أوسيلا المواد PTB7 كاس : 1266549-31-8 PTB7

تستخدم فقط في التجارب على الحيوانات ، الخ .

معلومات الدفعة

أوسيلا المواد PTB7 كاس : 1266549-31-8 PTB7

التطبيقات

PTB7 للضوئية العضوية عالية الأداء.

Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]، المعروف أكثر باسم PTB7.

في المخزون الآن للشحن الفوري في جميع أنحاء العالم.

يعطي PTB7 بعض من أعلى الكفاءات المبلغ عنها للخلايا الشمسية البوليمر: فوليرين بسبب امتصاصها الممتد في الأشعة تحت الحمراء القريبة ومستوى HOMO المنخفض. جنبا إلى جنب مع حزمة كاملة من معلومات المعالجة، تصبح PTB7 طريقة سريعة وسهلة لتحسين كفاءة الأجهزة. ويمثل هذا طريقة فعالة من حيث التكلفة لزيادة أداء وتأثير الأجهزة والبيانات لمجموعة واسعة من البحوث المتعلقة بـ OPV.

في التركيزات النموذجية للأجهزة المغطاة بالدوار من 10 ملغ / مل ، ستنتج دفعة قياسية من 100 ملغ 10 مل من الحبر - بما يكفي لتغطية 200 من الركائز ذات الحجم القياسي لـ Ossila حتى على افتراض فقدان الحبر بنسبة 50٪ أثناء التحضير والترشيح. عند تركيزات 1 ملغ / مل (أكثر نموذجية للطباعة بالنفاث بالحبر والطلاء بالرش) يمكن إنتاج ما يصل إلى 100 مل من الحبر.

في بنية مرجعية موحدة (باستخدام واجهة ثقب PEDOT: PSS وواجهة إلكترونات Ca / Al) أظهرنا أن هذه الدفعة تعطي PCE بنسبة 6.8٪ (انظر ورقة البيانات أدناه) وتصل إلى 7.4٪ باستخدام PFN. باستخدام مواد واجهة جديدة ومعماريات تم إثبات أن PTB7 تصل إلى كفاءة 9.2٪ PCE في الأدبيات [1,2].

إن قابلية الذوبان العالية في مجموعة واسعة من المذيبات تجعل إعداد الحبر والترشيح بسيطين ، وتعد PTB7 واحدة من أسهل المواد التي عملنا معها على الإطلاق (ببساطة هزها للذوبان). وهذا يجعله أيضا مرشحا ممتازا لمجموعة متنوعة من تقنيات الطلاء بما في ذلك الطباعة بالنفاث الحبر وطلاء الرش وطلاء الشفرة.

لمعلومات عن المعالجة يرجى الاطلاع على تفاصيل التصنيع الخاصة بنا لـ PTB7 ، فيديو التصنيع العام ، دليل التصنيع العام ، ورقة النمذجة البصرية على بنيتنا القياسية [3] ، أو لنا لأي مساعدة ودعم إضافيين.

المراجع(يرجى ملاحظة أن أوسيلا ليس له علاقة رسمية بأي من المؤلفين أو المؤسسات في هذه المراجع):

• [ 1 ]تحسين كفاءة تحويل الطاقة في الخلايا الشمسية البوليمرية باستخدام هيكل الجهاز المنعكسZhicai He et al., Nature Photonics, V 6, p591–595 (2012).
• [ 2 ]تحسين متزامن لجهد الدوائر المفتوحة وكثافة التيار القصيرة وعامل الملء في الخلايا الشمسية البوليمريةZhicai He et al., Advanced Materials, V 23, p4636–4643 (2011).
• [ 3 ]تحسين كفاءة الخلايا الشمسية من البوليمر المشترك الكربازول عن طريق التحكم في قطب الكاثود المعدنيدارين سي واترز وآخرون ، الإلكترونيات العضوية ، V 13 ، ص 1401-1408 (2012)
• [ 4 ]تصميم خليط ثلاثي الخلايا الشمسية المختلفة السائبة مع إعادة تركيب الناقل المنخفض وعامل ملء بنسبة 77٪،N. Gasparini وآخرون، Nat. Energy، 16118 (2016)؛ دوي:10.1038/nenergy.2016.118 (أوسيلا تم عرض PTB7 في هذه الورقة).

أوسيلا المواد PTB7 كاس : 1266549-31-8 PTB7

ورقة البيانات

الهيكل الكيميائي لـ PTB7 ؛ الصيغة الكيميائية (C)₄₁H₅₃فو₄S₄و_n.

مواصفات

تفاصيل الاستخدام

أجهزة مرجعية عكسية

تم صنع جهاز مرجعي على دفعة M211 لتقييم تأثير PTB7: PC₇₀سمك طبقة نشطة BM على كفاءة OPV باستخدام بنية عكسية مع الهيكل أدناه. تتكون هذه من الهيكل أدناه وتم تصنيعها تحت الغلاف الجوي الخامل (صندوق القفازات) قبل التغليف والقياس في الظروف المحيطة.

الزجاج / ITO (100 نانومتر) / PFN (6.5 نانومتر) / PTB7: PC₇₀BM (1: 1.5) / MoO_x(15 nm) / Al (100 nm)

للتفاصيل العامة يرجى الرجوع إلى دليل التصنيع العام والفيديو. للتفاصيل المحددة، يرجى الاطلاع على تقرير التصنيع المكثف أدناه الذي يتضمن تفاصيل النمذجة البصرية وتحسين كومة الطبقات المتعددة.

في السابق، تم إظهار أن PFN من حوالي 6.5 نانومتر يعطي الأداء المثالي [1-3، P021] في حين أظهرت النمذجة أن الكاثود الخلفي Al يعطي أداء أعلى من Ag عند استخدامه مع MoO_x[ 4 ] .

PTB7: الكمبيوتر الشخصي₇₀تم صنع محلول BM في كلوروبنزين عند 25 ملغ / مل قبل تخفيفه بـ 3٪ دييودوكتان (DIO) لتعزيز المورفولوجيا الصحيحة.

تم اختيار سماك الطبقة النشطة من 75 نانومتر و 90 نانومتر و 105 نانومتر تتوافق مع الطرف السفلي والوسطى والعالي من ذروة امتصاص "فيلم رقيق" من كومة نموذجية كما هو متوقع من خلال النمذجة البصرية [1]. لكل من هذه السماكة تم إنتاج ما مجموعه أربع ركائز، كل منها مع 4 بكسل والبيانات المقدمة أدناه تمثل تحليل غير ذاتي (لا تدخل بشري) لأفضل 75٪ من بكسل من قبل PCE (12 بكسل لكل حالة).

كما تم إعداد اثنين من الركائز الإضافية مع غسل الميثانول للمساعدة في إزالة DIO كما تم الإبلاغ عنه في الأدبيات للمساعدة في تحسين الأداء.

عموما، تم العثور على كفاءة أقصى من 7.2٪ متوسط PCE (7.4٪ أقصى) في 75 نانومتر سمك الفيلم.

الشكل 1: PCE و Jsc و Voc و FF لأجهزة الهندسة المعمارية المنعكسة بسرعات الدوران المختلفة. يتم تقييم متوسط البيانات المعروضة مع الحد الأقصى والدقيق المتداخل مع الدوائر المملوءة (يرجى الاطلاع على ملاحظة قياسات ديكتاك). كما ذكر سابقا [1,2,3]، الأفلام من حوالي 90 نانومتر تعطي أعلى أداء مع JSc أكبر وفقدان طفيف فقط في عامل ملء.

الشكل 2: منحنى JV لأفضل أداء للجهاز - الهندسة المعمارية المنعكسة.

الملاحظة 1:معايرة سمك ديكتاك

عادة ما نقوم بمعايرة الأفلام الرقيقة باستخدام ملف تعريف سطح Dektak ، ومع ذلك فإن استخدام DIO يؤدي إلى زيادة مستوى عدم اليقين في الفيلم لأن DIO سيستغرق عدة ساعات لتجفيف بالكامل في ظروف طبيعية ومن المرجح أن يخضع لبعض التقلص الإضافي الطفيف عند وضعه في الفراغ. يمكن إزالة DIO أيضًا عن طريق خبز الركيزة على اللوحة الساخنة عند 80 درجة مئوية لمدة حوالي 10 دقائق ، والتي يمكن أن تكون مفيدة للقيام بقياسات سريعة ولكن أيضًا تدفع الفصل الزائد بين البوليمر و PCBM مما يجعله غير مناسب لعمل الجهاز.

الملاحظة 2:تأثير الايبوكسي

بسبب قابلية الذوبان العالية جداً لـ PTB7 ، لوحظ أثناء التصنيع أن الفيلم تغير لونه عند الاتصال بالإيبوكسي التغليف EE1 في شكل سائل لفترات طويلة مما يشير إلى وجود بعض قابلية الخلط. تشير فحص المناطق النشطة تحت الكاثود العلوي إلى أن الإيبوكسيد لم يتسلل إلى المنطقة النشطة قبل التجفيف وتشير مقاييس الجهاز إلى أن هذا لا يؤثر على الأداء. ومع ذلك، نوصي بتقليل وقت الاتصال بين الأفلام الإيبوكسي و PTB7 قبل التجفيف بالأشعة فوق البنفسجية.

التصنيع

الركائز والتنظيف

• ركائز الكاثود البيكسلية (S173)
• 5 دقائق الصوتات فوق الصوتية في الساخنة Hellmanex الثالث (1 مل في كوب)
• 2x شطف المياه المغلية
• 5 دقائق الصوت في IPA دافئ
• 2x شطف التفريغ
• 5 دقائق الصوتات فوق الصوتية في الساخنة NaOH
• شطف القمامة بالماء المغلي
• شطف القمامة في الماء
• تخزين في الماء DI خلال الليل وحتى الاستخدام

حل PFN

• ذوب في 2 ملغ / مل
• حمض الخل ذوب 1: 9 في الميثانول لجعل محلول الأسهم
• 2 ميكرولتر / مل من الخل مضاف إلى الحل
• خلط لمدة 30 دقيقة
• تصفية من خلال فلتر PVDF 0.45 ميكروم

أفلام اختبار PFN

• فيلم اختبار PFN تدور في البداية عند 500 دورة في الدقيقة وأعطى 20 نانومتر
• فيلم الاختبار الثاني تدور عند 1000 دورة في الدقيقة وأعطى 16 نانومتر
• تم استقرار السمك إلى 6.5 نانومتر عند 6000 دورة في الدقيقة

حل الطبقة النشطة

• محلول الأسهم الطازجة من PTB7 (Ossila M211) مصنوعة على 10 ملغ / مل في CB وذوبا مع مقواة لمدة ساعة واحدة
• مختلط 1: 1.5 مع Ossila جافة 99٪ C70 PCBM لجعل التركيز الكلي من 25 ملغ / مل وذوب مع stirbar لمدة ساعة واحدة
• محلول الأسهم القديم من 1,8 دييودوكتان مختلط 1: 1 مع CB لجعل قياس الكميات الصغيرة أسهل
• إضافة خليط DIO / CB إلى الحل لإعطاء كمية DIO الإجمالية بنسبة 3٪

أفلام اختبار الطبقة النشطة

• اختبار فيلم تدور عند 1000 دورة في الدقيقة لمدة دقيقتين باستخدام محلول غير مرشح وتجفيف باستخدام الميثانول قبل Dektak
• 1000 دورة في الدقيقة أعطى تقريبا 85 نانومتر

طبقات نشطة

• الأجهزة التي تدور باستخدام 30 ميكرول توزيع ديناميكي (20 ميكرول أعطى فقط رطب معتدل / تغطية)
• أجهزة غير الميثانول تدور لمدة دقيقتين
• تدور أجهزة الميثانول لمدة 30 ثانية ، ثم مغلفة بـ 50 ميكرولتر من الميثانول بواسطة توزيع ثابت ثم تدور عند 2000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية.
• الكاثود مسح مع CB
• تجفيف الفراغ في القفازات القفازات لمدة 20 دقيقة

التبخر

تركت في الغرفة خلال عطلة نهاية الأسبوع وتبخرت مع المعلمات أدناه.

• 15 نانومتر MoO_xat 0.2 Å/s
• 100 نانومتر أل عند 1.5 Å/s
• ضغط التراسب

التغليف

• كمعيار باستخدام Ossila EE1 ، 30 دقيقة الأشعة فوق البنفسجية في MEGA LV101

القياسات

• مسحات المشتركة التي تم أخذها مع كيثلي 237 متر المصدر
• الإضاءة بواسطة محاكي الشمسية نيوبورت أوريل 9225-1000 مع 100 ميجاواط / سم²انتاج AM1.5
• خلية مرجعية السيليكون المعتمدة من NREL تستخدم لمعايرة
• المصباح الحالي: 7.8 أ
• الإنتاج الشمسي في بداية الاختبار: 1.00 شمس عند 25 درجة مئوية
• الإنتاج الشمسي في نهاية الاختبار: 1.00 شمس عند 25 درجة مئوية
• الركائز المبردة بالهواء
• درجة حرارة الغرفة في بداية الاختبار: 25 درجة مئوية
• درجة حرارة الغرفة في نهاية الاختبار: 25 درجة مئوية
• قناع فتحة معايرة بحجم 0.256 مم²

الأجهزة المرجعية القياسية (غير المنعكسة)

تم صنع جهاز مرجعي على دفعة M211 باستخدام بنية موحدة للقياسات المقارنة باستخدام الركائز والمواد القياسية Ossila. تتكون هذه من الهيكل أدناه وتم تصنيعها تحت الغلاف الجوي الخامل (صندوق القفازات) قبل التغليف والقياس في الظروف المحيطة.

الزجاج / ITO (100 نانومتر) / PEDOT: PSS (30 نانومتر) / PTB7: PC₇₀BM (متغير) / Ca (2.5 نانومتر) / Al (100 نانومتر)

للتفاصيل العامة يرجى الرجوع إلى دليل التصنيع والفيديو. للتفاصيل المحددة، يرجى الاطلاع على تقرير التصنيع المكثف أدناه وكذلك واترز وآخرون. [1] الذي يفصّل النمذجة البصرية وتحسين كومة الطبقات المتعددة.

لهذه الهندسة المعمارية المرجعية القياسية تم تحقيق متوسط PCE بنسبة 6.6٪ للسمك المثالي مع كفاءة ذروة بنسبة 6.8٪. لاحظ أنه لم يتم إجراء أي تحسين آخر (نسبة الخليط، تركيز DIO، ظروف التجفيف إلخ) وبالتالي يمكن الحصول على مزيد من التحسينات الصغيرة عن طريق تغيير هذه الظروف والتحسينات الكبيرة التي تم الحصول عليها باستخدام مواد واجهة بديلة [1،2].

الشكل 3: PCE و Jsc و Voc و FF لأجهزة الهندسة المعمارية القياسية بسرعات الدوران المختلفة. يتم تقييم متوسط البيانات المعروضة مع الحد الأقصى والدقيق المتداخل مع الدوائر المملوءة (يرجى الاطلاع على ملاحظة قياسات ديكتاك). كما ذكر سابقا [1,2,3]، الأفلام من حوالي 90 نانومتر تعطي أعلى أداء مع JSc أكبر وفقدان طفيف فقط في عامل ملء.

الشكل 4: منحنى JV لأفضل جهاز أداء - الهندسة المعمارية القياسية.

الملاحظة 1:معايرة سمك ديكتاك

عادة ما نقوم بمعايرة الأفلام الرقيقة باستخدام ملف تعريف سطح Dektak ، ومع ذلك فإن استخدام DIO يؤدي إلى زيادة مستوى عدم اليقين في الفيلم لأن DIO سيستغرق عدة ساعات لتجفيف بالكامل في ظروف طبيعية ومن المرجح أن يخضع لبعض التقلص الإضافي الطفيف عند وضعه في الفراغ. يمكن إزالة DIO أيضًا عن طريق خبز الركيزة على اللوحة الساخنة عند 80 درجة مئوية لمدة حوالي 10 دقائق ، والتي يمكن أن تكون مفيدة للقيام بقياسات سريعة ولكن أيضًا تدفع الفصل الزائد بين البوليمر و PCBM مما يجعله غير مناسب لعمل الجهاز.

الملاحظة 2:تأثير الايبوكسي

بسبب قابلية الذوبان العالية جداً لـ PTB7 ، لوحظ أثناء التصنيع أن الفيلم تغير لونه عند الاتصال بالإيبوكسي التغليف EE1 في شكل سائل لفترات طويلة مما يشير إلى وجود بعض قابلية الخلط. تشير فحص المناطق النشطة تحت الكاثود العلوي إلى أن الإيبوكسيد لم يتسلل إلى المنطقة النشطة قبل التجفيف وتشير مقاييس الجهاز إلى أن هذا لا يؤثر على الأداء. ومع ذلك، نوصي بتقليل وقت الاتصال بين الأفلام الإيبوكسي و PTB7 قبل التجفيف بالأشعة فوق البنفسجية.

التصنيع

الركائز والتنظيف

• ركائز الكاثود البيكسلية (S173)
• 5 دقائق التصنيع بالصوت في Hellmanex الساخنة (1 مل في كوب)
• 2x شطف المياه المغلية
• 5 دقائق الصوت في IPA دافئ
• 2x شطف التفريغ
• 5 دقائق الصوتات فوق الصوتية في الساخنة NaOH
• شطف القمامة بالماء المغلي
• شطف القمامة في الماء
• تخزين في الماء DI خلال الليل وحتى الاستخدام

PEDOT: إعداد طبقة PSS

• كليفيوس AI 4083
• تصفية في قنينة باستخدام فلتر Whatman 0.45 ميكروم PVDF
• تدور 6000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية (30 نانومتر)
• توزيع ديناميكي من 20 ميكرولتر باستخدام pipettor
• IPA شريط الكاثود مسح ووسم
• ضع مباشرة على لوحة ساخنة عند 160 درجة مئوية بمجرد مسح الكاثود ووضع العلامة
• نقل إلى صندوق القفازات عندما تدور جميع العينات.
• خبز في صندوق القفازات عند 150 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة

طبقة نشطة تحضير الحل

• محلول الأسهم الطازجة من PTB7 في 10 ملغ / مل في CB وهزف لتذوب
• مختلط 1: 1.5 مع Ossila الجاف 99٪ C70 PCBM لجعل التركيز الكلي من 25 ملغ / مل
• 1,8 دييودوكتان مختلط 1: 1 مع CB لجعل قياس الكميات الصغيرة أسهل
• إضافة خليط DIO / CB إلى الحل لإعطاء كمية DIO الإجمالية بنسبة 3٪

طبقة نشطة تدور الصب

• الأجهزة تدور لمدة دقيقتين باستخدام 25 ميكرولتر ديناميكي
• الكاثود مسح بالكلوروبنزين
• تركت لتجف في صندوق القفازات لمدة ساعتين ولكن اللون يشير إلى أنها لا تزال رطبة قليلاً
• مجفف في الفراغ في القفازات القفازات لمدة 10 دقائق لإزالة DIO

التبخر

تركت في الغرفة خلال عطلة نهاية الأسبوع وتبخرت مع المعلمات أدناه.

التغليف

• كمعيار باستخدام Ossila EE1 ، 30 دقيقة الأشعة فوق البنفسجية في MEGA LV101

القياسات

• مسحات المشتركة التي تم أخذها مع كيثلي 237 متر المصدر
• الإضاءة بواسطة محاكي الشمسية نيوبورت أوريل 9225-1000 مع 100 ميجاواط / سم²انتاج AM1.5
• خلية مرجعية السيليكون المعتمدة من NREL تستخدم لمعايرة
• المصباح الحالي: 7.8 أ
• الإنتاج الشمسي في بداية الاختبار: 0.99 شمس عند 25 درجة مئوية
• الإنتاج الشمسي في نهاية الاختبار: 1.00 شمس عند 25 درجة مئوية
• الركائز المبردة بالهواء
• درجة حرارة الغرفة في بداية الاختبار: 21 درجة مئوية
• درجة حرارة الغرفة في نهاية الاختبار: 21 درجة مئوية
• قناع فتحة معايرة بحجم 0.256 مم²