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><tbody><tr><td>PC&lt;sub&gt;71&lt;/sub&gt;BM</td><td>Nano-C Inc</td><td>nano-c-PCBM-SF</td><td></td></tr><tr><td>DPPBT</td><td>The University of Massachusetts</td><td>Custom Made</td><td></td></tr><tr><td>PEDOT:PSS</td><td>Heraeus</td><td>P VP Al 4083</td><td></td></tr><tr><td>Mucasol Liquid Cleaner</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z637181</td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270725</td><td></td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol</td><td>BDH</td><td>BDH1133</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372978&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>1,2-dichlorobenzene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>240664</td><td></td></tr><tr><td>Lithium fluoride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>669431</td><td></td></tr><tr><td>Aluminum</td><td>Kurt Lesker</td><td>EVMAL50QXHD</td><td></td></tr><tr><td>Glass vials</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-391-7B</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic Cleaner</td><td>Cleanosonic</td><td>Branson 2800</td><td></td></tr><tr><td>Oven</td><td>WVR</td><td>414005-118</td><td></td></tr><tr><td>Cleaning Rack</td><td>Lawrence Berkeley National Lab</td><td>Custom Made</td><td></td></tr><tr><td>Shadow Mask</td><td>Lawrence Berkeley National Lab</td><td>Custom Made</td><td></td></tr><tr><td>UV-Ozone Cleaner</td><td>UVOCS INC</td><td>T16X16 OES</td><td></td></tr><tr><td>Glove Box</td><td>MBraun</td><td>Custom Made</td><td></td></tr><tr><td>Evaporator</td><td>MBraun</td><td>Custom Made</td><td></td></tr><tr><td>Slot Die Coater</td><td>Jema Science Inc</td><td>Custom Made</td><td></td></tr><tr><td>Solar Simulator</td><td>Newport</td><td>Class ABB</td><td></td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>SCS Equipment</td><td>SCS G3</td><td></td></tr><tr><td>Hot Plate</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP131015Q</td><td></td></tr><tr><td>X-ray Measurement</td><td>Lawrence Berkeley National Lab</td><td>Beamline 7.3.3</td><td></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

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.

Nötron Spin Echo'nun Kullanılması, Organik Güneş Hücresi Malzemelerini Araştırmak İçin Otlatma İnsidansını Dağıtmayı Çözdü

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

Mühendislik

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

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 ...

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 ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

Tam Çözüm İşlenmiş İnorganik nanokristal Fotovoltaik Cihazlarının İmalatı

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to achieve device efficiencies exceeding other thin film device technologies. Yet, large variations in device efficiency and basic physical properties are reported. This is due to unintentional variations during film processing, which have not been sufficiently investigated so far. We therefore conducted an extensive study of the morphology and electronic structure of a large number of CH3NH3PbI3 perovskite where we show how the preparation method as well as the mixing ratio of educts methylammonium iodide and lead(II) iodide impact properties like film formation, crystal structure, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

We present an extensive study on the effects of different fabrication methods for organic/inorganic perovskite thin films by comparing crystal structures, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

Film Oluşumunda Hybrid Perovskit Fabrikasyon Yöntemleri, Elektronik Yapısı ve Güneş Pili Performans Etkisi

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...

Kimya

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 ...

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 ...

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are demonstrated. The ink synthesis is based on a simple wet chemical reaction and the inkjet printing protocol is a facile step by step method. The inkjet printed thin films have been characterized by X-ray diffraction, optical absorption spectroscopy, photoluminescent spectroscopy, and electronic transport measurements. X-ray diffraction of the printed quantum dot films indicates a crystal structure consistent with an orthorhombic room temperature phase with (001) orientation. In conjunction with other characterization methods, the X-ray diffraction&#160;measurements show high quality films can be obtained through the inkjet printing method.

A protocol for synthesizing inorganic-lead-halide hybrid perovskite quantum dot inks for inkjet printing and the protocol for preparing and printing the quantum dot inks in an inkjet printer with post characterization techniques are presented.

Fotovoltaik uygulamalar için tüm inorganik Halide Perovskite mürekkepler baskı mürekkep püskürtmeli

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are ...

In situ Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering on Roll-To-Roll Coating of Organic Solar Cells with Laboratory X-ray Instrumentation

We present an in-house, in situ Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering (GISAXS) experiment, developed to probe the drying kinetics of roll-to-roll slot-die coating of the active layer in organic photovoltaics (OPVs), during deposition. For this demonstration, the focus is on the combination of P3HT:O-IDTBR and P3HT:EH-IDTBR, which have different drying kinetics and device performance, despite their chemical structure only varying slightly by the sidechain of the small molecule acceptor. This article provides a step-by-step guide to perform an in situ GISAXS experiment and demonstrates how to analyze and interpret the results. Usually, performing this type of in situ X-ray experiments to investigate the drying kinetics of the active layer in OPVs relies on access to synchrotrons. However, by using and further developing the method described in this paper, it is possible to perform experiments with a coarse temporal and spatial resolution, on a day-to-day basis to gain fundamental insight in the morphology of drying inks.

This paper is a demonstration and a guideline to perform and analyze in-house (with a laboratory X-ray instrument) in situ GISAXS experiments of drying inks on roll-to-roll slot-die coated, non-fullerene organic photovoltaics.

In situ Otlatma Insidans Küçük Açılı X-ışını Laboratuvar X-ışını Enstrümantasyon ile Organik Güneş Pillerinin Rulodan Ruloya Kaplama üzerine Saçılma

We present an in-house, in situ Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering (GISAXS) experiment, developed to probe the drying kinetics of roll-to-roll ...

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler