Материал Ossila PTB7 CAS: 1266549 - 31 - 8 PTB7

Только для лабораторных исследований на животных.

Информация о партиях

Материал Ossila PTB7 CAS: 1266549 - 31 - 8 PTB7

Приложения

PTB7 для высокопроизводительной органической фотоэлектроэнергии.

Поли[[4,8-бис[(2-этилгексил)окси]бензо[1,2-б:4,5-б']дитиофен-2,6-диил][3-фтор-2-[(2-этилгексил)карбонил]тиено[3,4-б]тиофендиил]], более известный как ПТБ7.

В наличии сейчас для немедленной отправки по всему миру.

PTB7 дает некоторые из самых высоких показателей эффективности для солнечных элементов полимера: фуллерена из-за его длительного поглощения в ближнем инфракрасном и более низком уровне HOMO. Вместе с нашим полным пакетом обработки информации PTB7 становится быстрым и простым способом повышения эффективности устройства. Это представляет собой экономически эффективный метод повышения производительности и воздействия устройств и данных для широкого спектра исследований, связанных с ОПВ.

При типичных концентрациях для устройств с спиновым покрытием 10 мг/мл стандартная партия 100 мг будет производить 10 мл чернила - достаточно для покрытия 200 субстратов стандартного размера Ossila даже при условии потери 50% чернила во время приготовления и фильтрации. При концентрации 1 мг/мл (более типичная для струйной печати и распылительного покрытия) может быть получено до 100 мл чернила.

В стандартизированной эталонной архитектуре (с использованием интерфейса отверстий PEDOT:PSS и электронного интерфейса Ca/Al) мы показали, что эта партия дает PCE в размере 6,8% (см. лист данных ниже) и до 7,4% с использованием PFN. Используя новые интерфейсные материалы и архитектуры, было показано, что PTB7 достигает эффективности 9,2% PCE в литературе [1,2].

Высокая растворимость в широком спектре растворителей делает подготовку и фильтрацию чернил простой, и PTB7 является одним из самых простых материалов, с которыми мы когда-либо работали (просто встряхните его, чтобы растворить). Это также делает его отличным кандидатом для различных методов покрытия, включая струйное печать, распылительное покрытие и покрытие лезвия.

Для получения информации об обработке, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими конкретными деталями изготовления для PTB7, общим видео по изготовлению, общим руководством по изготовлению, бумагой для оптического моделирования по нашей стандартной архитектуре [3], или с нами для получения дополнительной помощи и поддержки.

Ссылки(пожалуйста, обратите внимание, что Оссила не имеет официальной связи ни с одним из авторов или учреждений в этих ссылках):

• [1]Повышенная эффективность преобразования энергии в полимерных солнечных элементах с использованием инвертированной структуры устройстваZhicai He et al., Nature Photonics, V 6, стр. 591–595 (2012).
• [2]Одновременное повышение напряжения открытого замыкания, плотности тока короткого замыкания и фактора заполнения в полимерных солнечных элементахZhicai He et al., Advanced Materials, V 23, стр. 4636-4643 (2011).
• [3]Оптимизация эффективности карбазольных кополимерных солнечных элементов посредством управления металлическим катодным электродомДаррен К. Уоттерс и др., Органическая электроника, V 13, стр. 1401-1408 (2012)
• [4]Проектирование тройной смеси массовых гетеросъединенных солнечных элементов с уменьшенной рекомбинацией носителей и коэффициентом наполнения 77%,Н. Гаспарини и др., Nat. Energy, 16118 (2016); doi:10.1038/nenergy.2016.118 (Оссила PTB7 был представлен в этой статье).

Материал Ossila PTB7 CAS: 1266549 - 31 - 8 PTB7

Лист данных

Химическая структура ПТБ7; Химическая формула (С)₄₁H₅₃ФО₄S₄)_n.

Спецификации

Детали использования

Инверсированные референтные устройства

Исходное устройство было изготовлено на партии M211 для оценки воздействия PTB7:PC₇₀BM толщина активного слоя на эффективность OPV с использованием инвертированной архитектуры с нижеследующей структурой. Они состояли из нижеприведенной структуры и были изготовлены в инертной атмосфере (перчаточник) перед инкапсуляцией и измерением в окружающих условиях.

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

Для общей информации, пожалуйста, посмотрите общее руководство по изготовлению и видео. Для получения конкретных подробностей, пожалуйста, см. нижеследующий сжатый отчет о изготовлении, в котором подробно описываются оптическое моделирование и оптимизация многослойного стека.

Ранее было показано, что PFN около 6,5 нм дает оптимальную производительность [1-3,P021], в то время как моделирование показало, что Al обратный катод дает более высокую производительность, чем Ag при использовании с MoO_x[4].

PTB7: ПК₇₀Раствор БМ был сделан в хлорбензоле в дозе 25 мг/мл, прежде чем его разбавили 3% дииодооктаном (ДИО) для содействия правильной морфологии.

Толщины активного слоя 75 нм, 90 нм и 105 нм были выбраны в соответствии с нижним, средним и верхним концами пика поглощения "тонкой пленки" типичного стека, как это предсказывается оптическим моделированием [1]. Для каждой из этих толщин было получено в общей сложности четыре подложки, каждая с 4 пикселями, и представленные ниже данные представляют собой несубъективный (без вмешательства человека) анализ лучших 75% пикселей с помощью PCE (12 пикселей для каждого состояния).

Дополнительные два субстрата также были приготовлены с помощью метаноловой промывки, чтобы помочь удалить DIO, как сообщалось в литературе, чтобы помочь улучшить производительность.

В целом максимальная эффективность 7,2% средней PCE (максимум 7,4%) была обнаружена при толщине пленки 75 нм.

Рисунок 1: PCE, Jsc, Voc и FF для устройств инвертной архитектуры с разными скоростями вращения. Показанные данные усреднены с максимальным и минимальным покрытием заполненными кругами (см. примечание к измерениям Dektak). Как сообщалось ранее [1,2,3], пленки приблизительно 90 нм дают самую высокую производительность с большей Jsc и только незначительной потерей коэффициента заполнения.

Рисунок 2: кривая JV для наиболее эффективного устройства - инвертированная архитектура.

Примечание 1:Dektak Калибровка толщины

Обычно мы калибрируем тонкие пленки с помощью поверхностного профильщика Dektak, однако использование DIO приводит к повышенному уровню неопределенности в пленке, так как DIO потребует несколько часов, чтобы полностью высохнуть в нормальных условиях и, вероятно, подвергнется некоторому дальнейшему сокращению при размещении в вакууме. DIO также можно удалить путем запечения подложки на горячей пластине при температуре 80°C в течение примерно 10 минут, что может быть полезно для быстрых измерений, но также приводит к избыточному разделению фаз между полимером и PCBM, что делает его непригодным для работы устройства.

Примечание 2:Эффект эпоксида

Из-за очень высокой растворимости PTB7 во время изготовления было отмечено, что пленка меняет цвет при контакте с эпоксидной энкапсуляцией EE1 в жидкой форме в течение длительных периодов времени, что указывает на наличие некоторой смешиваемости. Проверка активных областей под верхним катодом показала, что эпоксидный элемент не просочился в активную область до утверждения, и показатели устройства показывают, что это, как представляется, не влияет на производительность. Однако мы рекомендуем минимизировать время контакта между эпоксидной и PTB7 пленками до ультрафиолетового отверждения.

Производство

Субстраты и очистка

• Пикселированные катодные подложки (S173)
• 5 минут ультразвуковой обработки в горячем Hellmanex III (1 мл в чашке)
• 2x кипящей воды полоскания свалки
• 5 минут ультразвуковой обработки в теплом IPA
• 2x смывание свалки
• 5 минут ультразвуковой обработки в горячем NaOH
• Смывание в кипящей воде
• Смывание в воде
• Хранется в воде DI ночью и до использования

Решение PFN

• Растворен в 2 мг/мл
• уксусная кислота растворена 1:9 в метаноле, чтобы сделать основной раствор
• 2 мкл/мл уксуса, добавленного в раствор
• Мешать в течение 30 минут
• Фильтрованный через 0,45 мкм PVDF фильтр

PFN тестовые пленки

• Испытательная пленка PFN первоначально крутилась при 500 об/мин и дала 20 нм
• Вторая испытательная пленка крутилась при 1000 об/мин и дала 16 нм
• Толщину экстраполировали до 6,5 нм при 6000 об/мин.

Решение для активного слоя

• Свежие базовые растворы ПТБ7 (Ossila M211), приготовленные в дозе 10 мг/мл в КБ и растворенные в течение 1 часа
• Смешивать 1:1,5 с сухой Ossila 99% C70 PCBM, чтобы получить общую концентрацию 25 мг/мл и растворить с помощью смешивания в течение 1 часа
• Старый фондовый раствор 1,8 дииодооктана смешан 1:1 с CB, чтобы сделать измерение небольших количеств легче
• Смесь DIO/CB добавляется в раствор для получения общего количества DIO в размере 3%

Тестовые пленки активного слоя

• Испытательная пленка крутилась при 1000 оборотах в минуту в течение 2 минут с помощью нефильтрованного раствора и сушилась с помощью метанола перед Dektak
• 1000 оборотов в минуту дали примерно 85 нм

Активные слои

• Устройства, перекрученные с использованием динамического дозера 30 мкл (20 мкл давали только умеренное увлажнение/покрытие)
• Неметанольные устройства крутятся в течение 2 минут
• Метанольные устройства крутились в течение 30 секунд, затем покрывались 50 мкл метанола статическим дозированием, затем крутились с скоростью 2000 об/мин в течение 30 секунд.
• Катод стерет с помощью CB
• Вакуумная сушка в перчаточной коробке в течение 20 минут

Испарение

Оставлен в камере в выходные и испарился с приведенными ниже параметрами.

• 15 нм MoO_xat 0.2 Å/s
• 100 нм Аль при 1,5 Å/s
• Давление отложения

Инкапсуляция

• В качестве стандарта с использованием Ossila EE1, 30 мин УФ в MEGA LV101

Измерения

• Совместное предприятие прослеживает с Keithley 237 источник-метр
• Освещение солнечным симулятором Newport Oriel 9225-1000 с мощностью 100 мВт/см²Выход AM1.5
• Сертифицированный NREL кремниевый эталонный элемент, используемый для калибровки
• Ток лампы: 7,8 А
• Солнечная мощность в начале испытаний: 1,00 солнца при 25°C
• Солнечная мощность в конце испытания: 1,00 солнца при 25°C
• Подложки с воздушным охлаждением
• Комнатная температура в начале испытания: 25°C
• Комнатная температура в конце испытания: 25°C
• Маска с калиброванной диафрагмой размером 0,256 мм²

Стандартные (не инвертированные) эталонные устройства

Исходное устройство было изготовлено на партии M211 с использованием стандартизированной архитектуры для сравнительных измерений с использованием стандартных субстратов и материалов Ossila. Они состояли из нижеприведенной структуры и были изготовлены в инертной атмосфере (перчаточник) перед инкапсуляцией и измерением в окружающих условиях.

Стекло / ITO (100 нм) / PEDOT: PSS (30 нм) / PTB7: PC₇₀BM (переменная) / Ca (2,5 нм) / Al (100 нм)

Для общей информации, пожалуйста, посмотрите руководство по изготовлению и видео. Для получения конкретных подробностей, пожалуйста, см. нижеследующий доклад о конденсированном изготовлении, а также Watters et al. [3], в котором подробно описываются оптическое моделирование и оптимизация многослойного стека.

Для этой стандартной эталонной архитектуры была достигнута средняя PCE 6,6% для оптимизированной толщины с максимальной эффективностью 6,8%. Обратите внимание, что никакой другой оптимизации не проводилось (соотношение смеси, концентрация DIO, условия сушки и т.д.), поэтому дальнейшие небольшие улучшения могут быть получены путем изменения этих условий и значительных улучшений, полученных с использованием альтернативных интерфейсных материалов [1,2].

Рисунок 3: PCE, Jsc, Voc и FF для устройств стандартной архитектуры с разными скоростями вращения. Показанные данные усреднены с максимальным и минимальным покрытием заполненными кругами (см. примечание к измерениям Dektak). Как сообщалось ранее [1,2,3], пленки приблизительно 90 нм дают самую высокую производительность с большей Jsc и только незначительной потерей коэффициента заполнения.

Рисунок 4: кривая JV для наиболее высокопроизводительного устройства - стандартная архитектура.

Примечание 1:Dektak Калибровка толщины

Обычно мы калибрируем тонкие пленки с помощью поверхностного профильщика Dektak, однако использование DIO приводит к повышенному уровню неопределенности в пленке, так как DIO потребует несколько часов, чтобы полностью высохнуть в нормальных условиях и, вероятно, подвергнется некоторому дальнейшему сокращению при размещении в вакууме. DIO также можно удалить путем запечения подложки на горячей пластине при температуре 80°C в течение примерно 10 минут, что может быть полезно для быстрых измерений, но также приводит к избыточному разделению фаз между полимером и PCBM, что делает его непригодным для работы устройства.

Примечание 2:Эффект эпоксида

Из-за очень высокой растворимости PTB7 во время изготовления было отмечено, что пленка меняет цвет при контакте с эпоксидной энкапсуляцией EE1 в жидкой форме в течение длительных периодов времени, что указывает на наличие некоторой смешиваемости. Проверка активных областей под верхним катодом показала, что эпоксидный элемент не просочился в активную область до утверждения, и показатели устройства показывают, что это, как представляется, не влияет на производительность. Однако мы рекомендуем минимизировать время контакта между эпоксидной и PTB7 пленками до ультрафиолетового отверждения.

Производство

Субстраты и очистка

• Пикселированные катодные подложки (S173)
• 5 минут ультразвуковой обработки в горячем Hellmanex (1 мл в чашке)
• 2x кипящей воды полоскания свалки
• 5 минут ультразвуковой обработки в теплом IPA
• 2x смывание свалки
• 5 минут ультразвуковой обработки в горячем NaOH
• Смывание в кипящей воде
• Смывание в воде
• Хранется в воде DI ночью и до использования

PEDOT:Подготовка слоя PSS

• Клевиос AI 4083
• Фильтрация в флакон с помощью фильтра Whatman 0,45 мкм PVDF
• Поворот 6000 об/мин в течение 30 секунд (30 нм)
• Динамическое дозирование 20 мкл с помощью пипеттора
• Катодная полоса IPA стерет и маркирует
• Поставьте прямо на горячую пластину при 160 ° C, как только катод стерет и маркирует
• Перенесено в перчатку, когда все образцы крутились.
• Выпечено в коробке при 150°C в течение 1 часа

Подготовка раствора активного слоя

• Свежие базовые растворы ПТБ7 в дозе 10 мг/мл в КБ и встряхиваются для растворения
• Смешивать 1:1,5 с сухой Ossila 99% C70 PCBM для получения общей концентрации 25 мг/мл
• 1,8 дийодоктан смешан 1:1 с CB, чтобы сделать измерение небольших количеств легче
• Смесь DIO/CB добавляется в раствор для получения общего количества DIO в размере 3%

Активный слой спин литья

• Устройства крутятся в течение 2 минут с использованием динамического дозера 25 мкл
• Катод стерет хлорбензолом
• Оставить высохнуть в коробке для перчаток в течение 2 часов, но цвет указывает, что они все еще слегка влажны
• Сушить в вакууме в перчатке антикамера в течение 10 минут для удаления DIO

Испарение

Оставлен в камере в выходные и испарился с приведенными ниже параметрами.

Инкапсуляция

• В качестве стандарта с использованием Ossila EE1, 30 мин УФ в MEGA LV101

Измерения

• Совместное предприятие прослеживает с Keithley 237 источник-метр
• Освещение солнечным симулятором Newport Oriel 9225-1000 с мощностью 100 мВт/см²Выход AM1.5
• Сертифицированный NREL кремниевый эталонный элемент, используемый для калибровки
• Ток лампы: 7,8 А
• Солнечная мощность в начале испытаний: 0,99 солнца при 25°C
• Солнечная мощность в конце испытания: 1,00 солнца при 25°C
• Подложки с воздушным охлаждением
• Комнатная температура в начале испытания: 21°C
• Комнатная температура в конце испытания: 21°C
• Маска с калиброванной диафрагмой размером 0,256 мм²