የፀሐይ ቀለም: 8 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:32

ከፀሐይ ብርሃን በቀጥታ የኤሌክትሪክ ኃይል የሚያመነጭ ልዩ ቀለም።

ኦርጋኒክ ፎቶቮልታይክ (OPVs) ከፀሐይ ብርሃን በቀጥታ ኤሌክትሪክ ማመንጨት የሚችሉ ርካሽ ሽፋኖች እንደመሆናቸው መጠን ከፍተኛ እምቅ ችሎታን ይሰጣሉ። እነዚህ ፖሊመሪ ድብልቅ ቁሳቁሶች እያንዳንዱን ጣሪያ እና ሌሎች ተስማሚ የሕንፃ ገጽን በዝቅተኛ ዋጋ ባለው የፎቶቫልታይክ ሽፋን የመሸፈን ተዓማኒ ዕይታ በመፍጠር ጥቅል-ወደ-ጥቅል የማቀነባበሪያ ቴክኒኮችን በመጠቀም በትላልቅ አካባቢዎች በከፍተኛ ፍጥነት ማተም ይችላሉ።

ደረጃ 1: የኤን.ፒ.ዎች ውህደት በአነስተኛ የደም ማነስ ሂደት በኩል

የናኖፖርትሌክ ፈጠራ ዘዴ አነስተኛ መጠን ያለው ምስል ለማመንጨት በምላሹ ድብልቅ ውስጥ በተካተተው የአልትራሳውንድ ቀንድ በኩል የተሰጠውን የአልትራሳውንድ ኃይል ይጠቀማል (ከላይ ያለው ምስል)። የአልትራሳውንድ ቀንድ ከፍተኛ የመቁረጫ ኃይልን በመተግበር ንዑስ ማይክሮሜትር ነጠብጣቦችን መፍጠር ያስችላል። አንድ ፈሳሽ aqueous surfactant- የያዙ ደረጃ (ዋልታ) አንድ macroemulsion ለማመንጨት, ከዚያም miniemulsion ለመመስረት ultrasonicated በክሎሮፎርም (ያልሆኑ ዋልታ) ውስጥ የሚቀልጥ ፖሊመር አንድ ኦርጋኒክ ደረጃ ጋር ተዳምሮ ነው. ፖሊመር ክሎሮፎም ጠብታዎች የተበታተነውን ደረጃ ከውኃ ውስጥ ቀጣይነት ባለው ደረጃ ይመሰርታሉ። ይህ የተበተነው ደረጃ ፈሳሽ ሞኖመር የነበረበትን ፖሊመር ናኖፖክሌሎችን ለማምረት የተለመደው ዘዴ ማሻሻያ ነው።

Miniemulsification በኋላ ወዲያውኑ, የ የማሟሟ ፖሊመር nanoparticles በመተው, ከተበተኑት ጠብታዎች ተወግዷል. በውሃው ደረጃ ላይ የአሠራር የመጀመሪያ ደረጃ ትኩረትን በመለወጥ የመጨረሻው የናኖ -ክፍል መጠን ሊለያይ ይችላል።

ደረጃ 2 የ NP ን በዝናብ ዘዴዎች በኩል ማዋሃድ

ለ miniemulsion አቀራረብ እንደ አማራጭ ፣ የዝናብ ቴክኒኮች የንጥረ ነገር መፍትሄን ወደ ደካማ ደካማ ቅልጥፍና ወደ ሁለተኛው መሟሟት ወደ ሴሚኮንዳክተር ፖሊመር ናኖፖክሌሎችን ለማምረት ቀላል መንገድን ይሰጣሉ።

እንደዚሁም ፣ ውህደቱ ፈጣን ነው ፣ ተንሳፋፊን አይጠቀምም ፣ በናኖፓርቲክ ውህደት ደረጃ ውስጥ ምንም ማሞቂያ (እና ስለሆነም የኖኖፖክሌሎችን ቅድመ-ማጣራት) አያስፈልገውም እና ለቁስ መጠነ-ሰፊ ውህደት በቀላሉ ሊመጠን ይችላል። በአጠቃላይ ፣ ተበታተኖቹ በዝቅተኛ መረጋጋት እንዳላቸው እና በልዩ ቅንብር ቅንጣቶች ቅድመ ምርጫ ምክንያት በቆሙበት ጊዜ የአቀማመጥ ለውጥን ያሳያሉ። ሆኖም ፣ የዝናብ አቀራረብ ቅንጣቶች እንደአስፈላጊነቱ እና ሲፈጠሩ የናኖፖርቲክ ውህድን እንደ ንቁ የህትመት ሂደት አካል የማካተት ዕድል ይሰጣል። በተጨማሪም ሂርች እና ሌሎች። በተከታታይ የማሟሟት መፈናቀል ፣ መዋቅራዊ ዝግጅቱ የቁሳቁሶችን የተፈጥሮ ኃይል ኃይል ተቃራኒ በሆነበት የተገላቢጦሽ ዋና-shellል ቅንጣቶችን ማዋሃድ እንደሚቻል አሳይተዋል።

ደረጃ 3 - ፒኤፍቢው - F8BT ናኖፓርፓክት ኦርጋኒክ ፎቶቮልታይክ (NPOPV) የቁሳቁስ ስርዓት

የ PFB የኃይል መለወጫ ቅልጥፍና ቀደምት መለኪያዎች- F8BT በናኖፓርትክልል መሣሪያዎች በፀሐይ ብርሃን ስር ሪፖርት የተደረጉ መሣሪያዎች Jsc = 1 × 10 − 5 ሴሜ^−2 እና ቮክ = 1.38 ቮ ፣ ይህም (ምርጥ ግምት ያልታሰበ የመሙላት ምክንያት (ኤፍኤፍ) ከጅምላ ድብልቅ መሣሪያዎች 0.28) ከ 0.004%PCE ጋር ይዛመዳል።

የ PFB: F8BT nanoparticle መሣሪያዎች ብቸኛው የፎቶቮልታይክ ልኬቶች የውጭ ኳንተም ውጤታማነት (EQE) ሴራዎች ነበሩ። ለእነዚህ የ polyfluorene nanoparticle ቁሳቁሶች ከፍተኛውን የኃይል መለወጫ ቅልጥፍናን ያሳየው ከ PFB: F8BT nanoparticles የተሠሩ ባለብዙ ደረጃ የፎቶቫልታይክ መሣሪያዎች።

ይህ የጨመረው አፈፃፀም የተገኘው በፖሊመር ናኖፖክሌል ውስጥ ያሉትን የግለሰቦችን የላይኛው ኃይል በመቆጣጠር እና በፖሊመር ናኖፓክለር ንብርብሮች ድህረ-ማከማቻ ሂደት ላይ ነው። ጉልህ በሆነ ሁኔታ ፣ ይህ ሥራ የተፈጠረው ናኖፓርቲካል ኦርጋኒክ ፎቶኮሌታይክ (NPOPV) መሣሪያዎች ከመደበኛው ድብልቅ መሣሪያዎች የበለጠ ውጤታማ መሆናቸውን ያሳያል (ምስል በኋላ)።

ደረጃ 4: ምስል

የናኖፖክሌክ እና የጅምላ ተጓዳኝ መሣሪያዎች የኤሌክትሪክ ባህሪዎች ንፅፅር። (ሀ) የአሁኑ ጥንካሬ እና የቮልቴጅ ልዩነት ለአምስት ንብርብር PFB: F8BT (ፖሊ (9 ፣ 9-dioctylfluorene-co-N ፣ N’-bis (4-butylphenyl) -N ፣ N’-diphenyl-1 ፣ 4-phenylenediamine) (PFB); ፖሊ (9 ፣ 9-dioctylfluorene- co-benzothiadiazole (F8BT)) nanoparticulate (የተሞሉ ክበቦች) እና የጅምላ ሄተሮጅኔሽን (ክፍት ክበቦች) መሣሪያ ፤ (ለ) የውጭ የኳንተም ውጤታማነት (EQE) vs ለአምስት-ንብርብር PFB የሞገድ ርዝመት-F8BT nanoparticulate (የተሞሉ ክበቦች) እና የጅምላ ሄተሮጅኔሽን (ክፍት ክበቦች) መሣሪያ። እንዲሁም የሚታየው (የተሰበረ መስመር) ለ nanoparticulate የፊልም መሣሪያ የ EQE ሴራ ነው።

በ polyfluorene ውህደት የውሃ ፖሊመር ናኖፓርት (NP) ስርጭቶችን መሠረት በማድረግ በ OPV መሣሪያዎች ውስጥ የካ እና አል ካቶዴስ (ሁለቱ በጣም የተለመዱ የኤሌክትሮል ቁሳቁሶች) ውጤት። እነሱ ከአል እና ከካ/አል ካቶዴስ ጋር PFB: F8BT NPOPV መሣሪያዎች በጥራት በጣም ተመሳሳይ ባህሪን ያሳያሉ ፣ ከፍተኛ PCE ለ ~ 0.4% ለአል እና ~ 0.8% ለካ/አል ፣ እና ለ NP መሣሪያዎች (የሚቀጥለው ምስል)። በጣም ጥሩው ውፍረት ቀጭን ፊልሞች [32 ፣ 33] ጥገና እና መሙላት እና በወፍራም ፊልሞች ውስጥ የጭንቀት መሰንጠቅ እድገት ተወዳዳሪ አካላዊ ውጤቶች ውጤት ነው።

በእነዚህ መሣሪያዎች ውስጥ ያለው እጅግ በጣም ጥሩው የንብርብር ውፍረት የጭንቀት መሰንጠቅ ከሚከሰትበት ወሳኝ የስንጥ ውፍረት (CCT) ጋር ይዛመዳል ፣ ይህም ዝቅተኛ የመቋቋም ችሎታ እና የመሣሪያ አፈፃፀም መቀነስን ያስከትላል።

ደረጃ 5: ምስል

ለ PFB ከተቀመጡት የንብርብሮች ብዛት ጋር የኃይል መለዋወጥ ቅልጥፍና (ፒሲኢ) ልዩነት በአል F ካቶድ (የተሞሉ ክበቦች) እና በካ/አል ካቶድ (ክፍት ክበቦች) የተሰሩ F8BT nanoparticulate ኦርጋኒክ photovoltaic (NPOPV) መሣሪያዎች። ዓይንን ለመምራት ነጠብጣብ እና የተሰበሩ መስመሮች ተጨምረዋል። ለእያንዳንዱ የንብርብሮች ቁጥር በትንሹ አሥር መሣሪያዎች ልዩነት ላይ በመመርኮዝ አማካይ ስህተት ተወስኗል።

ስለዚህ ፣ የ F8BT መሣሪያዎች ከሚዛመደው የ BHJ አወቃቀር አንፃራዊ የመነቃቃትን ልዩነት ያሻሽላሉ። በተጨማሪም ፣ የካ/አል ካቶድ አጠቃቀም በይነገጽ ክፍተቶች ግዛቶች እንዲፈጠሩ ያደርጋል (ምስል በኋላ) ፣ ይህም በእነዚህ መሣሪያዎች ውስጥ በፒኤፍቢ (PFB) የተፈጠሩትን ክፍያዎች እንደገና ማዋሃድ እና ለተመቻቸ የ BHJ መሣሪያ በተገኘው ደረጃ ላይ ክፍት የወረዳ ቮልቴጅን ወደነበረበት ይመልሳል። ፣ PCE ወደ 1%መቅረብን ያስከትላል።

ደረጃ 6: ምስል

ለ PFB የኃይል ደረጃ ንድፎች - ካልሲየም በሚኖርበት ጊዜ F8BT ናኖፖልሎች። (ሀ) ካልሲየም በናኖክለር ወለል በኩል ይሰራጫል። (ለ) ካልሲየም በፒኤፍቢ የበለፀገ ቅርፊት dopes ፣ ክፍተቶችን ግዛቶች ይፈጥራል። የኤሌክትሮኒክስ ሽግግር የሚከናወነው የተሞላው ክፍተት ግዛቶችን በማምረት ነው። (ሐ) በፒኤፍቢ ላይ የተፈጠረ ተነሳሽነት ወደ doped PFB ቁሳቁስ (PFB*) ቀርቧል ፣ እና አንድ ቀዳዳ ወደ ተሞላው ክፍተት ሁኔታ ይተላለፋል ፣ የበለጠ ኃይል ያለው ኤሌክትሮን ያመርታል ፤ (መ) የኤሌክትሮኒክስ ሽግግር በ F8BT ላይ ወደ ከፍተኛው የኃይል PFB ዝቅተኛው ያልተያዙ ሞለኪውላዊ ምህዋር (LUMO) ወይም የተሞላው ዝቅተኛ ኃይል PFB* LUMO እንቅፋት ሆኖበታል።

NP-OPV መሣሪያዎች ከተበታተነ P3HT: 1.30% የኃይል ልወጣ ውጤታማነት (ፒሲኢዎች) እና የ 35% ከፍተኛ የውጭ ኳንተም ብቃት (EQE) ያሳዩ የፒ.ሲ.ቢ. ሆኖም ፣ ከ PFB: F8BT NPOPV ስርዓት በተቃራኒ ፣ P3HT: PCBM NPOPV መሣሪያዎች ከብዙ ሄትሮጅኔሽን አቻዎቻቸው ያነሱ ነበሩ። የፍተሻ ማስተላለፊያ ኤክስሬይ ማይክሮስኮፕ (STXM) ገባሪው ንብርብር በጣም የተዋቀረ ኤን ፒ ሞርፎሎጂን ይይዛል እና በአንጻራዊ ሁኔታ ንጹህ የፒ.ቢ.ኤም. ኮር እና የተቀላቀለ P3HT: PCBM shellል (የሚቀጥለው ምስል) ያካተተ ኮር-shellል ኤንፒዎችን ያካተተ ነው። ሆኖም ፣ ሲገለጡ ፣ እነዚህ የ NPOPV መሣሪያዎች ሰፋ ያለ ደረጃ መለያየት እና የመሣሪያ አፈፃፀም ተመጣጣኝ መቀነስ ይደርስባቸዋል። በእርግጥ ፣ ይህ ሥራ ለተጠለፈው የ P3HT: PCBM OPV መሣሪያዎች ዝቅተኛ አፈፃፀም ማብራሪያ ሰጥቷል ፣ ምክንያቱም የኤን.ፒ. ፊልም የሙቀት ማቀነባበር ውጤታማ በሆነ ሁኔታ “ከመጠን በላይ ከመጠን በላይ” አወቃቀር ስለሚያስከትሉ አጠቃላይ ደረጃ መለያየት በመከሰቱ ፣ በዚህም የክፍያ ማመንጫ እና መጓጓዣን ያደናቅፋል።

ደረጃ 7 - የ NPOPV አፈፃፀም ማጠቃለያ

ባለፉት ጥቂት ዓመታት ሪፖርት የተደረጉ የ NPOPV መሣሪያዎች አፈፃፀም ማጠቃለያ በ ውስጥ ቀርቧል

ሠንጠረዥ። የ NPOPV መሣሪያዎች አፈጻጸም በከፍተኛ ሁኔታ እንደጨመረ ከሠንጠረ clear ግልፅ ነው ፣ በሦስት ትዕዛዞች ከፍ ብሏል።

ደረጃ 8 - መደምደሚያዎች እና የወደፊት ዕይታ

በቅርቡ በውሃ ላይ የተመሠረተ የ NPOPV ሽፋኖች ልማት በዝቅተኛ ወጪ የኦ.ፒ.ቪ መሣሪያዎች ልማት ውስጥ ምሳሌያዊ ለውጥን ይወክላል። ይህ አቀራረብ የሞርፎሎጂን ቁጥጥር በአንድ ጊዜ ይሰጣል እና በመሣሪያ ምርት ውስጥ ተለዋዋጭ ተቀጣጣይ ፈሳሾችን አስፈላጊነት ያስወግዳል። የአሁኑ የ OPV መሣሪያ ምርምር ሁለት ቁልፍ ተግዳሮቶች። በእርግጥ በውሃ ላይ የተመሠረተ የፀሐይ ቀለም ማልማት ማንኛውንም ነባር የማተሚያ ተቋም በመጠቀም ሰፋፊ የ OPV መሣሪያዎችን የማተም ተጨባጭ ተስፋን ይሰጣል። በተጨማሪም ፣ በውሃ ላይ የተመሠረተ የህትመት OPV ስርዓት ልማት በጣም ጠቃሚ እንደሚሆን እና በክሎሪን ፈሳሾች ላይ የተመሰረቱት የአሁኑ የቁሳቁስ ሥርዓቶች ለንግድ ሚዛን ማምረት ተስማሚ እንዳልሆኑ እየጨመረ ነው። በዚህ ግምገማ ውስጥ የተገለጸው ሥራ አዲሱ የ NPOPV ዘዴ በአጠቃላይ ተግባራዊ መሆኑን እና የ NPOPV መሣሪያ ፒሲኢዎች ከኦርጋኒክ መፈልፈያዎች ከተሠሩ መሣሪያዎች ጋር ተወዳዳሪ ሊሆኑ እንደሚችሉ ያሳያል። ሆኖም ፣ እነዚህ ጥናቶች ከቁሳዊ እይታ አንፃር ፣ ኤንፒዎች ከኦርጋኒክ መፈልፈያዎች ከተፈነዱ ፖሊመር ውህዶች ፍጹም የተለየ ባህሪ ያሳያሉ። በውጤታማነት ፣ ኤን.ፒ.ዎች ሙሉ በሙሉ አዲስ የቁሳቁስ ስርዓት ናቸው ፣ እና እንደዚያም ፣ በኦርጋኒክ ላይ ለተመሰረቱ የኦ.ፒ.ቪ መሣሪያዎች የተማሩት ለ OPV መሣሪያ መፈጠር የድሮ ህጎች አይተገበሩም። በ polyfluorene ውህዶች ላይ ተመስርተው በ NPOPVs ውስጥ ፣ የኤን.ፒ. ሞርፎሎጂ የመሣሪያውን ውጤታማነት በእጥፍ ይጨምራል። ሆኖም ፣ ለፖሊመር - fullerene ድብልቆች (ለምሳሌ ፣ P3HT: PCBM እና P3HT: ICBA) ፣ በ NP ፊልሞች ውስጥ የሞርፎሎጂ ምስረታ በጣም የተወሳሰበ ነው ፣ እና ሌሎች ነገሮች (እንደ ዋና ስርጭት) ያሉ የበላይነት ሊኖራቸው ይችላል ፣ ይህም ያልተመረጠ የመሣሪያ መዋቅሮች እና ውጤታማነት ያስከትላል። የእነዚህ ቁሳቁሶች የወደፊት ዕይታ እጅግ በጣም ተስፋ ሰጪ ነው ፣ የመሣሪያ ውጤታማነት ከአምስት ዓመት ባነሰ ጊዜ ውስጥ ከ 0.004% ወደ 4% አድጓል። ቀጣዩ የእድገት ደረጃ የ NP አወቃቀሩን እና የ NP ፊልም ሞርፎሎጂን የሚወስኑ ስልቶችን እና እነዚህን እንዴት መቆጣጠር እና ማሻሻል እንደሚቻል ያካትታል። እስከዛሬ ድረስ ፣ በ nanoscale ላይ የ OPV ንቁ ንብርብሮችን ሞርፎሎጂ የመቆጣጠር ችሎታ ገና አልተገነዘበም። ሆኖም ፣ የ NP ቁሳቁሶች ትግበራ ይህንን ግብ ለማሳካት ሊፈቅድ እንደሚችል የቅርብ ጊዜ ሥራ ያሳያል።