Hnub ci xim: 8 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:27

Cov xim tshwj xeeb uas tsim hluav taws xob ncaj qha los ntawm tshav ntuj.

Organic photovoltaics (OPVs) muaj peev xwm loj npaum li cov tshuaj pleev xim tsis muaj peev xwm tsim hluav taws xob ncaj qha los ntawm tshav ntuj. Cov ntaub ntawv polymer sib xyaw no tuaj yeem luam tawm ntawm qhov nrawm nrawm thoob plaws thaj tsam loj uas siv cov txheej txheem txheej txheem yob, ua kom lub zeem muag tantalizing ntawm txheej txhua lub ru tsev thiab lwm qhov chaw tsim nyog tsim nyog nrog tus nqi qis photovoltaics.

Kauj Ruam 1: Kev sib sau ua ke ntawm NPs Los ntawm Cov Txheej Txheem Miniemulsion

Txoj kev tsim cov nanoparticle siv lub zog ultrasound xa los ntawm lub tshuab raj tshuab raj tso rau hauv cov tshuaj tiv thaiv sib xyaw kom tsim tau lub miniemulsion (Daim duab saum toj no). Lub tshuab raj tshuab raj ua rau tsim cov sub-micrometre droplets ua tau los ntawm kev siv lub zog txiav siab. Cov kua aqueous surfactant-muaj cov theem (ncov qaumteb qabteb) yog ua ke nrog cov organic theem ntawm polymer yaj hauv chloroform (tsis-ncov qaumteb qabteb) los tsim kom muaj macroemulsion, tom qab ntawv ultrasonicated los ua miniemulsion. Cov kua dej chloroform polymer ua rau cov theem tawg nrog cov dej tsis tu ncua. Qhov no yog kev hloov kho ntawm cov txheej txheem ib txwm siv los tsim cov polymer nanoparticles uas cov theem tawg tau ua kua monomer.

Tam sim ntawd tom qab miniemulsification, cov kuab tshuaj raug tshem tawm los ntawm cov tee dej tawg ntawm cov evaporation, tawm hauv polymer nanoparticles. Qhov loj me me ntawm nanoparticle tuaj yeem sib txawv los ntawm kev hloov pauv thawj qhov kev xav ntawm surfactant hauv qib dej.

Kauj Ruam 2: Kev Sib Ntsib ntawm NPs Ntawm Txoj Kev Los nag

Raws li lwm txoj hauv kev rau kev ua kom me me, cov txheej txheem nag lossis daus muab txoj hauv kev yooj yim rau kev tsim khoom ntawm semiconducting polymer nanoparticles los ntawm kev txhaj tshuaj ntawm kev daws cov khoom nquag mus rau hauv qhov hnyav thib ob ntawm cov dej tsis haum.

Xws li, kev sib xyaw ua ke nrawm, tsis siv cov tshuaj tua kab mob, yuav tsum tsis muaj cua sov (thiab yog li ntawd, tsis muaj kev npaj ua kom tiav ntawm cov nanoparticles) hauv nanoparticle synthesis theem thiab tuaj yeem npaj tau yooj yim rau qhov sib xyaw ua ke loj ntawm cov khoom. Feem ntau, qhov kev faib tawm tau pom tias muaj qis dua kev nyab xeeb thiab nthuav tawm qhov kev hloov pauv ntawm qhov sawv ntawm qhov sawv cev vim muaj cov dej nag tshwj xeeb ntawm cov khoom sib txawv sib txawv. Txawm li cas los xij, txoj hauv kev los nag yuav muab txoj hauv kev rau kev suav nrog nanoparticle synthesis ua ib feem ntawm cov txheej txheem luam ntawv nquag, nrog cov khoom raug tsim raws li thiab thaum xav tau. Ntxiv mus, Hirsch li al. tau pom tias los ntawm kev tshem tawm cov kuab tshuaj mus tas li, nws muaj peev xwm los sib sau ua ke cov tub ntxhais lub plhaub rov qab uas qhov kev teeb tsa teeb tsa yog qhov cuam tshuam rau lub zog ntawm cov khoom siv.

Kauj Ruam 3: PFB: F8BT Nanoparticulate Organic Photovoltaic (NPOPV) Cov Khoom Siv

Kev ntsuas thaum ntxov ntawm kev hloov pauv lub zog ntawm PFB: F8BT nanoparticle cov khoom siv nyob rau hauv hnub ci teeb pom kev zoo tshaj tawm nrog Jsc = 1 × 10 −5 A cm^−2 thiab Voc = 1.38 V, uas (kwv yees kwv yees qhov zoo tshaj plaws tsis suav nrog sau qhov ua tau zoo (FF) ntawm 0.28 los ntawm cov khoom siv sib xyaw ua ke) sib xws nrog PCE ntawm 0.004%.

Tsuas yog lwm qhov kev ntsuas photovoltaic ntawm PFB: F8BT nanoparticle cov cuab yeej siv sab nraud quantum kev ua tau zoo (EQE) cov phiaj. Multilayered photovoltaic cov cuab yeej tsim los ntawm PFB: F8BT nanoparticles, uas tau qhia txog lub zog hloov pauv siab tshaj plaws ua tau pom rau cov ntaub ntawv polyfluorene nanoparticle.

Qhov kev ua tau zoo ntxiv no tau ua tiav los ntawm kev tswj hwm lub zog saum npoo av ntawm cov khoom sib xyaw hauv cov nanoparticle polymer thiab tom qab tso cov txheej txheem polymer nanoparticle txheej. Qhov tseem ceeb, txoj haujlwm no tau qhia tias cov khoom siv nanoparticulate organic photovoltaic (NPOPV) tau ua haujlwm tau zoo dua li cov khoom siv sib xyaw ua ke (Daim duab tom qab).

Kauj ruam 4: Daim duab

Kev sib piv ntawm cov yam ntxwv hluav taws xob ntawm nanoparticle thiab cov khoom siv heterojunction ntau. (a) Kev hloov pauv ntawm qhov ntom ntom ntom ntom ntom tam sim no rau tsib txheej PFB: F8BT (poly (9, 9-dioctylfluorene-co-N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'-diphenyl-1, 4-phenylenediamine) (PFB); poly (9, 9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole (F8BT)) nanoparticulate (puv lub voj voog) thiab ntau qhov sib txawv heterojunction (qhib lub voj voog) ntaus ntawv; (b) Kev hloov pauv ntawm kev ua kom muaj zog sab nraud (EQE) vs wavelength rau tsib-txheej PFB: F8BT nanoparticulate (puv lub voj voog) thiab ntau qhov sib txawv heterojunction (qhib lub voj voos) ntaus ntawv.

Cov nyhuv ntawm Ca thiab Al cathodes (ob ntawm cov khoom siv hluav taws xob feem ntau) hauv OPV cov cuab yeej raws li polyfluorene sib xyaw aqueous polymer nanoparticle (NP) kev sib faib. Lawv tau qhia tias PFB: F8BT NPOPV cov cuab yeej nrog Al thiab Ca/Al cathodes nthuav tawm tus yam ntxwv zoo ib yam, nrog qhov siab tshaj PCE ntawm ~ 0.4% rau Al thiab ~ 0.8% rau Ca/Al, thiab tias muaj qhov sib txawv ua kom zoo dua qub rau NP cov cuab yeej (Daim Duab tom ntej). Qhov tuab uas pom tau zoo yog qhov tshwm sim ntawm kev sib tw lub cev muaj zog ntawm kev kho thiab ua kom tiav ntawm qhov tsis xws luag rau cov yeeb yaj kiab nyias [32, 33] thiab kev txhim kho kev nyuaj siab tawg hauv cov yeeb yaj kiab tuab.

Cov txheej tuab tuab uas pom tau zoo tshaj plaws hauv cov khoom siv no cuam tshuam rau qhov tawg tawg tuab (CCT) saum toj no uas kev ntxhov siab tawg tshwm sim, ua rau tsis muaj kev tiv thaiv qis thiab txo qis hauv kev ua haujlwm ntawm lub cuab yeej.

Kauj ruam 5: Daim duab

Kev hloov pauv ntawm kev hloov pauv lub zog siv hluav taws xob (PCE) nrog cov lej tso rau txheej rau PFB: F8BT nanoparticulate organic photovoltaic (NPOPV) cov cuab yeej tsim nrog Al cathode (puv lub voj voog) thiab Ca/Al cathode (qhib lub voj voos). Dotted thiab dashed kab tau ntxiv rau coj lub qhov muag. Qhov nruab nrab yuam kev tau txiav txim siab raws qhov sib txawv rau qhov tsawg kawg ntawm kaum lub cuab yeej rau txhua tus lej.

Yog li, F8BT cov cuab yeej ua kom muaj kev sib cais zoo sib xws rau tus qauv BHJ sib xws. Ntxiv mus, kev siv Ca/Al cathode ua rau tsim kev sib txawv ntawm cov xeev sib txawv (Daim duab tom qab), uas txo qis kev sib sau ua ke ntawm cov nqi tsim los ntawm PFB hauv cov cuab yeej no thiab rov qhib qhib hluav taws xob hluav taws xob rau qib uas tau txais rau qhov ua tau zoo BHJ ntaus ntawv, ua rau PCE nce mus txog 1%.

Kauj Ruam 6: Daim duab

Daim duab ntsuas qib zog rau PFB: F8BT nanoparticles thaum muaj calcium. (a) Calcium diffuse los ntawm nanoparticle nto; (b) Calcium dopes lub plhaub PFB-nplua nuj, tsim cov xeev sib txawv. Kev hloov hluav taws xob tshwm sim los ntawm calcium tsim cov xeev sib txawv; (c) Ib qho exciton tsim los ntawm PFB ze rau doped PFB cov khoom (PFB*), thiab lub qhov hloov pauv mus rau lub xeev sib txawv, ua rau muaj hluav taws xob ntau dua; (d) Kev hloov hluav taws xob los ntawm qhov ua tau zoo ntawm F8BT rau lub zog siab dua PFB qis tshaj qhov tsis muaj neeg ua haujlwm molecular orbital (LUMO) lossis lub zog qis PFB* LUMO raug txwv.

NP-OPV cov cuab yeej tsim los ntawm cov dej sib faib P3HT: PCBM nanoparticles uas nthuav tawm lub zog hloov pauv kev ua tau zoo (PCEs) ntawm 1.30% thiab nce siab sab nraud quantum kev ua tau zoo (EQE) ntawm 35%. Txawm li cas los xij, tsis zoo li PFB: F8BT NPOPV system, P3HT: PCBM NPOPV cov cuab yeej siv tau tsawg dua li lawv qhov sib txawv ntau yam sib txawv. Luam theej duab Xoo hluav taws xob tsom (STXM) tau tshaj tawm tias txheej txheej ua haujlwm khaws cov txheej txheem NP zoo heev thiab suav nrog cov tub ntxhais-plhaub NPs suav nrog cov tub ntxhais PCBM zoo sib xws thiab sib xyaw P3HT: PCBM plhaub (daim duab tom ntej). Txawm li cas los xij, thaum ua kom tsis zoo, cov NPOPV cov cuab yeej no tau sib cais theem sib txawv thiab txo qis hauv kev ua haujlwm ntawm lub cuab yeej. Tseeb tiag, txoj haujlwm no tau muab cov lus piav qhia rau kev ua haujlwm qis dua ntawm qhov ua kom qhuav P3HT: PCBM OPV cov cuab yeej, txij li cov txheej txheem cua sov ntawm NP zaj duab xis ua rau muaj txiaj ntsig zoo "tshaj li txheej txheem" nrog rau theem sib cais sib cais tshwm sim, yog li cuam tshuam kev tsim nqi thiab thauj.

Kauj Ruam 7: Cov ntsiab lus ntawm NPOPV Kev Ua Tau Zoo

Cov ntsiab lus ntawm kev ua tau zoo ntawm NPOPV cov cuab yeej tshaj tawm ob peb xyoos dhau los tau nthuav tawm hauv

Rooj. Nws tau pom meej los ntawm lub rooj tias kev ua haujlwm ntawm NPOPV cov cuab yeej tau nce ntxiv, nrog kev nce ntawm peb qhov kev txiav txim ntawm qhov ntau.

Kauj Ruam 8: Cov lus xaus thiab Yav Tom Ntej Outlook

Kev txhim kho tsis ntev los no ntawm dej-based NPOPV txheej txheej sawv cev rau kev hloov pauv hauv kev txhim kho cov cuab yeej OPV tus nqi qis. Txoj hauv kev no ib txhij muab kev tswj hwm ntawm morphology thiab tshem tawm qhov xav tau ntawm cov kuab tshuaj tsis haum rau hauv cov khoom tsim tawm; ob qhov teeb meem tseem ceeb ntawm kev tshawb fawb cuab yeej OPV tam sim no. Qhov tseeb, kev txhim kho cov xim pleev xim hnub ci ua rau muaj kev cia siab ntawm kev luam tawm thaj tsam loj OPV cov cuab yeej siv ib qho chaw luam ntawv uas twb muaj lawm. Ntxiv mus, nws tau lees paub ntau ntxiv tias kev txhim kho cov dej raws li luam tawm OPV cov txheej txheem yuav muaj txiaj ntsig zoo thiab tias cov khoom siv tam sim no raws li cov kuab tshuaj chlorinated tsis haum rau kev tsim khoom lag luam. Kev ua haujlwm piav qhia hauv qhov kev tshuaj xyuas no qhia tias NPOPV txheej txheem tshiab feem ntau siv tau thiab tias NPOPV cov cuab yeej PCEs tuaj yeem sib tw nrog cov cuab yeej tsim los ntawm cov kuab tshuaj organic. Txawm li cas los xij, cov kev tshawb fawb no tseem qhia tias, los ntawm cov ntaub ntawv pom, NPs coj tus yam ntxwv sib txawv ntawm cov tshuaj polymer sib tov los ntawm cov kuab tshuaj organic. Ua tau zoo, NPs yog cov khoom siv tshiab kiag li, thiab zoo li no, cov cai qub rau OPV cov cuab yeej tsim khoom uas tau kawm paub txog cov khoom siv organic-raws li OPV tsis siv lawm. Nyob rau hauv rooj plaub ntawm NPOPVs raws li polyfluorene sib xyaw, NP morphology ua rau ob npaug ntawm cov cuab yeej ua tau zoo. Txawm li cas los xij, rau cov tshuaj polymer: sib xyaw ua ke sib xyaw (piv txwv li, P3HT: PCBM thiab P3HT: ICBA), kev tsim lub cev nyob hauv NP zaj duab xis yog qhov nyuaj heev, thiab lwm yam (xws li cov tub ntxhais sib kis) tuaj yeem ua tus thawj, ua rau cov cuab yeej siv tsis tau zoo thiab ua tau zoo. Lub zeem muag yav tom ntej rau cov ntaub ntawv no yog qhov cia siab, nrog rau kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej tau nce los ntawm 0.004% mus rau 4% hauv tsawg dua tsib xyoos. Cov theem tom ntej ntawm kev txhim kho yuav koom nrog kev nkag siab cov txheej txheem uas txiav txim siab NP qauv thiab NP zaj duab xis morphology thiab yuav ua li cas thiaj tswj tau thiab ua kom zoo dua. Txog rau hnub tim, lub peev xwm los tswj cov morphology ntawm OPV nquag txheej ntawm nanoscale tseem tsis tau paub. Txawm li cas los xij, kev ua haujlwm tsis ntev los no qhia tau tias daim ntawv thov NP cov ntaub ntawv tuaj yeem ua rau lub hom phiaj no ua tiav.