Ossila matériel ptb7 cas: 1266549 - 31 - 8 ptb7

Uniquement pour les études expérimentales sur les animaux, etc.

Informations sur le lot

Ossila matériel ptb7 cas: 1266549 - 31 - 8 ptb7

Applications

PTB7 pour la photovoltaïque organique haute performance.

Poly[[4,8-bis[(2-éthylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophène-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-éthylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophénydiyl]], plus communément connu sous le nom de PTB7.

En stock maintenant pour expédition immédiate dans le monde entier.

PTB7 donne certains des rendements les plus élevés rapportés pour les cellules solaires polymère: fullerène en raison de son absorption prolongée dans le proche infrarouge et le niveau HOMO inférieur. Avec notre ensemble complet d'informations de traitement, PTB7 devient un moyen rapide et facile d'améliorer l'efficacité des appareils. Cela représente une méthode rentable pour augmenter les performances et l'impact des dispositifs et des données pour un large éventail de recherches liées à l'OPV.

À des concentrations typiques pour les dispositifs revêtus de spin de 10 mg/ml, un lot standard de 100 mg produira 10 ml d'encre - suffisant pour revêtir 200 substrats de taille standard d'Ossila même en supposant une perte d'encre de 50% lors de la préparation et de la filtration. À des concentrations de 1 mg/ml (plus typiques pour l'impression à jet d'encre et le revêtement pulvérisé) jusqu'à 100 ml d'encre peuvent être produits.

Dans une architecture de référence normalisée (en utilisant une interface trou PEDOT:PSS et une interface électronique Ca/Al), nous avons montré que ce lot donne un PCE de 6,8% (voir fiche de données ci-dessous) et jusqu'à 7,4% en utilisant PFN. En utilisant de nouveaux matériaux et architectures d'interface, PTB7 a été montré pour atteindre des efficiences de 9,2% PCE dans la littérature [1,2].

La haute solubilité dans une large gamme de solvants simplifie la préparation et la filtration de l'encre, et le PTB7 est l'un des matériaux les plus faciles avec lesquels nous avons jamais travaillé (il suffit de le secouer pour dissoudre). Cela en fait également un excellent candidat pour une variété de techniques de revêtement, y compris l'impression à jet d'encre, le revêtement par pulvérisation et le revêtement à lame.

Pour obtenir des informations sur le traitement, veuillez consulter nos détails de fabrication spécifiques pour PTB7, vidéo de fabrication générale, guide de fabrication général, papier de modélisation optique sur notre architecture standard [3], ou nous pour toute aide et support supplémentaires.

Références(Veuillez noter que Ossila n'a aucun lien formel avec aucun des auteurs ou institutions dans ces références):

• [1]Renforcement de l'efficacité de conversion d'énergie dans les cellules solaires polymères en utilisant une structure de dispositif inverséeZhicai He et al., Nature Photonics, V 6, p591-595 (2012).
• [2]Amélioration simultanée de la tension en circuit ouvert, de la densité de courant en court-circuit et du facteur de remplissage dans les cellules solaires polymèresZhicai He et al., Matériaux avancés, V 23, p. 4636-4643 (2011).
• [3]Optimisation de l'efficacité des cellules solaires en copolymère de carbazole par le contrôle de l'électrode cathodique métalliqueDarren C. Watters et al., Électronique organique, V 13, p1401–1408 (2012)
• [4]Conception de cellules solaires à hétérojonction en vrac à mélange ternaire avec une recombination réduite des porteurs et un facteur de remplissage de 77%,N. Gasparini et al., Nat. Energy, 16118 (2016); doi:10.1038/nenergy.2016.118 (Ossila PTB7 a été présenté dans ce document).

Ossila matériel ptb7 cas: 1266549 - 31 - 8 ptb7

Fiche de données

Structure chimique du PTB7; Formule chimique (C)₄₁H₅₃FO₄S₄) et_n.

Spécifications

Détails d'utilisation

Dispositifs de référence inversés

Un dispositif de référence a été fabriqué sur le lot M211 pour évaluer l'effet de PTB7:PC₇₀BM épaisseur de couche active sur l'efficacité OPV en utilisant une architecture inversée avec la structure ci-dessous. Ceux-ci étaient constitués de la structure ci-dessous et ont été fabriqués sous atmosphère inerte (boîte à gants) avant encapsulation et mesure dans des conditions ambiantes.

Verre / ITO (100 nm) / PFN (6,5 nm) / PTB7:PC₇₀BM (1:1,5) / MoO_x(15 nm) / Al (100 nm)

Pour des détails génériques, veuillez consulter le guide général de fabrication et la vidéo. Pour plus de détails, veuillez consulter le rapport de fabrication condensé ci-dessous qui détaille la modélisation optique et l'optimisation de la pile multicouche.

Auparavant, il a été montré qu'un PFN d'environ 6,5 nm donne des performances optimales [1-3,P021] tandis que la modélisation a montré qu'une cathode arrière Al donne des performances plus élevées que l'Ag lorsqu'elle est utilisée avec MoO._x[4].

Le PTB7 : PC₇₀Une solution de BM a été préparée dans du chlorobenzène à 25 mg/ml avant d'être diluée avec du diiodooctane (DIO) à 3 % pour promouvoir la morphologie correcte.

On a choisi des épaisseurs de couches actives de 75 nm, 90 nm et 105 nm correspondent aux extrémités inférieure, moyenne et supérieure du pic d'absorption du film mince d'une pile typique comme prédit par la modélisation optique [1]. Pour chacune de ces épaisseurs, on a produit au total quatre substrats, chacun avec 4 pixels et les données présentées ci-dessous représentent une analyse non subjective (sans intervention humaine) des meilleurs 75% de pixels par PCE (12 pixels pour chaque condition).

Deux substrats supplémentaires ont également été préparés avec un lavage au méthanol pour aider à éliminer le DIO comme il a été rapporté dans la littérature pour aider à améliorer les performances [5].

Globalement, l'efficacité maximale de 7,2% PCE moyen (7,4% maximum) a été trouvée à 75 nm d'épaisseur de film.

Figure 1: PCE, Jsc, Voc et FF pour les dispositifs d'architecture inversée à différentes vitesses de rotation. Les données affichées sont en moyenne avec max et min superposés par des cercles remplis (voir note des mesures de Dektak). Comme indiqué précédemment [1,2,3], les films d'environ 90 nm donnent les performances les plus élevées avec plus de Jsc et seulement une perte mineure de facteur de remplissage.

Figure 2: La courbe JV pour le dispositif le plus performant - architecture inversée.

Note 1 :Dektak Calibration de l'épaisseur

Normalement, nous calibrons les films minces à l'aide d'un profileur de surface Dektak, cependant l'utilisation de DIO entraîne un niveau accru d'incertitude dans le film car le DIO prendra plusieurs heures pour sécher complètement dans des conditions normales et est susceptible de subir un léger rétrécissement supplémentaire lorsqu'il est placé sous vide. Le DIO peut également être retiré en cuissant le substrat sur la plaque chaude à 80°C pendant environ 10 minutes, ce qui peut être utile pour effectuer des mesures rapides mais entraîne également une séparation de phase excédentaire entre le polymère et le PCBM, ce qui le rend inapproprié pour le travail du dispositif.

Note 2 :Effet de l'époxy

En raison de la très haute solubilité du PTB7, on a noté lors de la fabrication que le film changeait de couleur en contact avec l'époxy d'encapsulation EE1 sous forme liquide pendant de longues périodes, ce qui indique qu'il y avait une certaine miscibilité. L'inspection des zones actives sous la cathode supérieure a montré que l'époxy n'avait pas pénétré dans la zone active avant le durcissement et les indicateurs du dispositif indiquent que cela ne semble pas avoir d'incidence sur les performances. Cependant, nous recommandons de minimiser le temps de contact entre les films époxy et PTB7 avant le durcissement UV.

Fabrication

Substrats et nettoyage

• Substrats cathodiques pixelisés (S173)
• Sonication de 5 minutes dans Hellmanex III chaud (1 ml en verre)
• 2x rinçage à l'eau bouillante
• Sonication de 5 minutes en IPA chaud
• 2x rinçage de décharge
• Sonication de 5 minutes en NaOH chaud
• Rincer dans l'eau bouillante
• Rincer dans l'eau
• Stocké dans l'eau DI toute la nuit et jusqu'à l'utilisation

Solution PFN

• Disolu à 2 mg/ml
• Acide acétique dissous 1:9 dans le méthanol pour faire la solution stock
• 2 μl/ml d'acétique ajouté à la solution
• Mélanger pendant 30 minutes
• Filtré à travers un filtre PVDF de 0,45 μm

Films de test PFN

• PFN Film d'essai initialement filé à 500 tr/min et a donné 20 nm
• Deuxième film d'essai tourné à 1000 tr/min et donnait 16 nm
• L'épaisseur a été extrapolée à 6,5 nm à 6000 tr/min.

Solution couche active

• Des solutions de base fraîches de PTB7 (Ossila M211) préparées à 10 mg/ml dans du CB et dissoutes à l'agitateur pendant 1 heure
• Mélanger 1:1,5 avec du PCBM sec Ossila 99% C70 pour obtenir une concentration globale de 25 mg/ml et dissoudre à l'agitateur pendant 1 heure
• Ancienne solution stock de 1,8 Diiodooctane mélangé 1:1 avec CB pour rendre la mesure de petites quantités plus facile
• mélange DIO/CB ajouté à la solution pour donner une quantité totale de DIO de 3%

Films de test de couche active

• Film d'essai filé à 1000 tr/min pendant 2 minutes à l'aide d'une solution non filtrée et séché à l'aide de méthanol avant Dektak
• 1000 tr/min ont donné approximativement 85 nm

Couches actives

• Dispositifs filés à l'aide d'une distribution dynamique de 30 μl (20 μl ne donnaient qu'une humidification/couverture modérée)
• Dispositifs sans méthanol filés pendant 2 minutes
• Les dispositifs de méthanol sont filés pendant 30 secondes, puis revêtus de 50 μl de méthanol par distribution statique puis filés à 2000 tr/min pendant 30 secondes.
• Cathode essuyée avec CB
• Séché sous vide dans la boîte à gants antichambre pendant 20 minutes

Évaporation

Laissé dans la chambre le week-end et évaporé avec les paramètres ci-dessous.

• MoO de 15 nm_xat 0.2 Å/s
• 100 nm Al à 1,5 Å/s
• Pression de dépôt

Encapsulation

• En standard en utilisant Ossila EE1, 30 min UV en MEGA LV101

Mesures

• JV balayages pris avec Keithley 237 source-mètre
• Illumination par Newport Oriel 9225-1000 simulateur solaire avec 100 mW/cm²Sortie AM1.5
• Cellule de référence en silicium certifiée NREL utilisée pour étalonner
• Courant de la lampe: 7,8 A
• Rendement solaire au début des essais: 1,00 soleil à 25°C
• Rendement solaire à la fin des essais: 1,00 soleil à 25°C
• Substrats refroidis à l'air
• Température ambiante au début de l'essai: 25°C
• Température ambiante à la fin de l'essai: 25°C
• Masque d'ouverture calibrée de taille 0,256 mm²

Dispositifs de référence standard (non inversés)

Le dispositif de référence a été réalisé sur le lot M211 en utilisant une architecture normalisée pour des mesures comparatives en utilisant des substrats et des matériaux standard Ossila. Ceux-ci étaient constitués de la structure ci-dessous et ont été fabriqués sous atmosphère inerte (boîte à gants) avant encapsulation et mesure dans des conditions ambiantes.

Verre / ITO (100 nm) / PEDOT: PSS (30 nm) / PTB7: PC₇₀BM (variable) / Ca (2,5 nm) / Al (100 nm)

Pour des détails génériques, veuillez consulter le guide de fabrication et la vidéo. Pour plus de détails, veuillez consulter le rapport de fabrication condensé ci-dessous et aussi Watters et al. [3] qui détaille la modélisation optique et l'optimisation de la pile multicouche.

Pour cette architecture de référence standard, un PCE moyen de 6,6% a été atteint pour l'épaisseur optimisée avec un rendement maximal de 6,8%. Il est à noter qu'aucune autre optimisation n'a été réalisée (rapport de mélange, concentration en DIO, conditions de séchage, etc.) et que d'autres améliorations mineures peuvent donc être obtenues en variant ces conditions et des améliorations significatives obtenues en utilisant des matériaux d'interface alternatifs [1,2].

Figure 3: PCE, Jsc, Voc et FF pour les dispositifs d'architecture standard à différentes vitesses de rotation. Les données affichées sont en moyenne avec max et min superposés par des cercles remplis (voir note des mesures de Dektak). Comme indiqué précédemment [1,2,3], les films d'environ 90 nm donnent les performances les plus élevées avec plus de Jsc et seulement une perte mineure de facteur de remplissage.

Figure 4: La courbe JV pour le dispositif le plus performant - architecture standard.

Note 1 :Dektak Calibration de l'épaisseur

Normalement, nous calibrons les films minces à l'aide d'un profileur de surface Dektak, cependant l'utilisation de DIO entraîne un niveau accru d'incertitude dans le film car le DIO prendra plusieurs heures pour sécher complètement dans des conditions normales et est susceptible de subir un léger rétrécissement supplémentaire lorsqu'il est placé sous vide. Le DIO peut également être retiré en cuissant le substrat sur la plaque chaude à 80°C pendant environ 10 minutes, ce qui peut être utile pour effectuer des mesures rapides mais entraîne également une séparation de phase excédentaire entre le polymère et le PCBM, ce qui le rend inapproprié pour le travail du dispositif.

Note 2 :Effet de l'époxy

En raison de la très haute solubilité du PTB7, on a noté lors de la fabrication que le film changeait de couleur en contact avec l'époxy d'encapsulation EE1 sous forme liquide pendant de longues périodes, ce qui indique qu'il y avait une certaine miscibilité. L'inspection des zones actives sous la cathode supérieure a montré que l'époxy n'avait pas pénétré dans la zone active avant le durcissement et les indicateurs du dispositif indiquent que cela ne semble pas avoir d'incidence sur les performances. Cependant, nous recommandons de minimiser le temps de contact entre les films époxy et PTB7 avant le durcissement UV.

Fabrication

Substrats et nettoyage

• Substrats cathodiques pixelisés (S173)
• Sonication de 5 minutes dans Hellmanex chaud (1 ml dans le verre)
• 2x rinçage à l'eau bouillante
• Sonication de 5 minutes en IPA chaud
• 2x rinçage de décharge
• Sonication de 5 minutes en NaOH chaud
• Rincer dans l'eau bouillante
• Rincer dans l'eau
• Stocké dans l'eau DI toute la nuit et jusqu'à l'utilisation

PEDOT:Préparation de la couche PSS

• Clevios AI 4083
• Filtré dans le flacon à l'aide du filtre Whatman 0,45 μm PVDF
• Rotation 6000 tr/min pendant 30 secondes (30 nm)
• Distribution dynamique de 20 μl par pipetteur
• Bande cathodique IPA essuyer et étiqueté
• Mettre directement sur plaque chauffante à 160°C dès que la cathode a été essuyée et étiquetée
• Transféré dans la boîte aux gants lorsque tous les échantillons ont été filés.
• Cuit au four dans la boîte à gants à 150°C pendant 1 heure

Préparation de la solution de couche active

• Solutions de base fraîches de PTB7 à 10 mg/ml dans CB et agitées pour dissoudre
• Mélanger 1:1,5 avec Ossila 99% C70 PCBM sec pour obtenir une concentration globale de 25 mg/ml
• 1,8 Diiodooctane mélangé 1:1 avec CB pour rendre la mesure de petites quantités plus facile
• mélange DIO/CB ajouté à la solution pour donner une quantité totale de DIO de 3%

Coulée à rotation de couche active

• Appareils filés pendant 2 minutes à l'aide d'une distribution dynamique de 25 μl
• Cathode essuyée avec chlorobenzène
• Laisser sécher dans la boîte à gants pendant 2 heures mais la couleur indique qu'ils étaient encore légèrement mouillés
• Séché sous vide dans la boîte à gants antichambre pendant 10 minutes pour enlever le DIO

Évaporation

Laissé dans la chambre le week-end et évaporé avec les paramètres ci-dessous.

Encapsulation

• En standard en utilisant Ossila EE1, 30 min UV en MEGA LV101

Mesures

• JV balayages pris avec Keithley 237 source-mètre
• Illumination par Newport Oriel 9225-1000 simulateur solaire avec 100 mW/cm²Sortie AM1.5
• Cellule de référence en silicium certifiée NREL utilisée pour étalonner
• Courant de la lampe: 7,8 A
• Rendement solaire au début des essais: 0,99 soleil à 25°C
• Rendement solaire à la fin des essais: 1,00 soleil à 25°C
• Substrats refroidis à l'air
• Température ambiante au début de l'essai: 21°C
• Température ambiante à la fin de l'essai: 21°C
• Masque d'ouverture calibrée de taille 0,256 mm²