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. אינדיום טין אוקסיד (איטו) דפוסים וניקוי הערה: זכוכית איטו / □ שימוש 15Ω, ורכישה או לחתוך את זכוכית איטו בגדלים מתאימים לציפוי ספין וphotolithography. זה יעיל ביותר כדי לבצע שלבים 1.1-1.7 על חתיכת הזכוכית גדולה ככל האפשר, ולאחר מכן לחתוך אותו למכשירים קטנים יותר. כמו כן שימו לב שעל שלבים 1.1-1.7 דורשים זכוכית איטו להיות מכוון עם איטו בצד עד. זה ניתן לבדוק בקלות עם הגדרת ההתנגדות של מודד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיליליטר מעיל ספין 1 של photoresist החיובי S1813 על איטו בצד של זכוכית איטו בשיעור של 3,000 סל&quot;ד דקות 1. השתמש יותר להתנגד לחתיכות גדולות של זכוכית, לוודא את כל הזכוכית מצופה, והסר את כל בועות לפני שמתחיל coater הספין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל להתנגד זכוכית מצופה, על פלטה חשמלית, ב 115 מעלות צלזיוס במשך דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המדגם וphotomask על aligner הקשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את זכוכית איטו photoresist מצופה לapproזמן priate. זמן החשיפה הוא כ -10 שניות, אבל להשתנות הפעם מבוסס על עוצמת מנורת UV, סוג photoresist, ועובי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתח את מצעים חשופים UV במפתח MF311. התהליך של מעבד ספין האוטומטי מייצר את התוצאות הטובות ביותר לשחזור ביותר, אבל פיתוח יכול להיעשות באופן ידני וכאחרי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטביע את מצעים חשופים UV למשך דקה 1 במפתח, ואחריו שטיפה במים ללא יונים (DI) וייבוש עם אקדח חנקן. מכיוון שהמפתח מאבד את הכוח במהירות, להחליף את המפתח בין דגימות, או להגדיל לחלופין זמן פיתוח, כאשר שימוש חוזר מפתח. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט מצעי איטו בחומצה מרוכזת הידרוכלורית (HCl). זה לוקח בין 5-10 דקות בהתאם לריכוז של HCl. יש לשטוף במי DI, יבשים, ולבדוק את ההתנגדות של החלקים חרוטים עם מודד. אם כל מוליכות נשארה, לחרוט לזמן ארוך יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהתחריט הוא מלא, להסיר את photoresist עם אצטון. שים לב שההסרה המיידית של photoresist מונעת HCl שייר מהתחריט-על איטו בדוגמת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במידת הצורך, לחתוך את מצעי זכוכית איטו חרוטים בגדלי מכשיר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את מצעי איטו בultrasonicator אמבטיה ברצף של ממסים - מים DI, אצטון, טולואן, מתנול, ולבסוף איזופרופיל אלכוהול. </li></ol> ייצור תת-תא 2. OPV <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן P3HT: מחשב 61 פתרון BM. הערה: לקבלת התוצאות העקבית ביותר, להכין את הפתרונות בסביבת חנקן. אפשר לעקוב אחר הליך זה בתנאי סביבה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא ורשום את המסה של שני, ~ 4 בקבוקון זכוכית מיליליטר נקי והכובעים שלהם, ולסמן אותם עם סמן קבוע כדי להבדילם מאחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתא כפפות חנקן או ארגון, להעביר כ -10 מ&quot;ג של פולי (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) לבקבוקון אחד וכ -10 מ&quot;ג של 61 התיל אסטר חומצת -butyric פניל-C (PC 61 BM) לשנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את הבקבוקונים שוב כדי למצוא את המסה של P3HT והמחשב 61 BM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את הצלוחיות עם P3HT ומחשב 61 BM לתא כפפות לשאר תהליך פתרון קבלת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף סרגל מערבבים מגנטי לכל בקבוקון ולאחר מכן להוסיף מספיק chlorobenzene לכל ליצור מ&quot;ג / מיליליטר פתרונות 45. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הפתרונות על פלטה חשמלית ערבוב מגנטית על 55 מעלות צלזיוס למשך כ 2 שעות או עד שהמומסים שנמסו לגמרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לערבב כמויות שווה של P3HT ומחשב 61 ביחד BM פתרונות, ולתת מערבבים פתרון המשולבים לעוד שעה לפני השימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן PTB7: מחשב 71 פתרון BM. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלבים 2.1.1 ל2.1.4 עם 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) ופניל-7,1-butyric תיל אסטר חומצה (PC 71 BM) במקום P3HT ומחשב61 BM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך תערובת של 3% בנפח 1,8-diiodooctane (DIO) בchlorobenzene. תערובת זו נקראת DIO-CB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף סרגל מערבבים מגנטי לכל בקבוקון ולאחר מכן להוסיף DIO-CB מספיק כדי בקבוקון PTB7 יש מ&quot;ג 12 / מיליליטר פתרון וDIO-CB מספיק כדי בקבוקון BM מחשב 71 יש פתרון 40 מ&quot;ג / מיליליטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו פתרונות אלה לעורר על פלטה חשמלית ב 70 מעלות צלזיוס במשך יומיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הפתרונות ביחס משקל של PTB7 למחשב 71 BM של 1 עד 1.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו מערבבים הפתרון המשולבים לעוד שעה על 70 מעלות צלזיוס לפני השימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פולי מסנן (3,4-ethylenedioxythiophene): רַב (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) דרך מסנן ניילון גודל 0.45 מיקרומטר נקבובית. הערה הליך זה משתמש בP סמנכ&quot;ל AI4083. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שכבות פעילים מעיל ספין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הניחו מצעי איטו ניקו, איטו כלפי מעלה, למנקת UV-אוזון במשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין-מעיל 120 μl של PEDOT המסונן: PSS על UV-אוזון טופל, דוגמת מצע זכוכית ITO-של בסל&quot;ד 3000 דקות 1. זה אמור להניב שכבה עבה ננומטר 30. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל PEDOT: מצעי איטו PSS מצופים 5 דקות בחום של 180 מעלות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין-מעיל 70 μl של P3HT המעורב: מחשב 61 BM פתרון על PEDOT: איטו PSS המצופה מצעים בכ -1,000 סל&quot;ד דקות 1. להשתנות השיעור לפי צורך להפקיד רובד פעיל עבה ננומטר 200. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל P3HT: מצעי מחשב 61 BM מצופה ב 170 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות. התוצאות עשויות להשתנות על חישול בטמפרטורה אופטימלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין-מעיל 70 μl של PTB7 המעורב: מחשב 71 BM פתרון על PEDOT: איטו PSS המצופה מצעים בכ -700 סל&quot;ד דקות 1. להשתנות השיעור לפי צורך להפקיד רובד פעיל עבה ננומטר 100. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טענת את PTB7: PC קאמרי 71 מצעים BM מצופים לואקום גבוה (&lt;2 x 10 -6 Torr) כדי להסיר את DIO השייר. בדרך כלל, לעזוב את הדגימות בN / התא O. </li></ol></li></ol> 3. לפברק התקני טנדם &lt;ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרודות רבד CNT. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את מצעי PTB7 וP3HT במחצית הפיכת התקן לטנדם. דפוס איטו מיוחד לא היה דורש את הצעד הזה. דפוס איטו צריך לפחות שני איטו המקביל אלקטרודות המשתרע מקצה אחד למ&quot;מ אחד מהשני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשית להכין PTB7 ומצעי P3HT המצופה על ידי מנגב את הפולימר וPEDOT מקצות הזכוכית, ולחשוף את רצועת איטו אשר תשמש כאלקטרודה הנפוצה כפי שניתן לראות בלוח הראשון של איור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רבד האלקטרודה הנפוצה CNT על גבי אלקטרודות PTB7 וP3HT. החל סרט SWCNT על ידי הנחת צד CNT של נייר הסינון במכשיר, לחיצה בעדינות, ולאחר מכן מקלף את נייר סינון משם. זו מוצגת בלוח השני של איור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Densify אלקטרודה CNT על פני השטח על ידי יישום methoxy-nonafluorobutane (C 4 F 9 och 3) (HFE) ועל ידי ציפוי CNT עם amou קטןNT של הנוזלים ולאחר מכן לתת לה להתייבש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למחות את הפולימר וCNT על גבי איטו וזכוכית אשר תהיה אלקטרודה השער כפי שמוצג בלוח השלישי של איור 1. הסר את כל הפולימר מהזכוכית כדי למנוע זליגת שער בסכין גילוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רבד אלקטרודה שער CNT על האזור הנקי במצעים PTB7 וP3HT המצופים. רבד MWCNT על ידי משיכת מקצה יער MWCNT בסכין גילוח ולתת הגיליון לעמוד בחופשיות בין כמה צינורות נימים. להעביר את המכשיר דרך הגיליון בודד לרקע CNT על המכשיר. אלקטרודה השער צריכה להיות 2-3 פעמים מספר השכבות כפי שנקבע על האלקטרודה הנפוצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Densify אלקטרודה השער עם HFE. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום טיפה קטנה (≈10 μl) של נוזל יוני, N, N -Diethyl- N -methyl- N - (2-methoxyethyl) tetrafluoroborate אמוניום, Deme-BF 4, על גבי שתי אלקטרודות CNT של אחדשל מצעים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות להניח את המצע ללא נוזל יוני על גבי המצע עם נוזל יוני עם אלקטרודות משותפות ושער זה על גבי זה-אחר. זו מוצגת בפנל האחרון של איור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח photomask עם גודל צמצם קטן יותר מגודל האלקטרודה על האזור הפעיל. השתמש בקטעים קטנים כדי להחזיק את photomask במקום, כמו גם להחזיק את המכשיר יחד במהלך בדיקה. </li></ol> 4. למדוד את המכשיר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המכשיר לתא כפפות המדידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעשות את החיבורים החשמליים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את כוח שער האספקה ​​בין האלקטרודה הנפוצה ואלקטרודה השער עם משותף כקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיבור שני אנודות איטו לחוטים שמחוברים למתג המאפשר בחירה של אחד האנודה או שניהם אנודות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את היציאה של המתג לקלט של יחידת מידת המקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הקרקע של שקילת משקל הג המקוריחידת יור לאלקטרודה הנפוצה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד מאפייני IV של המכשיר על ידי חזרה על השלבים לעולים V השער הבאים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר V שער לערך הבא, החל מV שער = 0 V לV שער = 2 V במרווחים של 0.25 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה 5 דקות או עד נוכחי השער הוא התייצב. באופן אידיאלי, נוכחי השער צריך לייצב סביב 10s של nanoamperes. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המתג לשני תת-תאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתוח את תריס המנורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל לטאטא מתח על יחידת מידת המקור מוולט -1 ל+1 וולט בכ -100 מרווחים או יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל לטאטא מתח מ+1 וולט ל -1 וולט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את תריס המנורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מטאטא המתח שוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המתג למשנה התא הקדמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלבים 4.3.4 ל4.3.8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המתג למשנה התא האחורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלבים 4.3.4 ל4.3.8. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב פרמטרים מכשיר. &lt;ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא מזרם הקצר (J SC) של כל תת-תא בכל V שער על ידי מציאת הנוכחית המיוצר על ידי המכשיר בעת המתח על פני תת-התא הוא 0 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את מתח המעגל הפתוח (OC V) של כל תת-תא בכל V שער על ידי מציאת המתח המיוצר על ידי המכשיר בעת הנוכחי דרך תת-התא הוא 0 א </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את כוח התפוקה מקסימלית מהתא הסולרי על ידי הכפלת כל ערך מתח עם כל ערך נוכחי ובחירת הערך המרבי (השלילי ביותר). זאת בהנחה שאחד מודד זרם שלילי כשוטפת-תמונה שנוצרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את יעילות המרת הכח (η) על ידי חלוקת הכח המרבי על ידי כוח קלט האור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את גורם המילוי (FF) על ידי חלוקת הכח המרבי על ידי המוצר של SC J וOC V. </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.

התוצאות מדגישות כמה שיקולים בעת תכנון תאים סולריים טנדם המקביל. יש לציין, אם אחד ממשנה התאים מציג ביצועים גרועים, ביצועים מקביל בהושפעו לרעה. התוצאות מראות שיש שתי השפעות עיקריות. אם תת-תא אחד הוא לקצר, למשל, מציג התנהגות ohmic, T FF לא יהיה גבוה יותר מאשר FF של תת-...

מוליכים למחצה פולימרים הם פוטו האורגני חומרים (OPV) המובילים עקב גבוהות ספיגות, מאפייני תחבורה טובים, גמישות, ותאימות עם מצעים רגישים לטמפרטורה. יעילות המרת כוח OPV מכשיר, η, קפצה באופן משמעותי בשנים האחרונות, עם יעילות תא בודדת גבוהה ככל 9.1% 1, מה שהופך אותם בטכנולוגית אנרגיה בת-קיימא יותר ויותר. למרות השיפורים בη, עוביים הדקים אופטימליים הפעילים השכבה של המכשירים להגביל קליטת אור ולעכב ייצור אמין. בנוסף, רוחב הספקטרום של אור קליטה של ​​כל פולימר מוגבל בהשוואה לחומרים אי-אורגניים. פולימרים זיווג של שונה רגישות ספקטרלית עוקף את הקשיים הללו, מה שהופך את ארכיטקטורות טנדם 2 חדשנות הכרחית. מכשירי טנדם הסדרה הם הארכיטקטורה בד בבד הנפוצה ביותר. בעיצוב זה, materi העברת אלקטרוניםאל, שכבת רקומבינציה מתכתית אופציונלית, ושכבת תעבורת חור לחבר את שתי שכבות photoactive עצמאיות שנקראו תת-תאים. קישור תת-תאים בתצורת סדרה מגדיל את מתח המעגל הפתוח של מכשיר שילוב. חלק מהקבוצות היו הצלחה עם שכבות תחבורה מסוממת degenerately 3 - 5, אבל יותר קבוצות השתמשו בחלקיקים של זהב או כסף כדי לסייע רקומבינציה של חורים ואלקטרונים בinterlayer 6,7. בניגוד לכך, בשורה העורפית במקביל דורשת אלקטרודה מוליכות גבוהות, או האנודה או קתודה, שהצטרפה שתי שכבות פעילה. Interlayer חייב להיות שקוף מאוד, אשר מגביל interlayers טנדם סדרה המכיל חלקיקי מתכת, ועוד יותר מכך לinterlayers טנדם המקביל מורכב מאלקטרודות מתכת דקות, רציפות. צינורות פחמן גיליונות (CNT) להראות שקיפות גבוהה יותר משכבות מתכת. אז מכון ננוטק, בשיתוף עם האוניברסיטה שימאנה, יש introduced את הרעיון של שימוש כמו האלקטרודה interlayer במכשירי מונוליטי, מקבילים מקביל 8. מאמצים קודמים בהשתתפות מכשירי מונוליטי, מקבילים, OPV בד בבד עם גיליונות CNT מתפקדים כאנודות interlayer 8,9. שיטות אלו דורשות טיפול מיוחד כדי למנוע shorting של תא אחד או שניהם או שכבות שקדמו מזיקות בעת הפקדת שכבות מאוחרות יותר. השיטה החדשה שתוארה במאמר זה מקלה על ייצור על ידי הצבת אלקטרודה CNT על גבי השכבות הפעילים פולימריים של שני תאים בודדים, ולאחר מכן למינציה שני המכשירים נפרדים יחד כפי שמוצג באיור 1. שיטה זו ראויה לציון כמכשיר, כולל מיזוג קתודת CNT -stable, יכולה להיות מפוברקת לחלוטין בתנאי סביבה המעסיקה רק עיבוד יבש ופתרון. גיליונות CNT אינם קתודות טובות מיסודם, כפי שהם דורשים סימום מסוג n כדי להקטין את פונקצית העבודה כדי לאסוף את אלקטרונים מאזור photoactiveשל תאים סולריים 10. שכבה כפולה חשמלית לחייב באלקטרוליט, כגון נוזל יוני, יכולה לשמש כדי להעביר את פונקצית העבודה של CNT אלקטרודות 11-14. כפי שתואר במאמר הקודם 15 ומתוארים באיור 2, כאשר מתח השער (V השער) הוא עולה, פונקצית העבודה של האלקטרודה הנפוצה CNT הוא ירד, יצירת הסימטריה אלקטרודה. זה מונע אוסף חור מהתורם של OPV לטובת איסוף אלקטרונים מacceptor של OPV, וההתקנים מפעילים את, משתנים מפוטורזיסטור יעיל לפוטודיודה 15 התנהגות. כמו כן יש לציין כי האנרגיה המשמשת להטענת המכשיר והכוח איבד בשל זרמי זליגת שער בהשוואה של מה בכך לכח שנוצר על ידי התא הסולרי 15. gating היוני של אלקטרודות CNT יש השפעה גדולה על תפקוד העבודה בשל הצפיפות הנמוכה של מדינות וגבוהותשטח פן יחס נפח באלקטרודות CNT. שיטות דומות שימשו כדי לשפר את המחסום שוטקי על הממשק של ה- CNT עם n-Si 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.

מכשיר בד בבד נוצר מפולימרים שונים, פולימרים במיוחד של פערי להקה שונים באופן משמעותי, הוא עניין מעשי כמו התקנים אלה יכולים לספוג את טווח הספקטרום הגדול של אור. במבנה התקן זה, תת-תא PTB7 הוא חזרה התא וP3HT הוא תת-התא הקדמי. זה נועד לקלוט את הכמות הגדולה ביותר של אור כמשנת תא P3H...

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.

שיטת אמביינט לייצור ionically המגודר פחמן Nanotube הנפוץ קטודה בתאים סולריים האורגנית טנדם

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.

שליטה על גודל, צורה ויציבות של פולימרים מולקולריים במים

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.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

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.

חמצון ואבק יבש חישול טיפולים לכוונון מאפייני ההרטבה של מערכי פחמן

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.

סינתזה וFunctionalization גביעי Nanotube פחמן חנקן מסומם עם חלקיקי זהב כפקקים

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.

באמצעות נויטרונים ספין הד נפתרה שכיחות מרעה פיזור לחקור חומרים אורגניים תאים סולאריים

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.

המצאה של טמפרטורה נמוכה חיבורים אנכיים-צינורות פחמן תואם עם סמיקונדקטור טכנולוגיה

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.

כימות של ריכוזי מימן שכבות חיצוניות ואת ממשק חומרים בתפזורת באמצעות פרופיל עומק עם ניתוח תגובה גרעיני

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%.

דפוס דיגיטלי של טיטניום דו-חמצני עבור לצבוע תאים סולריים רגישים

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.

בקרת מורפולוגיה עבור תאים סולריים מילוי heterojunction אורגני-אורגניים להדפסה מלא מבוסס על מולקולה פולימרית Ti-alkoxide ו מוליכים למחצה

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.

כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

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