Material osila ptb7 cas: 1266549 - 31 - 8 ptb7

Solo para estudios experimentales con animales, etc.

Información sobre lotes

Material osila ptb7 cas: 1266549 - 31 - 8 ptb7

Aplicaciones

PTB7 para la fotovoltaica orgánica de alto rendimiento.

Poli[[4,8-bis[(2-etilhexil)oxi]benzo[1,2-b:4,5-b']ditiofeno-2,6-diil][3-fluoro-2-[(2-etilhexil)carbonil]tieno[3,4-b]tiofenodiilo]], más comúnmente conocido como PTB7.

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PTB7 da algunas de las eficiencias más altas reportadas para células solares de polímero: fullereno debido a su absorción extendida en el infrarrojo cercano y el nivel inferior de HOMO. Junto con nuestro paquete completo de información de procesamiento, PTB7 se convierte en una forma rápida y fácil de mejorar la eficiencia del dispositivo. Esto representa un método rentable para aumentar el rendimiento y el impacto de dispositivos y datos para una amplia gama de investigaciones relacionadas con OPV.

A concentraciones típicas para dispositivos recubiertos por rotación de 10 mg/ml, un lote estándar de 100 mg producirá 10 ml de tinta, suficiente para recubrir 200 de los sustratos de tamaño estándar de Ossila incluso asumiendo una pérdida de tinta del 50% durante la preparación y la filtración. A concentraciones de 1 mg/ml (más típicas para la impresión por chorro de tinta y el recubrimiento por pulverización) se pueden producir hasta 100 ml de tinta.

En una arquitectura de referencia estandarizada (utilizando una interfaz de orificio PEDOT:PSS e interfaz de electrones Ca/Al) hemos demostrado que este lote da un PCE del 6,8% (véase la hoja de datos a continuación) y hasta el 7,4% usando PFN. Al usar nuevos materiales de interfaz y arquitecturas, se ha demostrado que PTB7 alcanza eficiencias de 9,2% PCE en la literatura [1,2].

La alta solubilidad en una amplia gama de disolventes hace que la preparación y filtración de la tinta sean simples, y PTB7 es uno de los materiales más fáciles con los que hemos trabajado (simplemente agitarlo para disolverlo). Esto también lo hace un excelente candidato para una variedad de técnicas de recubrimiento, incluyendo impresión por chorro de tinta, recubrimiento por pulverización y recubrimiento de hoja.

Para obtener información sobre el procesamiento, consulte nuestros detalles específicos de fabricación para PTB7, vídeo de fabricación general, guía general de fabricación, papel de modelado óptico sobre nuestra arquitectura estándar [3], o nosotros para cualquier ayuda y soporte adicional.

Referencias(tenga en cuenta que Ossila no tiene ninguna conexión formal con ninguno de los autores o instituciones en estas referencias):

• [1]Eficiencia mejorada de conversión de energía en células solares de polímero utilizando una estructura de dispositivo invertidoZhicai He et al., Nature Photonics, V 6, p591–595 (2012).
• [2]Mejora simultánea de la tensión de circuito abierto, la densidad de corriente de cortocircuito y el factor de llenado en células solares de polímeroZhicai He et al., Materiales Avanzados, V 23, p4636-4643 (2011).
• [3]Optimización de la eficiencia de las células solares de copolímero de carbazol mediante el control del electrodo de cátodo metálicoDarren C. Watters et al., Electrónica Orgánica, V 13, p1401-1408 (2012)
• [4]Diseñar células solares de heterounión a granel de mezcla ternaria con recombinación de portador reducida y un factor de llenado del 77%,N. Gasparini et al., Nat. Energy, 16118 (2016); doi:10.1038/nenergy.2016.118 (Ossila PTB7 se presentó en este artículo).

Material osila ptb7 cas: 1266549 - 31 - 8 ptb7

Hoja de datos

Estructura química de PTB7; Fórmula química (C)₄₁H₅₃FO₄S₄(...)_n.

Especificaciones

Detalles de uso

Dispositivos de referencia invertidos

Se hicieron dispositivos de referencia en el lote M211 para evaluar el efecto de PTB7:PC₇₀Espesor de capa activa BM sobre la eficiencia OPV usando una arquitectura invertida con la siguiente estructura. Estos consistían en la siguiente estructura y se fabricaron en atmósfera inerte (caja de guantes) antes de la encapsulación y medición en condiciones ambientales.

Vidrio / ITO (100 nm) / PFN (6,5 nm) / PTB7: PC₇₀BM (1:1.5) / MoO_x(15 nm) / Al (100 nm)

Para detalles genéricos, consulte la guía general de fabricación y el vídeo. Para detalles específicos, consulte el siguiente informe de fabricación condensado que detalla el modelado óptico y la optimización de la pila multicapa.

Anteriormente se ha demostrado que el PFN de alrededor de 6,5 nm da un rendimiento óptimo [1-3, P021] mientras que el modelado ha demostrado que un cátodo posterior de Al da un rendimiento más alto que Ag cuando se usa con MoO._x[4].

El PTB7:PC₇₀La solución de BM se preparó en clorobenceno a 25 mg/ml antes de diluirse con diiodooctano al 3% (DIO) para promover la morfología correcta.

Se eligieron espesores de capas activas de 75 nm, 90 nm y 105 nm correspondientes al extremo inferior, medio y superior del pico de absorción de "película delgada" de una pila típica como se predijo mediante el modelado óptico [1]. Para cada uno de estos grosores se produjeron un total de cuatro sustratos, cada uno con 4 píxeles y los datos presentados a continuación representan un análisis no subjetivo (sin intervención humana) del mejor 75% de píxeles mediante PCE (12 píxeles para cada condición).

También se prepararon dos sustratos adicionales con un lavado con metanol para ayudar a eliminar el DIO como se ha informado en la literatura para ayudar a mejorar el rendimiento.

En general, se encontró la eficiencia máxima de 7,2% de PCE promedio (7,4% máximo) a 75 nm de espesor de película.

Figura 1: PCE, Jsc, Voc y FF para dispositivos de arquitectura invertida a diferentes velocidades de giro. Los datos mostrados se promedian con máximos y mínimos superpuestos con círculos llenos (ver nota de las mediciones de Dektak). Como se informó anteriormente [1, 2, 3], las películas de aproximadamente 90 nm dan el rendimiento más alto con mayor Jsc y solo una pérdida menor en el factor de llenado.

Figura 2: La curva JV para el dispositivo de mejor rendimiento - arquitectura invertida.

Nota 1:Calibración de espesor Dektak

Normalmente calibramos películas delgadas mediante el uso de un perfilador de superficie Dektak, sin embargo, el uso de DIO da como resultado un mayor nivel de incertidumbre en la película, ya que el DIO tardará varias horas en secarse completamente en condiciones normales y es probable que se someta a una ligera contracción adicional cuando se coloca al vacío. El DIO también se puede eliminar horneando el sustrato en la placa caliente a 80°C durante aproximadamente 10 minutos, lo que puede ser útil para realizar mediciones rápidas pero también impulsa la separación de fase en exceso entre el polímero y el PCBM haciendo que sea inadecuado para el trabajo del dispositivo.

Nota 2:Efecto del epoxi

Debido a la solubilidad muy alta del PTB7, se observó durante la fabricación que la película cambió de color cuando estaba en contacto con el epoxi de encapsulación EE1 en forma líquida durante períodos prolongados, lo que indica que había alguna miscibilidad. La inspección de las áreas activas por debajo del cátodo superior indicó que el epoxi no se había infiltrado en la zona activa antes del curado y las métricas del dispositivo indican que esto no parecía afectar el rendimiento. Sin embargo, recomendamos minimizar el tiempo de contacto entre las películas epoxi y PTB7 antes del curado UV.

Fabricación

Sustratos y limpieza

• Sustratos catódicos pixelados (S173)
• Sonicación de 5 minutos en caliente Hellmanex III (1 ml en vaso)
• 2x enjuagues de agua hirviendo
• Sonicación de 5 minutos en IPA caliente
• 2x enjuagues de vertido
• Sonicación de 5 minutos en NaOH caliente
• Enjuague en agua hirviendo
• Enjuague en agua
• Almacenado en agua DI durante la noche y hasta su uso

Solución PFN

• Disuelto a 2 mg/ml
• Ácido acético disuelto 1:9 en metanol para obtener solución madre
• 2 μl/ml de ácido acético añadido a la solución
• Se agita durante 30 minutos
• Filtrado a través del filtro PVDF de 0,45 μm

Películas de prueba PFN

• La película de prueba PFN se giró inicialmente a 500 rpm y dio 20 nm
• La segunda película de prueba se giró a 1000 rpm y dio 16 nm
• El espesor se extrapoló a 6,5 nm a 6000 rpm.

Solución de capa activa

• Soluciones primas frescas de PTB7 (Ossila M211) preparadas a 10 mg/ml en CB y disueltas con barra agitadora durante 1 hora
• Se mezcló 1:1,5 con PCBM seco Ossila 99% C70 para obtener una concentración total de 25 mg/ml y se disolvió con agitador durante 1 hora.
• Solución stock antigua de 1,8 Diyodooctano mezclado 1:1 con CB para hacer la medición de pequeñas cantidades más fácil
• Mezcla de DIO/CB añadida a la solución para dar una cantidad total de DIO del 3%

Películas de prueba de capa activa

• La película de ensayo se hiló a 1000 rpm durante 2 minutos usando solución no filtrada y se secó usando metanol antes de Dektak
• 1000 rpm dio aproximadamente 85 nm

Capas activas

• Dispositivos hilados usando dispensación dinámica de 30 μl (20 μl solo proporcionaron humedecimiento/cobertura moderada)
• Dispositivos sin metanol girados durante 2 minutos
• Los dispositivos de metanol se hilaron durante 30 segundos, a continuación se recubrieron con 50 m l de metanol mediante una dispensación estática y luego se hilaron a 2000 rpm durante 30 segundos.
• Cátodo limpiado con CB
• Secado al vacío en caja de guantes anticambra durante 20 minutos

Evaporación

Se dejó en la cámara durante el fin de semana y se evaporó con los siguientes parámetros.

• MoO de 15 nm_xat 0.2 Å/s
• 100 nm Al a 1,5 Å/s
• Presión de deposición

Encapsulación

• Como estándar utilizando Ossila EE1, 30 min UV en MEGA LV101

Medidas

• JV barridos tomados con Keithley 237 fuente-medidor
• Iluminación por Newport Oriel 9225-1000 simulador solar con 100 mW/cm²Salida AM1.5
• Célula de referencia de silicio certificada NREL usada para calibrar
• Corriente de la lámpara: 7,8 A
• Potencia solar al comienzo de las pruebas: 1,00 soles a 25°C
• Potencia solar al final de las pruebas: 1,00 soles a 25°C
• Sustratos enfriados por aire
• Temperatura ambiente al comienzo de las pruebas: 25°C
• Temperatura ambiente al final de la prueba: 25°C
• Máscara de apertura calibrada de tamaño 0,256 mm²

Dispositivos de referencia estándar (no invertidos)

El dispositivo de referencia se hizo en el lote M211 usando una arquitectura estandarizada para mediciones comparativas usando sustratos y materiales estándar Ossila. Estos consistían en la siguiente estructura y se fabricaron en atmósfera inerte (caja de guantes) antes de la encapsulación y medición en condiciones ambientales.

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

Para detalles genéricos, consulte la guía de fabricación y el vídeo. Para detalles específicos, consulte el informe de fabricación condensado a continuación y también Watters et al. [3] que detalla el modelado óptico y la optimización de la pila multicapa.

Para esta arquitectura de referencia estándar se logró un PCE promedio del 6,6% para el espesor optimizado con una eficiencia máxima del 6,8%. Tenga en cuenta que no se realizó ninguna otra optimización (relación de mezcla, concentración de DIO, condiciones de secado, etc.) y por lo tanto se pueden obtener pequeñas mejoras adicionales variando estas condiciones y mejoras significativas obtenidas usando materiales de interfaz alternativos [1,2].

Figura 3: PCE, Jsc, Voc y FF para dispositivos de arquitectura estándar a diferentes velocidades de giro. Los datos mostrados se promedian con máximos y mínimos superpuestos con círculos llenos (ver nota de las mediciones de Dektak). Como se informó anteriormente [1, 2, 3], las películas de aproximadamente 90 nm dan el rendimiento más alto con mayor Jsc y solo una pérdida menor en el factor de llenado.

Figura 4: La curva JV para el dispositivo de mejor rendimiento - arquitectura estándar.

Nota 1:Calibración de espesor Dektak

Normalmente calibramos películas delgadas mediante el uso de un perfilador de superficie Dektak, sin embargo, el uso de DIO da como resultado un mayor nivel de incertidumbre en la película, ya que el DIO tardará varias horas en secarse completamente en condiciones normales y es probable que se someta a una ligera contracción adicional cuando se coloca al vacío. El DIO también se puede eliminar horneando el sustrato en la placa caliente a 80°C durante aproximadamente 10 minutos, lo que puede ser útil para realizar mediciones rápidas pero también impulsa la separación de fase en exceso entre el polímero y el PCBM haciendo que sea inadecuado para el trabajo del dispositivo.

Nota 2:Efecto del epoxi

Debido a la solubilidad muy alta del PTB7, se observó durante la fabricación que la película cambió de color cuando estaba en contacto con el epoxi de encapsulación EE1 en forma líquida durante períodos prolongados, lo que indica que había alguna miscibilidad. La inspección de las áreas activas por debajo del cátodo superior indicó que el epoxi no se había infiltrado en la zona activa antes del curado y las métricas del dispositivo indican que esto no parecía afectar el rendimiento. Sin embargo, recomendamos minimizar el tiempo de contacto entre las películas epoxi y PTB7 antes del curado UV.

Fabricación

Sustratos y limpieza

• Sustratos catódicos pixelados (S173)
• Sonicación de 5 minutos en Hellmanex caliente (1 ml en vaso)
• 2x enjuagues de agua hirviendo
• Sonicación de 5 minutos en IPA caliente
• 2x enjuagues de vertido
• Sonicación de 5 minutos en NaOH caliente
• Enjuague en agua hirviendo
• Enjuague en agua
• Almacenado en agua DI durante la noche y hasta su uso

Preparación de la capa PEDOT:PSS

• Clevios AI 4083
• Filtrado en el vial utilizando el filtro Whatman 0,45 μm PVDF
• Girar 6000 rpm durante 30 segundos (30 nm)
• Dispensación dinámica de 20 μl mediante pipetador
• Tira catódica IPA limpiada y etiquetada
• Poner directamente en la placa caliente a 160 ° C tan pronto como el cátodo se limpia y etiqueta
• Transferido a la caja de guantes cuando todas las muestras se hilaron.
• Hornando en caja de guantes a 150°C durante 1 hora

Preparación de la solución de capa activa

• Soluciones primas frescas de PTB7 a 10 mg/ml en CB y agitadas para disolverse
• Mezclado 1:1,5 con PCBM seco Ossila 99% C70 para obtener una concentración total de 25 mg/ml
• 1,8 Diyodooctano mezclado 1:1 con CB para facilitar la medición de pequeñas cantidades
• Mezcla de DIO/CB añadida a la solución para dar una cantidad total de DIO del 3%

Fundición giratoria de capa activa

• Dispositivos girados durante 2 minutos usando dispensador dinámico de 25 μl
• Cátodo limpiado con clorobenceno
• Deja secar en la caja de guantes durante 2 horas pero el color indica que todavía estaban ligeramente mojados
• Se seca al vacío en la antichambra de la caja de guantes durante 10 minutos para eliminar DIO

Evaporación

Se dejó en la cámara durante el fin de semana y se evaporó con los siguientes parámetros.

Encapsulación

• Como estándar utilizando Ossila EE1, 30 min UV en MEGA LV101

Medidas

• JV barridos tomados con Keithley 237 fuente-medidor
• Iluminación por Newport Oriel 9225-1000 simulador solar con 100 mW/cm²Salida AM1.5
• Célula de referencia de silicio certificada NREL usada para calibrar
• Corriente de la lámpara: 7,8 A
• Potencia solar al comienzo de las pruebas: 0,99 soles a 25°C
• Potencia solar al final de las pruebas: 1,00 soles a 25°C
• Sustratos enfriados por aire
• Temperatura ambiente al comienzo de las pruebas: 21°C
• Temperatura ambiente al final de la prueba: 21°C
• Máscara de apertura calibrada de tamaño 0,256 mm²