides, the conventional solvent method is insufficient, because they only dissolve in specific solvents. Here, we demonstrate a new approach to morphology control that uses the molecular bulkiness of Ti-alkoxides without the conventional solvent method. That is, this method is one approach to obtain highly efficient, air-stable, organic-inorganic bulk-heterojunction solar cells.

Morphology Control for Fully Printable Organic&amp;#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

A method for fully printable, fullerene-free, highly air-stable, bulk-heterojunction solar cells based on Ti alkoxides as the electron acceptor and the electron-donating polymer fabrication is described here. Moreover, a method for controlling the morphology of the photoactive layer through the molecular bulkiness of the Ti-alkoxide units is reported.

مراقبة التشكل للناقلة متغاير قابلة للطباعة بالكامل الخلايا الشمسية العضوية، غير العضوية وبناء على تي-آلكوكسيد وشبه الموصلة بوليمر

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning electron microscope (ESEM) operating with a low pressure water vapor ambient. In this technique, a portion of the electron beam interacts with the water vapor in the vicinity of the CNT sample, dissociating the water molecules into hydroxyl radicals and other species by radiolysis. The remainder of the electron beam interacts with the CNT forest sample, making it susceptible to oxidation from the chemical products of radiolysis. This technique may be used to trim a selected region of an individual CNT, or it may be used to remove hundreds of cubic microns of material by adjusting ESEM parameters. The machining resolution is similar to the imaging resolution of the ESEM itself. The technique produces only small quantities of carbon residue along the boundaries of the cutting zone, with minimal effect on the native structural morphology of the CNT forest.

Low pressure scanning electron microscopy in a water vapor ambient is used to machine nanoscale to microscale features in carbon nanotube forests.

الدقة طحن الأنابيب الجزيئية الكربونية الغابات عن طريق انخفاض الضغط الضوئي المجهر الإلكتروني

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...