This work was supported by Polymer-Based Materials for Harvesting Solar Energy (PHaSE), an Energy Frontier Research Center funded by the U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences under award number DE-SC0001087 and the U.S. Office of Naval Research under contract N00014-15-1-2244. Portions of this research were carried out at beamline 7.3.3 and 11.0.1.2 at the Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory, which was supported by the DOE, Office of Science, and Office of Basic Energy Sciences.

1. Foton-aktif karışım Mürekkep hazırlanması <ol><li> DPPBT polimerin 10 mg ve PC 71 BM malzeme 10 mg (Şekil 1 &#39;de gösterilen kimyasal yapılar) tartılır. Bir 4 mL cam şişede karıştırın. </li><li> 1.5 mi kloroform ve karışım içine 1,2-diklorobenzen 75 ul ekle. </li><li> , Şişenin içine küçük bir karıştırma çubuğu koyun bir politetrafloroetilen (PTFE) kapaklı şişeyi kapatın ve sıcak bir plaka şişeyi aktarın. de ~ 400 rpm ve sıcaklık ~ 50 ° C sıcaklıkta gece boyunca kullanımdan önce karıştırılır. </li></ol> 2. İTO ve Gofret Yüzey Temizleme ve Hazırlama <ol><li> Yük Teflon temizleme rafa indiyum (yarım ITO kaldırılmış ile 3 inç 1 inç) kalay oksit (ITO) cam alt tabaka veya silikon gofret önceden desenli ve bir cam kap (Şekil 2) içine rafa koymak. Cam kap içine (300 mi,% 1 deterjanı çözelti) inceltilmiş deterjan çözeltisi ilave edin ve 15 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır sonikatör ve içine cam kap koydu.</li><li> deterjan çıkarın ve deiyonize (DI) su birkaç kez ile İTO cam durulayın. Daha sonra kap içine, 300 ml distile su ekleyin ve 15 dakika daha sonikatör içine cam kap koydu. </li><li> kap içindeki suyu. kap içine 300 ml aseton ekleyin ve 15 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır. </li><li> aseton çıkarın. Cam kap içine 300 ml 2-isopranol ekleyin ve daha sonra 15 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır. </li><li> temizlik bir fırın içine raf taşıyın. 100 ° C&#39;ye kadar fırın sıcaklığını ayarlayın ve İTO cam tamamen kuruyuncaya kadar 3-5 saat bekleyin. </li><li> temizlenen yüzeyler çıkar. UV-ozon temizleyici veya oksijen plazma temizleyici içine aktarabilirsiniz. üreticinin protokolüne uygun olarak ~ 15 dakika için bunları temizlemek için yüksek enerjili UV ozon veya bir plazmanın kullanımıdır. </li><li> Bir spin-kaplayıcı üzerine temizlenmiş substrat koymak 150 ul poli (3,4-etilendioksitiyofen) polistiren sülfonat ekleyin (PEDOT: PSS) kaplamak için 3,000 rpm&#39;de temizlenmiş tabaka üzerine çözüm ve spin ceketBir ~ 30 nm kalınlığında PEDOT: PSS (PEDOT: 4083 PSS) İTO cam ya da silikon ya gofret üzerine ince bir film. </li><li> Spin kaplı yüzeylerde çıkar. 15 dakika boyunca 150 ° C&#39;de bir ısıtma plakası ve tavlama üzerine, taze, kaplanmış alt tabakaların aktarın. </li></ol> 3. Aktif Tabaka baskı <ol><li> Yük substrat. Mini yuva kalıp kaplayıcı taban plakası üzerine PSS kaplı İTO yüzey: Pedot koyun. sıkıca alt tabakayı tutmak için slot kalıp kaplayıcı vakum aynasının bağlı olan vakum pompası açın. (Şekil 3 farklı bileşenleri bulmak için bkz.) </li><li> Sağ yazıcı kafa altına koymak için substratın konumunu ayarlayın. Bu alt tabaka plaka altında lineer manipülatör kullanılarak yapılabilir. </li><li> baskı kafasını tutan 2-D devirme manipülatör kullanarak devirme kafasını ayarlayın. Baş dikey yüklenen alt tabaka üstünde duruyor emin olun. Bu süreçte unutmayın, baskı kafası substra yakın düşürülebilirte. Baş eğik olup olmadığını göstermek için baskı kafası ve alt tabaka arasındaki boşluğu kullanın. Bir gofret substrat kullanıldığında baskı kafasının küçük bir görüntü görünecektir ve eğilmesini kontrol etmek çok daha kolay olacaktır çünkü bu, son derece yararlı olacaktır. </li><li> Dinle sıfıra head-to-substrat mesafe. Dikey motor bir kuvvet sensörü ile birleştirilir. baskı kafası yüzen olduğunda, sabit bir kuvvet okuma (kafa baskı ve manipülatör meclisleri devirme ağırlığından) elde edilecektir. Yazıcı kafası alt tabakayı dokunduğunda, okuma sıfır pozisyonunu işaretleme, azaltacaktır. Adım mesafe ayarı için Şekil 4&#39;e bakınız. mesafe ayarlama jog modunu kullanın. NOT: Dikey manipülatör öteleme plaka yaylar kullanarak tabanına bağlı ve yay sabiti biraz değişir. kuvvet sensörü Böylece küçük değişiklikler deney sırasında kaçınılmazdır. </li><li> Denemeyi çalıştırmak için bir baş-to-substrat değerini ayarlayın. Bu deneyde, set100 um boşluğu substrat kafa. </li><li> yazdırmak için kullanılacak doğrusal öteleme sahne motoru ayarlayın. başlangıç ​​noktası ve bitiş noktası bulun. Bu değerleri kaydedin. doğrusal motorun hareket mesafesi 100 mm&#39;dir. Burada, başlangıç ​​noktası olarak 10 mm motorunun konumunu ve bitiş noktası olarak 80 mm Motor konumunu ayarlayın. </li><li> Yazılım Arayüz (Şekil 4b) kontrol motoru kullanılarak 10 mm / sn baskı hızı ayarlayın. 100 m / sn motor hızlanma hızını ayarlayın. <ol><li> Motor düzgün çalışmıyor veya yazılım bir hata varsa, yazılımı yeniden başlatın ve yazılım arayüzü sonra &quot;ev&quot; &quot;etkinleştirmek&quot; linkine tıklayın ve lütfen. işlemi baskı sırasında, baskı kafası sabit kalır ve alt tabaka çözüm dağıtmak ve endüstriyel baskı işlemi taklit etmek için hareket ettiğini unutmayın. </li></ol></li><li> Yük DPPBT: PCBM çözeltisi (oda sıcaklığı), 1 ml şırınga içinde ve yuvaya bağlı bir şırınga pompası şırınga monteYazıcıyı ölmektedir. Yazılım (şırınga çapı ve çözüm besleme hızı, 0.3 ml / bu durumda dak) kontrolünde baskı parametrelerini ayarlayın. </li><li> Baskı deneyini başlatın. <ol><li> yazılım kontrolünde pozisyon penceresindeki başlangıç ​​noktası konumunu yazarak başlangıç ​​noktasına substrat taşıyın. Daha fazla bilgi için bkz Şekil 4C. </li><li> şırınga pompası yazılımı başlangıç ​​tıklayarak yuva pafta kafası içine çözüm pompa başlayın. Seçenek olarak ise, el şırınga pompası yapmaktadır. Her bir kaplama için, çözeltinin yaklaşık ~ 100 ul kullanılacaktır. Normalde, ilk kez baskı için 300 ul çözüm kullanmak ve tekrarlanan baskı için ~ 100 ul çözümü kullanın. </li><li> Hızla çözüm baskı kafasından çıkan başladığında translasyonel motoru başlatmak ve alt tabaka uç konuma hareket edecektir. Bu önemli bir adım olduğunu lütfen unutmayınız. Motor mov başlatmak için Enter pozisyon penceresine konumu biten translasyonel motoru preload ve tıklayınası,. </li><li> şırınga pompası durdurun ve dikey motoru kullanarak baskı kafasını kaldırın. kapalı vakum açın ve taban plakası kapalı alt tabakayı alır. Bu baskı kafası ölü hacim 250 ul ve böylece ilk defa dolum çözümün 250&#39;den fazla ul süreceğini unutmayın. </li><li> kalan solventin çıkması için 3-5 saat boyunca vakumlu bir fırında baskılı alt tabaka yükleyin. </li><li> baskı kafası altında Petri kabı koyun. kafasını temizlemek için baskı kafası içine 10 ml kloroform Pompa. Petri kabı ile kirlenmiş kloroform çözeltisi toplayın. temizleme solüsyonu pompalama sırasında baskı kafasını temizlemek için pamuklu çubuklarla kullanın. Her kaplama çalıştırdıktan sonra, farklı bir çözüm kullanıldığında, özellikle baskı kafasını temizleyin. NOT: DPPBT: PCBM çözüm koyu yeşil bir renk gösterir. Temizleme işlemi tamamlandığında, renk, çözücü görülebilir. </li></ol></li></ol> 4. Katot Elektrot Biriktirme <ol><li> YükGölge maskeleri üzerine aktif bir tabaka kaplanmış alt tabaka (Şekil 5) ve buharlaştırma odasına maske takın. </li><li> Elektrot Çıtçıt (Şekil 6a) arasında iki termal buharlaşma tekneler koyun. LiF tuz ile bir tekne (zar zor kapsayan tekne, ~ 0.2 g) ve alüminyum metal bir tekne (4 granüller) yükleyin. </li><li> Buharlaştırma odasını kapatın ve yaklaşık 2 x 10 -6 Torr buharlaştırma odasını aşağı pompa. </li><li> alüminyum, 100 nm, ardından LiF 1 nm biriktirilmesi için bölme ayarlayın. Geçerli durumda, LiF birikimi% 20 güç kullanımı ve Al birikimi için% 26 güç kullanmak. Bu çalışmada kullanılan sistemin evaporatör kontrol arayüzü Şekil 6b&#39;de gösterilmektedir. </li><li> tahliye pompaları durdurun ve azot gazı ile odasını doldurun. basıncı atmosfer basıncına döndüğünde, yüzeyler çıkar. </li></ol> 5. Fotovoltaik Performans Ölçümü <ol><li> yarım bir cam slayt hazırlayınCihaz üretiminde kullanılan İTO cam genişliği. Bir torpido gözünde bu adımı gerçekleştirin. Cam alt tabakanın bir tarafına epoksi yapıştırıcı yapıştırın ve epoksi yapıştırıcı kaplı cam lam (Numune aygıtın Şekil 11) kullanarak aygıt alanı kapsamaktadır. epoksi kürünü tamamladıktan sonra cihaz tamamen kapalı olacaktır. </li><li> Güneş simülasyon lambasını başlatın ve 100 mW / cm 2 ile 1.5 radyasyon AM ayarlanır. ölçümden önce yaklaşık 15 dakika lambayı stabilize. Şekil 7&#39;de gösterilen bu çalışmada kullanılan fotovoltaik ölçüm sistemidir. </li><li> alet önerilen mesafeden güneş simülatörü altında cihazı monte edin. anot ve ölçüm devresine katot bağlayın. Üreticinin protokolü kullanılarak bir elektrik multimetre kullanılarak bir akım-gerilim eğrisinin kaydedin. </li><li> aşağıdaki gibi cihazın performansını belirler: J sc: kısa devre akımı, bir güneş pili cihazın sağlayabileceği maksimum akım; V oc </sub&gt;: Açık devre gerilimi, bir güneş pili cihazın sağlayabileceği maksimum gerilim; FF: faktörü, J sc * V oc bölü IV eğrisinin maksimum alanı doldurmak; PCE: Güç dönüşüm verimliliği, J sc * V oc * FF / (100mW / cm2). </li></ol> 6. Sinkrotron X-ışını Ölçümü <ol><li> X-ışını ölçümünde hava saçılmasını bastırmak için bir helyum kutusu ayarlayın. helyum kutunun içine mini-slot kalıp kaplayıcı monte edin. İleri ışık kaynağı bir helyum kutusu kullanılarak Geliş X-ışını kırınım deneyleri deney kurulumu, Şekil 8&#39;de gösterilmektedir. </li><li> Çözücü buharlaştırma üzerinde kalınlık değişimini izlemek için baskı makinesi üzerine bir optik interferometre monte edin. Bu deneyde, (örneğin, Filmetrix F20), bir UVX modelini kullanır. Bu deneyde kullanılan malzemeler 300-900 nm dalga boyundaki güçlü ışık emme var. <ol><li> optik interferometre kaynağı lambası inci kullanınde malzeme emme önler. Bu deneyde bir 1,100-1,700 nm dalga boyu lamba kullanın. operasyon prosedürleri takip deneyden önce enstrüman ön kalibre. </li></ol></li><li> Yazıcının substrat tutucu üzerine PSS kaplı gofret substrat ve adım 3,2-3,5 aşağıdaki baş ve alt tabaka konumunu ayarlamak: Pedot koyun. Vakum pompası açın ve gofret substrat sıkıca alt tabaka sahibine sopalarla emin olun. </li><li> havayı çıkarmak için helyum kutusunu temizleyin. lambda sensörü ile kontrol edilebilir en az 0.3 hac% olmalıdır oksijen seviyesini edin. </li><li> X-ışını substrat (baskıda son konum) üzerine vuran pozisyonda alt tabakayı hizalayın ve geliş açısı, bu durumda 0.16 ° ayarlayın. kiriş-line protokolüne göre hizalayın. </li><li> X-ışını maruz kalma süresi ve veri toplama yöntemi olarak ayarlayın. Burada, 2 pozlama süresi olarak sn ve gecikme süresi 3 saniye ardından kullanmak (sunucu ışın zarar görmemesi için). Böylece her deney süresi olacak5 sn. 100 tekrarlar sürekli bir kuyruk yürütmek; böylece 100 fotoğraf çekmek. </li><li> Denemeyi adlandırın ve deneysel dosyaları kaydetmek için veri yolunu seçin. Yukarıda belirtilen ayarları kolayca bulunabilir Gelişmiş Işık Kaynağı beamline 7.3.3 kullanıcı arayüzü Şekil 9&#39;da gösterilmektedir. </li><li> Motor kontrol yazılımı başlangıç ​​konumunu girerek başlangıç ​​konumuna alt tabakayı hareket ettirin. X-ışını deklanşör başlatın ve dedektör sürekli kırılma / saçılma sinyalleri kaydeder. </li><li> Baskı kafasının içine çözümü beslemek için şırınga pompası başlatın. Çözelti (bir güvenlik kamerası tarafından izlenir) baskı kafasından çıkarmak başladığında, hızlı yazdırma işlemini başlatmak. NOT: Önceden seçilmiş ölçüm pozisyonu ulaşıldığında, 2-D Dedektör çözeltisinden saçılma sinyalini yakalayacaktır. Film kalınlığı interferometre tarafından izlenecektir. Böylece ince film morfolojisi evrim kaydedilecektir. </li><li> Yazıcıyı kaldırınBaş ve deney bittiğinde kafasını temizleyin. </li></ol>

<ol>
	<li>Brabec, C. J., 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=Polymer-Fullerene+Bulk-Heterojunction+Solar+Cells.">Polymer-Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells.</a> Adv. Mater. 22 (34), 3839-3856 (2010).</li><li>Thompson, B. C., Fr&#233;chet, J. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-Fullerene+Composite+Solar+Cells.">Polymer-Fullerene Composite Solar Cells.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 47 (1), 58-77 (2008).</li><li>G&#252;nes, S., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymer-Based+Organic+Solar+Cells.">Conjugated Polymer-Based Organic Solar Cells.</a> Chem. Rev. 107 (4), 1324-1338 (2007).</li><li>Krebs, F. C., 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=The+OE-A+OPV+demonstrator+anno+domini+2011.">The OE-A OPV demonstrator anno domini 2011.</a> Energy Environ. Sci. 4 (10), 4116 (2011).</li><li>Krebs, F. C., Tromholt, T., J&#248;rgensen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upscaling+of+polymer+solar+cell+fabrication+using+full+roll-to-roll+processing.">Upscaling of polymer solar cell fabrication using full roll-to-roll processing.</a> Nanoscale. 2 (6), 873 (2010).</li><li>Liu, F., Gu, Y., Jung, J. W., Jo, W. H., Russell, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+morphology+of+polymer-based+photovoltaics.">On the morphology of polymer-based photovoltaics.</a> J. Polym. Sci. Polym. Phy. 50 (15), 1018-1044 (2012).</li><li>Liu, F., 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=Characterization+of+the+morphology+of+solution-processed+bulk+heterojunction+organic+photovoltaics.">Characterization of the morphology of solution-processed bulk heterojunction organic photovoltaics.</a> Prog. Polym. Sci. 38 (12), 1990-2052 (2013).</li><li>Schmidt-Hansberg, B., 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=In+situ+monitoring+the+drying+kinetics+of+knife+coated+polymer-fullerene+films+for+organic+solar+cells.">In situ monitoring the drying kinetics of knife coated polymer-fullerene films for organic solar cells.</a> J. appl. phys. 106 (12), 124501 (2009).</li><li>Pearson, A. J., Wang, T., Lidzey, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+dynamic+measurements+in+correlating+structure+with+optoelectronic+properties+in+polymer+fullerene+bulk-heterojunction+solar+cells.">The role of dynamic measurements in correlating structure with optoelectronic properties in polymer fullerene bulk-heterojunction solar cells.</a> Rep. Prog. Phys. 76 (2), 022501 (2013).</li><li>Treat, N. D., 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=Interdiffusion+of+PCBM+and+P3HT+Reveals+Miscibility+in+a+Photovoltaically+Active+Blend.">Interdiffusion of PCBM and P3HT Reveals Miscibility in a Photovoltaically Active Blend.</a> Adv. Energy Mater. 1 (1), 82-89 (2010).</li><li>Collins, B. A., 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=Molecular+Miscibility+of+Polymer-Fullerene+Blends.">Molecular Miscibility of Polymer-Fullerene Blends.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1 (21), 3160-3166 (2010).</li><li>Chen, D., Liu, F., Wang, C., Nakahara, A., Russell, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bulk+Heterojunction+Photovoltaic+Active+Layers+via+Bilayer+Interdiffusion.">Bulk Heterojunction Photovoltaic Active Layers via Bilayer Interdiffusion.</a> Nano Lett. 11 (5), 2071-2078 (2011).</li><li>Gu, Y., Wang, C., Russell, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Length-Scale+Morphologies+in+PCPDTBT/PCBM+Bulk-Heterojunction+Solar+Cells.">Multi-Length-Scale Morphologies in PCPDTBT/PCBM Bulk-Heterojunction Solar Cells.</a> Adv. Energy Mater. 2 (6), 683-690 (2012).</li><li>Perez, L. A., 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=Solvent+Additive+Effects+on+Small+Molecule+Crystallization+in+Bulk+Heterojunction+Solar+Cells+Probed+During+Spin+Casting.">Solvent Additive Effects on Small Molecule Crystallization in Bulk Heterojunction Solar Cells Probed During Spin Casting.</a> Adv. Mater. 25 (44), 6380-6384 (2013).</li><li>Lee, J. K., 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=Processing+Additives+for+Improved+Efficiency+from+Bulk+Heterojunction+Solar+Cells.">Processing Additives for Improved Efficiency from Bulk Heterojunction Solar Cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 130 (11), 3619-3623 (2008).</li><li>Shin, N., Richter, L. J., Herzing, A. A., Kline, R. J., DeLongchamp, D. 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+Processing+Additives+on+the+Solidification+of+Blade-Coated+Polymer/Fullerene+Blend+Films+via+In-Situ+Structure+Measurements.">Effect of Processing Additives on the Solidification of Blade-Coated Polymer/Fullerene Blend Films via In-Situ Structure Measurements.</a> Adv. Energy Mater. 3 (7), 938-948 (2013).</li><li>S&#0248;dergaard, R., H&#246;sel, M., Angmo, D., Larsen-Olsen, T. T., Krebs, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roll-to-roll+fabrication+of+polymer+solar+cells.">Roll-to-roll fabrication of polymer solar cells.</a> Mater. Today. 15 (1-2), 36-49 (2012).</li><li>Liu, F., 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+Polymer+Solar+Cells+Based+on+a+Low+Bandgap+Semi-crystalline+DPP+Polymer-PCBM+Blends.">Efficient Polymer Solar Cells Based on a Low Bandgap Semi-crystalline DPP Polymer-PCBM Blends.</a> Adv. Mater. 24 (29), 3947-3951 (2012).</li><li>Liu, F., 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=Relating+Chemical+Structure+to+Device+Performance+via+Morphology+Control+in+Diketopyrrolopyrrole-Based+Low+Band+Gap+Polymers.">Relating Chemical Structure to Device Performance via Morphology Control in Diketopyrrolopyrrole-Based Low Band Gap Polymers.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (51), 19248-19259 (2013).</li><li>Liu, F., 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=Fast+Printing+and+In+Situ+Morphology+Observation+of+Organic+Photovoltaics+Using+Slot-Die+Coating.">Fast Printing and In Situ Morphology Observation of Organic Photovoltaics Using Slot-Die Coating.</a> Adv. Mater. 27 (5), 886-891 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Burada anlatılan yöntem kolayca sanayi üretiminde yukarı ölçeklendirilebilir bir film hazırlama yöntemi geliştirmeye odaklanmaktadır. İnce film baskı ve sinkrotron morfolojisi karakterizasyonu protokolü ile en kritik adımlar vardır. Bir önceki laboratuvar ölçekli OPV araştırmada, spin kaplama ince film cihazları imal etmek baskın yöntem olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu işlem endüstriyel tabanlı roll-to-roll imalat oldukça farklıdır BHJ çözüm yaymak için yüksek santrifüj kuvveti kul...

Organik fotovoltaik (OPV) yakın gelecekte düşük maliyetli yenilenebilir enerji üretmek için umut vaat eden bir teknolojidir. 1, 2, 3 muazzam çabalar foto-aktif polimerleri geliştirmek ve yüksek verimlilik cihazları imal yapılmıştır. Bugüne kadar, tek katmanlı OPV cihazlar&gt;% 10 güç dönüşüm verimliliği (PCE) elde ettik. Bu verimi büyük boyutlu ölçekli cihazlara laboratuvar ölçekli filmi oluşturmak için Spin kaplama kullanan cihazlarda ve çeviri üzerinde elde edilmiştir PCE önemli azalmalar ile dolu olmuştur. Endüstri içinde 4, 5, roll-to-roll (R2R) göre ince film kaplama, özellikle çözücü uzaklaştırılarak oranında, tipik laboratuar ölçekli işlemler oldukça farklıdır, iletken alt-tabakalar üzerinde foton aktif ince filmler oluşturmak için kullanılır. morfolojileri ki çünkü bu çok önemlidirnetically faz ayrılması, sipariş, yönlendirme ve çözücü buharlaştırma dahil olmak üzere birden kinetik süreçler arasındaki etkileşimden kaynaklanan tuzak. 6, 7 Bu kinetik tuzağa morfoloji olsa da, büyük ölçüde güneş pili cihazların performansını belirler. Bu nedenle, kaplama işlemi sırasında morfolojisinin gelişimini anlama performansını optimize etmek için morfoloji manipülasyonu için büyük önem taşımaktadır. morfoloji optimizasyonu çözücü çıkartılır çözelti içinde delik ileten polimer sipariş ile ilişkili kinetiğinin anlaşılması gerekmektedir; 8, 9 fulleren tabanlı elektron iletken ile polimer etkileşimleri miktarının; Morpho oluşturan katkı maddelerinin rol anlama 10, 11, 12logy; 13, 14, 15 ve bir çözücü (ler) ve katkı maddelerinin buharlaştırılması nispi oranları dengelenmesi. 16 endüstri uygulaması ortamda aktif katmanda kantitatif morfoloji evrimini karakterize için bir meydan okuma olmuştur. Roll-to-roll işleme büyük ölçekli OPV cihazların imalatı için çalışılmıştır. 4, 17 Bununla birlikte, bu çalışmalar etkili çalışmaları ticari olarak temin edilebilir polimerler için sınırlayıcı, malzeme büyük miktarlarda kullanıldığı bir üretim ortamında yapıldı. Bu yazıda, bir mini-slot kalıp kaplama sistemini kullanarak OPV cihazları imalatı teknik detayları gösterilmiştir. Böyle film kurutma kinetik ve film kalınlığı kontrolü gibi Kaplama parametreler doğrudan sanayi fa ilgili bu çalışmayı yaparak, büyük ölçekli işlemlere uygulanabiliryağlanmalarına. Bunun yanı sıra, malzemenin çok az miktarda yeni sentetik malzemeler, bu işlem uygulanır hale mini yuva kalıp kaplama deneyde kullanılır. tasarımda, bu mini-slot kalıp kaplayıcı synchrotron uç istasyonları monte ve evrim gerçek zamanlı çalışmaları etkinleştirmek için kullanılabilir ve böylece insidansı küçük açı X-ışını saçılması (GISAXS) ve X-ışını kırınımı (GIXD) otlatma olabilir uzunluğu, geniş bir aralıkta morfolojisinin işlem koşulları kümesi altında film kurutma işleminin farklı safhalarında ölçekler. Bu çalışmalardan elde edilen bilgiler doğrudan endüstriyel üretim ayarına aktarılır. Kullanılan malzemelerin az miktarda foto-aktif madde ve çeşitli işlem koşullarında bunların karışımları, çok sayıda hızlı bir tarama sağlar. Düşük bant eşlenik polimer bazlı yarı kristalimsi diketopirrolopirrol ve quaterthiophene (DPPBT) modeli verici madde olarak kullanılan ve (6,6) -fenil C71-butyri olduğuasit metil ester (PC 71 BM), elektronik alıcı olarak kullanılır. 18, 19 O DPPBT önceki çalışmalarda gösterilmiştir: çözücü olarak kloroform kullanılarak zaman PC 71 BM karışımları büyük boy faz ayrılması oluşturmaktadır. Bir kloroform: 1,2-diklorobenzen solvent karışımı faz ayrılması boyutunu azaltmak ve böylece cihazın performansını artırabilirsiniz. Solvent kurutma işlemi sırasında morfoloji oluşumu sıklığı X-ışını kırınımı ve saçılma otlayan in situ incelenmiştir. Güneş hücre cihazlar mini-slot kalıp kaplayıcı fabrikasyon cihazlar kaplama dönmeye benzer iyi solvent karışımı koşulları, 20 kullanılarak 5,2 ortalama% PCE gösterdi kullanılarak imal. mini-slot kalıp kaplayıcı bir endüstriyel rel bu malzemelerin tahmin canlılığı bir boşluğu dolduran, bir sanayi süreci taklit eden bir araştırma laboratuvarı ortamında güneş pili cihazları imal yeni bir rota açıyorteknisyenleri tarafından, geçerli ayarı.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="787">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">PC71BM</td>
			<td style="width:263px;">Nano-C Inc</td>
			<td style="width:184px;">nano-c-PCBM-SF</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">DPPBT</td>
			<td style="width:263px;">The University of Massachusetts</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">PEDOT:PSS</td>
			<td style="width:263px;">Heraeus</td>
			<td style="width:184px;">P VP Al 4083</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Mucasol Liquid Cleaner</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">Z637181</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Acetone</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">270725</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Isopropyl Alcohol</td>
			<td style="width:263px;">BDH</td>
			<td style="width:184px;">BDH1133</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Chloroform</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">372978&#160;</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">1,2-diChlorobenzene</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">240664</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Lithium fluoride</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">669431</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Aluminum</td>
			<td style="width:263px;">Kurt Lesker</td>
			<td style="width:184px;">EVMAL50QXHD</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Glass vials</td>
			<td style="width:263px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:184px;">03-391-7B</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:263px;">Cleanosonic</td>
			<td style="width:184px;">Branson 2800</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Oven</td>
			<td style="width:263px;">WVR</td>
			<td style="width:184px;">414005-118</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Cleaning Rack</td>
			<td style="width:263px;">Lawrence Berkeley National Lab</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Shadow Mask</td>
			<td style="width:263px;">Lawrence Berkeley National Lab</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">UV-Ozone Cleaner</td>
			<td style="width:263px;">UVOCS INC</td>
			<td style="width:184px;">T16X16 OES</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Glove Box</td>
			<td style="width:263px;">MBraun</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Evaporator</td>
			<td style="width:263px;">MBraun</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Slot Die Coater</td>
			<td style="width:263px;">Jema Science Inc</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Solar Simulator</td>
			<td style="width:263px;">Newport</td>
			<td style="width:184px;">Class ABB</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Spin Coater</td>
			<td style="width:263px;">SCS Equipment</td>
			<td style="width:184px;">SCS G3</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Hot Plate</td>
			<td style="width:263px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:184px;">SP131015Q</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">X-ray Measurement</td>
			<td style="width:263px;">Lawrence Berkeley National Lab</td>
			<td style="width:184px;">Beamline 7.3.3</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

printing fabrication of bulk heterojunction solar cells and in situ morphology characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Şekil 3&#39;de gösterilen mini yuva kalıp kaplama sistemidir. Bu bir kaplama makinesi, bir şırınga pompası ve bir merkezi kontrol kutusu oluşur. kaplama makinesi yuvası pafta kafası, bir yatay öteleme aşaması ve bir dikey öteleme aşamada yapılır parçası vardır. yuva pafta kafası, bir 2-D devirme manipülatör boyunca dikey bir translasyon motor tabanına monte edilir. Şekil 10a 2-D devirme manipülatör vurgulanır hangi baskı kafa...

Watch this Scientific Journal Video about Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization at JoVE.com

Toplu Heteroeklemli Güneş Pillerinin Baskı İmalatı ve Yerinde Morfoloji Karakterizasyonu | Mühendislik | Video

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Burada, bir mini-slot kalıp kaplayıcı ve sinkrotron saçılma teknikleri kullanılarak ilgili in-line yapı karakterizasyonu kullanarak organik ince film güneş pilleri imal etmek bir protokol mevcut.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

printing-fabrication-bulk-heterojunction-solar-cells-situ-morphology

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Biology

Engineering

Cellular Processes

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Photosynthesis

SCIENTISTS IN ACTION

10.2K Görüntüleme.  Lawrence Berkeley National Laboratory.  Burada, bir mini-slot kalıp kaplayıcı ve sinkrotron saçılma teknikleri kullanılarak ilgili in-line yapı karakterizasyonu kullanarak organik ince film güneş pilleri imal etmek bir protokol mevcut. 

Video: Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Metamaterials (MM), artificial materials engineered to have properties that may not be found in nature, have been widely explored since the first theoretical1 and experimental demonstration2 of their unique properties. MMs can provide a highly controllable electromagnetic response, and to date have been demonstrated in every technologically relevant spectral range including the optical3, near IR4, mid IR5 , THz6 , mm-wave7 , microwave8 and radio9 bands. Applications include perfect lenses10, sensors11, telecommunications12, invisibility cloaks13 and filters14,15. We have recently developed single band16, dual band17 and broadband18 THz metamaterial absorber devices capable of greater than 80% absorption at the resonance peak. The concept of a MM absorber is especially important at THz frequencies where it is difficult to find strong frequency selective THz absorbers19. In our MM absorber the THz radiation is absorbed in a thickness of ~ &lambda;/20, overcoming the thickness limitation of traditional quarter wavelength absorbers. MM absorbers naturally lend themselves to THz detection applications, such as thermal sensors, and if integrated with suitable THz sources (e.g. QCLs), could lead to compact, highly sensitive, low cost, real time THz imaging systems.

This protocol outlines the simulation, fabrication and characterization of THz metamaterial absorbers. Such absorbers, when coupled with an appropriate sensor, have applications in THz imaging and spectroscopy.

THz metamalzeme Emiciler Simülasyon, Üretimi ve Karakterizasyonu

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

Mühendislik

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fotonik Kristal Yavaş Işık Dalga Kılavuzları Ve Çürükler Üretimi ve Karakterizasyonu

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Optik Doyurulabilen Geçişler aracılığıyla Desenlendirme - İmalat ve Karakterizasyonu

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must be smaller than the incident wavelength of sound and the width of the fluidic channels are typically tens to hundreds of micrometers across, acoustofluidic devices typically use ultrasonic waves generated from a piezoelectric transducer pulsating at high frequencies (in the megahertz range). At characteristic frequencies that depend on the geometry of the device, it is possible to induce the formation of standing waves that can focus particles along desired fluidic streamlines within a bulk flow. Here, we describe a method for the fabrication of acoustophoretic devices from common materials and clean room equipment. We show representative results for the focusing of particles with positive or negative acoustic contrast factors, which move towards the pressure nodes or antinodes of the standing waves, respectively. These devices offer enormous practical utility for precisely positioning large numbers of microscopic entities (e.g., cells) in stationary or flowing fluids for applications ranging from cytometry to assembly.

Acoustofluidic devices use ultrasonic waves within microfluidic channels to manipulate, concentrate and isolate suspended micro and nanoscopic entities. This protocol describes the fabrication and operation of such a device supporting bulk acoustic standing waves to focus particles in a central streamline without the aid of sheath fluids.

Fabrikasyon ve Acoustofluidic Cihazlarının Çalışma Parçacıkların yoğunlaşırken Sheathless için Toplu Akustik Daimi Dalgalar desteklenmesi

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

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%.

Boya duyarlı güneş pilleri için Titanyum Dioksit Dijital Baskı

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.

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.

Ti-alkoksit ve Yarıiletken Polimer dayanarak Tamamen Yazdırılabilir Organik-İnorganik Toplu heteroeklem Güneş Pilleri için Morfoloji Kontrolü

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

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar cells. In this work, we present high performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime and high crystal quality of epitaxial GaP layers. It is shown that by applying phosphorus (P)-diffusion layers into the Si substrate and a SiNx layer, the Si minority-carrier lifetime can be well-maintained during the GaP growth in the molecular beam epitaxy (MBE). By controlling the growth conditions, the high crystal quality of GaP was grown on the P-rich Si surface. The film quality is characterized by atomic force microscopy and high-resolution x-ray diffraction. In addition, MoOx was implemented as a hole-selective contact that led to a significant increase in the short-circuit current density. The achieved high device performance of the GaP/Si heterojunction solar cells establishes a path for further enhancement of the performance of Si-based photovoltaic devices.

Here, we present a protocol to develop high-performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime.

Yüksek performanslı GaP/Si Heterojunction güneş hücreleri gelişmekte

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar ...