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.

הכנת דיו Blend 1. פוטון-פעיל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול 10 מ&quot;ג של פולימר DPPBT ו -10 מ&quot;ג של חומר מחשב 71 בע&quot;מ (מבנים כימיים שמוצג באיור 1). מערבבים אותם בקבוקון 4 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 1.5 מ&quot;ל כלורופורם 75 μl של 1,2-dichlorobenzene לתוך התערובת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים בר ומערבבים קטנים לתוך הבקבוקון, לסגור את הבקבוקון עם כובע polytetrafluoroethylene (PTFE), ולהעביר את בקבוקון פלטה חשמלית. מערבבים ב ~ 400 סל&quot;ד, וחום ב ~ 50 מעלות צלזיוס למשך הלילה לפני השימוש. </li></ol> 2. איטו ו ופל מצע ניקוי והכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום בדוגמת טענתי תחמוצת אינדיום בדיל (איטו) מצע זכוכית (1 אינץ &#39;ב -3 אינץ&#39;, עם חץ סיר איטו) או פרוסות סיליקון לתוך תצוגת ניקוי טפלון וקבעתי מתל לתוך מיכל זכוכית (איור 2). להוסיף בתמיסת דטרגנט לדלל (300 מ&quot;ל, 1% בתמיסת דטרגנט אוניברסלי) לתוך מיכל זכוכית ולשים את מיכל זכוכית לתוך sonicator sonicate במשך 15 דקות.</li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר את נוזל הכלים ולשטוף את הכוס איטו עם deionized (DI) מים כמה פעמים. לאחר מכן להוסיף 300 מ&quot;ל מים DI לתוך המיכל, ולשים את מיכל זכוכית לתוך sonicator במשך 15 דקות נוספות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המים מהמיכל. הוספת 300 מ&quot;ל אצטון לתוך המיכל, ו sonicate במשך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר אצטון. הוספת 300 מ&quot;ל 2-isopranol לתוך מיכל זכוכית, ולאחר מכן sonicate במשך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את הניקוי מתל אל תנור. הגדר את טמפרטורת התנור ל 100 מעלות צלזיוס, ולחכות 3-5 שעות עד זכוכית איטו הוא מיובש לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוציא מצעים לנקות. העבר אותם לתוך שואב פלזמה מנקה או חמצן UV-אוזון. השתמשו רב עוצמה UV-אוזון או פלזמה לנקות אותם ~ 15 דק &#39;על פי פרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את המצע ניקה גבי coater ספין, להוסיף 150 פולי μl (3,4-ethylenedioxythiophene) sulfonate קלקר (PEDOT: PSS) פתרון על גבי המצע ניקה, ואת המעיל ספין בסל&quot;ד 3000 כדי מעילמצוין ~ 30 PEDOT ננומטר עבים: PSS (PEDOT: PSS 4083) סרט דק על או ופלי הזכוכית או סיליקון איטו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוריד מצעים מצופי ספין. מעביר את המצעים מצופים הטריים על צלחת לחשל חימום ב 150 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות. </li></ol> 3. הדפסת שכבה פעילה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצע טען. שים את PEDOT: PSS מצופה המצע איטו לצלחת בסיס של coater למות חריץ מיני. הפעל את משאבת ואקום המחובר צ&#39;אק ואקום של coater למות חריץ להחזיק את המצע בחוזקה. (ראה איור 3 לאיתור רכיבים שונים.) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המיקום של מצע לשים אותו ממש מתחת ראש המדפסת. ניתן לעשות זאת על ידי שימוש מניפולטור ליניארי מתחת ללוח המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הראש הנוטה באמצעות מניפולטור ההטיה 2-D שמכיל את ראש ההדפסה. ודא כי הראש עומד אנכי על גבי המצע הטעון. שימו לב בתהליך זה, ראש ההדפסה ניתן וריד קרוב substraטה. השתמש הפער בין ראש ההדפסה ואת המצע כדי להראות אם הראש מוטה או לא. זה יהיה מאוד שימושי כאשר מצע פרוסות משמש, מאז תמונת קטין של ראש ההדפסה תופיע וזה יהיה הרבה יותר קל לבדוק את ההטיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוון את המרחק אל מצע הראש לאפס. המנוע האנכי מצמיד עם חיישן כוח. כאשר ראש ההדפסה צף, קריאת הכח קבועה תושג (מן המשקל של הדפסת ראש ההטיה מכלול מניפולטור). לאחר ראש המדפסת נוגע מצע, הקריאה תפחית, סימון המיקום אפס. ראה איור 4 עבור הגדרת מרחק צעד. השתמש במצב לרוץ כוונון המרחק. הערה: צלחת translational מניפולטור אנכי מחובר לבסיסו באמצעות מעיינות קבוע הקפיץ משתנה מעט. לפיכך שינויים קטנים חיישן כוח הם בלתי נמנעים במהלך הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גדר ערך ראש אל המצע להפעיל את הניסוי. בניסוי זה, להגדיר אתהראש למצע הפער ל -100 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המנוע בשלב ליניארי translational אשר ישמש כדי להדפיס. מצא את נקודת ההתחלה ואת נקודת הסיום. קלט ערכים אלה. מרחק הנסיעות של המנוע ליניארי הוא 100 מ&quot;מימ. הנה, להגדיר מיקום המנוע 10 מ&quot;מ כנקודת ההתחלה ו -80 מ&quot;מ מיקום המנוע כנקודת הקצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת מהירות הדפסה עד 10 מ&quot;מ / sec באמצעות המנוע שליטה ממשק תוכנה (איור 4 ב). הגדרת מהירות ההאצה המנוע ל -100 מ &#39;/ שנייה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם המנוע אינו פועל כהלכה או התוכנה יש שגיאה, אנא הפעל מחדש את התוכנה ולחץ על &quot;אפשר&quot; ולאחר מכן &quot;הביתה&quot; בממשק התוכנה. שים לב במהלך הדפסת תהליך, ראש ההדפסה נשאר קבוע ואת המצע נע לוותר הפתרון לחקות את תהליך ההדפסה התעשייתי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> DPPBT טען: פתרון PCBM (בטמפרטורת החדר) לתוך מזרק 1 מ&quot;ל ו הר את המזרק משאבת מזרק המחובר לחריץלמות מדפסת. הגדר את הפרמטרים הדפסה בשליטה תוכנה (קוטר מזרק ומהירות האכלה פתרון, 0.3 מ&quot;ל / דקה במקרה זה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את ניסוי ההדפסה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את המצע לנקודת ההתחלה על ידי הקליד את מיקום הנקודה המוצא בחלון העמדה בשליטת תוכנה. ראה איור 4C לפרטים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל לשאוב פתרון לתוך ראש החריץ למות על ידי לחיצה על ההתחלה של תוכנת משאבת מזרק. לחלופין, ידני להפעיל את משאבת מזרק. עבור כל ציפוי, סביב ~ 100 μl של פתרון ישמש. בדרך כלל, השתמש 300 פתרון μl להדפסה לראשונה ולהשתמש ~ 100 פתרון μl להדפסה חוזרת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתניעת translational במהירות כאשר הפתרון מתחיל לצאת החוצה מראש ההדפסה, ואת המצע יעבור מיקום הסיום. אנא שימו לב כי זהו שלב קריטי. טענת מראש מנוע translational שהסתיים עמדו לתוך חלון העמדה, ולחץ על Enter כדי להפעיל את mov המנועement. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור את משאבת המזרק ולהרים ראש ההדפסה באמצעות המנוע האנכי. סובב את הוואקום מעל ולקחת את מצע מצלחת הבסיס. ראוי לציין, כי הנפח המת עבור ראש הדפסה זה 250 μl, ובכך ממלא את הפעם הראשונה לוקח יותר מ -250 μl של פתרון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טענת את המצע מודפס לתוך תנור ואקום במשך 3-5 שעות כדי להסיר ממס שיורים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים בצלחת פטרי מתחת לראש ההדפסה. משאבה 10 מ&quot;ל כלורופורם אל ראש ההדפסה לניקוי ראש. לאסוף את הפתרון כלורופורם מזוהם עם צלחת פטרי. השתמש צמר גפן לניקוי ראש ההדפסה תוך שאיבת פתרון הניקוי. לאחר כל סיבוב ציפוי, לנקות את ראש ההדפסה, במיוחד כאשר פתרון אחר משמש. הערה: DPPBT: פתרון PCBM מראה צבע ירוק כהה. כאשר הניקוי יושלם, ללא צבע ניתן לראות מן ממס כלורופורם. </li></ol></li></ol> 4. הפקדת אלקטרודה קתודה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טענת אתמצע צופה בשכבה פעילה על מסכות צל (איור 5) ו הר המסכה לתוך תא האידוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים שתי סירות אידוי תרמית בין חתיכי אלקטרודה (איור 6 א). טען בסירה אחת עם מלח LiF (בקושי מכסה את הסירה, ~ 0.2 גרם) ו בסירה אחת עם מתכת ואלומיניום (4 כדורים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את תא אידוי מים במשאבות תא האידוי לכ 2 x 10 -6 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את התא להפקיד 1 ננומטר של LiF ואחריו 100 ננומטר של אלומיניום. במקרה הנוכחי, להשתמש בכוח 20% להפקדה LiF ולהשתמש כוח 26% להפקדה אל. שמוצג באיור 6 ב הוא ממשק שליטה המאייד של המערכת נעשה שימוש במחקר זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור משאבות פינוי למלא את התא עם גז חנקן. כאשר הלחץ חוזר בלחץ אטמוספרי, לקחת מצעים החוצה. </li></ol> 5. מדידת ביצועים פוטו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן שקופית זכוכית כי היא חצירוחב של זכוכית איטו המשמש ייצור המכשיר. ביצוע שלב זה בתוך תא הכפפות. הדבק דבק אפוקסי לצד אחד של מצע זכוכית, וכן לכסות את האזור ההתקן באמצעות שקופיות זכוכית מצופה דבק אפוקסי (ראה איור 11 עבור מכשיר מדגם). כאשר אפוקסי ריפא, המכשיר יהיה אטום לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המנורה סימולציה השמש ומוגדרת AM 1.5 קרינה עם 100 mW / 2 ס&quot;מ. ייצב את המנורה במשך כ 15 דקות לפני המדידה. שמוצג באיור 7 היא מערכת המדידה PV השתמשו במחקר זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר המכשיר תחת סימולטור השמש במרחק הציע המכשיר. חבר את האנודה ואת הקתודה אל מעגל המדידה. קלט עקום נוכחי מתח באמצעות מודד חשמל באמצעות הפרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את הביצועים של המכשיר כדלקמן: J SC: ומזרם קצר, הזרם המרבי מכשיר תאים סולריים יכולים לספק; oc V </sub&gt;: מתח מעגל פתוח, המתח המרבי מכשיר תאים סולרי יכול לספק; FF: למלא גורם, השטח המרבי ב עקומת IV מחולק oc J SC * V; PCE: יעילות ההמרה כוח, J SC * oc V * FF / (2 100mW / ס&quot;מ). </li></ol> 6. מדידה רנטגן Synchrotron <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת תיבת הליום לדכא אוויר פיזור במדידת רנטגן. הר coater למות מיני חריץ לתוך תיבת הליום. שמוצג באיור 8 הוא הגדרת הניסוי של ניסויים דיפרקציה מרעה שכיחות רנטגן באמצעות תיבת הליום ב מתקדם מקור אור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר אינטרפרומטר אופטי על מכונת הדפוס לפקח על שינוי העובי מעל האידוי הממס. בניסוי זה, להשתמש במודל UVX (למשל, F20 Filmetrix). החומרים המשמשים בניסוי זה יש קליטת אור חזקה מ 300-900 ננומטר אורך גל. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש מקור מנורה של אינטרפרומטר האופטי הב ימנע ספיגת החומר. השתמש מנורת אורך גל 1,100-1,700 ננומטר בניסוי הזה. טרום לכייל את המכשיר לפני הניסוי בעקבות הליכי פעולתו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את PEDOT: מצע רקיק מצופה PSS על בעל מצע של המדפסת ולהתאים את מיקום הראש ואת המצע לאחר שלב 3.2-3.5. הפעל את משאבת הוואקום ולוודא כי מצע רקיק מקלות לבעל המצע בחוזקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טהר את תיבת הליום כדי להסיר אוויר. שים לב רמת חמצן צריך להיות פחות מ 0.3 v%, אשר יכול להיות במעקב על ידי חיישן חמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר את המצע במיקום שבו רנטגן פוגעת על פני המצע (לעומת סוף בהדפסה), ולקבוע את זווית שכיחות, 0.16 ° במקרה זה. יישר פי פרוטוקול קרן אונליין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את שיטת הרכישה זמן נתוני החשיפה רנטגן. הנה, להשתמש 2 שניות כזמן החשיפה, ואחריו 3 שניות של זמן השהיה (כדי למנוע נזק קרן שרת). לכן כל תקופת ניסוי תהיהלהיות 5 שניות. ביצוע תור מתמשך של 100 חזרות; ובכך לקחת 100 תמונות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שם הניסוי ולבחור את נתיב הנתונים לשמור קבצים ניסיוניים. שמוצג באיור 9 הוא ממשק המשתמש המתקדם מקור אור beamline 7.3.3 איפה את ההגדרות הנ&quot;ל ניתן לאתר בקלות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את המצע למצב ההתחלתי על ידי הזנת למצב ההתחלתי בתוכנות שליטה מוטורית. הפעל את תריס רנטגן הגלאי ברציפות ירשום אותות עקיפים / פיזור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את משאבת המזרק להאכיל פתרון לתוך ראש ההדפסה. כאשר הפתרון מתחיל להוציא מראש ההדפסה (פיקוח על ידי מצלמת מעקב), להתחיל את תהליך ההדפסה במהירות. הערה: כאשר מדידת המיקום שנבחר מראש הוא הגיע, 2-D גלאי יהיה ללכוד את אות הפיזור מפתרון. עובי הסרט יהיה פיקוח על ידי אינטרפרומטר. לכן אבולוצית סרט המורפולוגיה הדקה תתועד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרם את המדפסתראש ולנקות את הראש כאשר הניסוי נעשה. </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.

השיטה המתוארת כאן מתמקדת בפיתוח שיטה להכנת סרט וניתן לשנותם בקלות בייצור תעשייתי. הדפסת סרט דקה ואפיון מורפולוגיה סינכרוטרון הם השלבים הקריטיים ביותר עם הפרוטוקול. במחקר OPV מדורג במעבדה קודם, ציפוי ספין משמש כשיטה הדומיננטית לפברק התקני סרט דקים. עם זאת, תהליך זה משת...

photovoltaics האורגני (OPV) הוא טכנולוגיה מבטיחה לייצר אנרגיות מתחדשות חסכוניות בעתיד הקרוב. 1, 2, 3 מאמצים רבים נעשו כדי לפתח פולימרי צילום פעיל לפברק התקנים יעילים גבוהים. נכון להיום, מכשירי OPV שכבתיים יחידים השיגו יעילות המרה כוח&gt; 10% (PCE). שיפורים אלה הושגו על מכשירים בקנה מידה מעבדתי באמצעות ציפוי ספין כדי ליצור את הסרט, ותרגום למכשירים גודל בקנה מידה גדול יותר כבר טומנת בחובה ירידה מובהקת PCE. 4, 5 בענף, לגלגל אל הרול (R2R) ציפוי סרט דק מבוסס משמש להפקת סרטים דקים פעילים פוטון על מצעים מוליכים, שונה למדי מתהליכי מעבדה בקנה מידה טיפוסיים, במיוחד בשער של הסרת ממס. דבר זה הוא קריטי מאחר מורפולוגיות הם קיnetically לכודים, הנובעים הגומלין בין תהליכים הקינטית מרובים, כולל הפרדת פאזות, סידור, התמצאות אידוי הממס. 6, 7 kinetically זה מורפולוגיה לכוד, אם כי, קובע במידה רבה את הביצועים של המכשירים תאים סולריים. לכן, להבנת ההתפתחות של המורפולוגיה במהלך תהליך הציפוי היא בעל חשיבות גבוהה עבור מניפולציה של המורפולוגיה כדי למטב את הביצועים. אופטימיזציה של המורפולוגיה דורשת הבנת קינטיקה הקשורים ההזמנה של פולימר ניצוח חור הפתרון ממס מוסר; 8, 9 לכימותי האינטראקציות של הפולימר עם מנצח האלקטרונים מבוסס פולרן; 10, 11, 12 הבנת התפקידים של תוספים בהגדרת מורפומְשַׁעֲמֵם; 13, 14, 15 ואיזון השיעורים היחסיים של אידוי של הממס (ים) ותוספים. 16 זה כבר אתגר לאפיין את האבולוציה של מורפולוגיה כמותית השכבה הפעילה בסביבה תעשייתית רלוונטית. רול ל-רול עיבוד נחקר עבור הייצור של מכשירי OPV בקנה המידה גדולים. 4, 17 עם זאת, מחקרים אלה בוצעו באווירה ייצור שבו כמויות גדולות של חומרים המשמשים, הגבלת מחקרים ביעילות פולימרים זמינים מסחרית. במאמר זה, את הפרטים הטכניים של בודה התקנים OPV באמצעות מערכת ציפוי למות מיני חריץ הם הפגינו. פרמטרים ציפוי כגון קינטיקה ייבוש הסרט ובקרה עובי הסרט החלות על תהליכים בקנה מידה גדול יותר, מה שהופך במחקר זה קשור ישירות בתעשייה fabrication. חוץ מזה, כמות קטנה מאוד של חומר המשמש בניסוי ציפוי מיני חריץ למות, מה שהופך עיבוד זה החלות על חומרים סינתטיים חדשים. בתכנון, coater למות מיני חריץ זה יכול להיות מותקן על גבי תחנות קצה סינכרוטרון, ובכך מרע פיזור קרני רנטגן הזווית קטנה שכיח (GISAXS) ואת קרן ה- X עקיפה (GIXD) יכול לשמש כדי לאפשר לימודים בזמן אמת על האבולוציה המורפולוגיה פני טווח של אורך רחב מאזניים בשלבים שונים של תהליך ייבוש הסרט תחת מגוון של תנאי עיבוד. מידע המתקבל במחקרים אלה ניתן להעביר ישירות הגדרת ייצור תעשייתית. הכמות הקטנה של חומרים המשמשת מאפשרת סינון מהיר של מספר רב של חומרים פוטו-פעיל והתערובות שלהם בתנאי עיבוד שונים. החצי-גבישי diketopyrrolopyrrole ו quaterthiophene (DPPBT) מבוססי פולימרים הלהקה נמוך מצומדות משמש כחומר התורם הדגם (6,6) -phenyl C71-butyriג מתיל אסטר חומצה (PC 71 בע&quot;מ) משמשת acceptor האלקטרוני. 18, 19 זה מוצג במחקרים קודמים כי DPPBT: PC 71 בע&quot;מ תערובות ליצור הפרדת פאזות גודל גדול בעת שימוש כלורופורם כמו ממס. כלורופורם: תערובת ממס 1,2-dichlorobenzene יכול להקטין את הגודל של הפרדת פאזות ובכך להגדיל את ביצועי המכשיר. היווצרות המורפולוגיה במהלך תהליך הייבוש הממס נחקרת באתרו על ידי מרעה השכיח רנטגן עקיפה ופיזור. מכשירי תא סולארי מפוברקים באמצעות coater למות מיני החריץ הראה PCE ממוצע של 5.2% באמצעות תנאי תערובת הממס הטובים ביותר, 20 דומה ספין-ציפוי מכשירים מפוברקים. Coater מיני חריץ למות פותח מסלול חדש לפברק התקני תאים סולריים במעבדת הגדרת מחקר המחקה תהליך תעשייתי, מילוי פער מנבא את הכדאיות של חומרים אלו תעשייתיים relהגדרת evant.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="787">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">PC71BM</td>
			<td style="width:263px;">Nano-C Inc</td>
			<td style="width:184px;">nano-c-PCBM-SF</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">DPPBT</td>
			<td style="width:263px;">The University of Massachusetts</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">PEDOT:PSS</td>
			<td style="width:263px;">Heraeus</td>
			<td style="width:184px;">P VP Al 4083</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Mucasol Liquid Cleaner</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">Z637181</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Acetone</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">270725</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Isopropyl Alcohol</td>
			<td style="width:263px;">BDH</td>
			<td style="width:184px;">BDH1133</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Chloroform</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">372978&#160;</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">1,2-diChlorobenzene</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">240664</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Lithium fluoride</td>
			<td style="width:263px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:184px;">669431</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Aluminum</td>
			<td style="width:263px;">Kurt Lesker</td>
			<td style="width:184px;">EVMAL50QXHD</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Glass vials</td>
			<td style="width:263px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:184px;">03-391-7B</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:263px;">Cleanosonic</td>
			<td style="width:184px;">Branson 2800</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Oven</td>
			<td style="width:263px;">WVR</td>
			<td style="width:184px;">414005-118</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Cleaning Rack</td>
			<td style="width:263px;">Lawrence Berkeley National Lab</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Shadow Mask</td>
			<td style="width:263px;">Lawrence Berkeley National Lab</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">UV-Ozone Cleaner</td>
			<td style="width:263px;">UVOCS INC</td>
			<td style="width:184px;">T16X16 OES</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Glove Box</td>
			<td style="width:263px;">MBraun</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Evaporator</td>
			<td style="width:263px;">MBraun</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Slot Die Coater</td>
			<td style="width:263px;">Jema Science Inc</td>
			<td style="width:184px;">Custom Made</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Solar Simulator</td>
			<td style="width:263px;">Newport</td>
			<td style="width:184px;">Class ABB</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Spin Coater</td>
			<td style="width:263px;">SCS Equipment</td>
			<td style="width:184px;">SCS G3</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Hot Plate</td>
			<td style="width:263px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:184px;">SP131015Q</td>
			<td style="width:149px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">X-ray Measurement</td>
			<td style="width:263px;">Lawrence Berkeley National Lab</td>
			<td style="width:184px;">Beamline 7.3.3</td>
			<td style="width:149px;"></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.

שמוצג באיור 3 היא מערכת ציפוי מיני החריץ למות. הוא מורכב מכונת ציפוי אחד, משאבת מזרק אחד וקופסת שליטה מרכזית. מכונת הציפוי היא החלק החיוני, העשוי ראש למות חריץ, במת translational אופקית אחד, ועל במת translational אנכית אחד. ראש החריץ למות הוא רכוב על הבסיס ...

Watch this Scientific Journal Video about Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization at JoVE.com

ייצור הדפסה של תאים סולאריים הטרוג'נקים בתפזורת ואפיון מורפולוגיה במקום | הנדסה | וִידֵאוֹ

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק תאים סולריים אורגני סרט דק באמצעות coater למות מיני חריץ ומאפייני מבנה אונליין הקשורים באמצעות טכניקות פיזור synchrotron.

ייצור הדפסת תאים סולריים heterojunction הגורף<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון מורפולוגיה

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

Universidad San Sebastian

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 Views.  Lawrence Berkeley National Laboratory.  כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק תאים סולריים אורגני סרט דק באמצעות coater למות מיני חריץ ומאפייני מבנה אונליין הקשורים באמצעות טכניקות פיזור synchrotron. 

Video: Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Metamaterials (MM), artificial materials engineered to have properties that may not be found in nature, have been widely explored since the first theoretical1 and experimental demonstration2 of their unique properties. MMs can provide a highly controllable electromagnetic response, and to date have been demonstrated in every technologically relevant spectral range including the optical3, near IR4, mid IR5 , THz6 , mm-wave7 , microwave8 and radio9 bands. Applications include perfect lenses10, sensors11, telecommunications12, invisibility cloaks13 and filters14,15. We have recently developed single band16, dual band17 and broadband18 THz metamaterial absorber devices capable of greater than 80% absorption at the resonance peak. The concept of a MM absorber is especially important at THz frequencies where it is difficult to find strong frequency selective THz absorbers19. In our MM absorber the THz radiation is absorbed in a thickness of ~ &lambda;/20, overcoming the thickness limitation of traditional quarter wavelength absorbers. MM absorbers naturally lend themselves to THz detection applications, such as thermal sensors, and if integrated with suitable THz sources (e.g. QCLs), could lead to compact, highly sensitive, low cost, real time THz imaging systems.

This protocol outlines the simulation, fabrication and characterization of THz metamaterial absorbers. Such absorbers, when coupled with an appropriate sensor, have applications in THz imaging and spectroscopy.

סימולציה, ייצור ואפיון של בולמי metamaterial THz

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

ייצור ואפיון של מנחי גלים פוטוניים Crystal להאט את האור וחללים

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

דפוסים באמצעות מעברי Saturable אופטיים - ייצור ואפיון

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

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.

שילוב של אור ננו-מבני כסף השמנה בתאים סולריים המוקשה Microcrystalline הסיליקון ידי העברת הדפסה

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must be smaller than the incident wavelength of sound and the width of the fluidic channels are typically tens to hundreds of micrometers across, acoustofluidic devices typically use ultrasonic waves generated from a piezoelectric transducer pulsating at high frequencies (in the megahertz range). At characteristic frequencies that depend on the geometry of the device, it is possible to induce the formation of standing waves that can focus particles along desired fluidic streamlines within a bulk flow. Here, we describe a method for the fabrication of acoustophoretic devices from common materials and clean room equipment. We show representative results for the focusing of particles with positive or negative acoustic contrast factors, which move towards the pressure nodes or antinodes of the standing waves, respectively. These devices offer enormous practical utility for precisely positioning large numbers of microscopic entities (e.g., cells) in stationary or flowing fluids for applications ranging from cytometry to assembly.

Acoustofluidic devices use ultrasonic waves within microfluidic channels to manipulate, concentrate and isolate suspended micro and nanoscopic entities. This protocol describes the fabrication and operation of such a device supporting bulk acoustic standing waves to focus particles in a central streamline without the aid of sheath fluids.

ייצור והפעלה של Acoustofluidic התקנים התומכים גלים אקוסטיים המתמדת בכמות גדולה עבור Sheathless התמקדות של חלקיקים

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

ייצור ואפיון של מהודי מוליכים

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

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%.

דפוס דיגיטלי של טיטניום דו-חמצני עבור לצבוע תאים סולריים רגישים

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

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.

בקרת מורפולוגיה עבור תאים סולריים מילוי heterojunction אורגני-אורגניים להדפסה מלא מבוסס על מולקולה פולימרית Ti-alkoxide ו מוליכים למחצה

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

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.

פיתוח תאים סולריים ביצועים גבוהים פער/סי Heterojunction

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 ...