Vật liệu Ossila PTB7 CAS: 1266549-31-8 PTB7

Chỉ dùng cho nghiên cứu thí nghiệm trên động vật

Thông tin lô

Vật liệu Ossila PTB7 CAS: 1266549-31-8 PTB7

Ứng dụng

PTB7 cho quang điện hữu cơ hiệu suất cao.

Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]], thường được gọi là PTB7.

Bây giờ có sẵn để gửi ngay lập tức trên toàn thế giới.

PTB7 cung cấp một số hiệu quả được báo cáo cao nhất cho các tế bào mặt trời polymer: fullerene do sự hấp thụ mở rộng của nó vào hồng ngoại gần và mức HOMO thấp hơn. Cùng với gói thông tin xử lý hoàn chỉnh của chúng tôi, PTB7 trở thành một cách nhanh chóng và dễ dàng để cải thiện hiệu quả thiết bị. Điều này đại diện cho một phương pháp hiệu quả về chi phí để tăng hiệu suất và tác động của các thiết bị và dữ liệu cho một loạt các nghiên cứu liên quan đến OPV.

Ở nồng độ điển hình cho các thiết bị được phủ spin là 10 mg / ml, một lô tiêu chuẩn 100 mg sẽ sản xuất 10 ml mực - đủ để phủ 200 chất nền kích thước tiêu chuẩn của Ossila ngay cả khi giả định mất mực 50% trong quá trình chuẩn bị và lọc. Ở nồng độ 1 mg / ml (điển hình hơn cho in phun mực và lớp phủ phun) có thể sản xuất lên đến 100 ml mực.

Trong một kiến trúc tham chiếu tiêu chuẩn (sử dụng giao diện lỗ PEDOT: PSS và giao diện electron Ca / Al) chúng tôi đã cho thấy lô này cung cấp PCE 6,8% (xem bảng dữ liệu dưới đây) và lên đến 7,4% sử dụng PFN. Bằng cách sử dụng các vật liệu giao diện và kiến trúc mới, PTB7 đã được chứng minh đạt được hiệu quả PCE 9,2% trong văn học [1,2].

Độ hòa tan cao trong một loạt các dung môi làm cho việc chuẩn bị mực và lọc đơn giản, và PTB7 là một trong những vật liệu dễ dàng nhất mà chúng tôi từng làm việc với (chỉ cần lắc nó để hòa tan). Điều này cũng làm cho nó trở thành một ứng cử viên tuyệt vời cho một loạt các kỹ thuật sơn bao gồm in phun mực, sơn phun và sơn lưỡi.

Để biết thông tin về xử lý, vui lòng xem chi tiết sản xuất cụ thể của chúng tôi cho PTB7, video sản xuất chung, hướng dẫn sản xuất chung, giấy mô hình quang học về kiến trúc tiêu chuẩn của chúng tôi [3], hoặc chúng tôi để có bất kỳ trợ giúp và hỗ trợ bổ sung nào.

Các tài liệu tham khảo(Xin lưu ý rằng Ossila không có mối liên hệ chính thức với bất kỳ tác giả hoặc tổ chức nào trong các tài liệu tham khảo này):

• [1]Tăng cường hiệu quả chuyển đổi năng lượng trong pin mặt trời polymer sử dụng cấu trúc thiết bị đảo ngượcZhicai He et al., Nature Photonics, V 6, trang 591–595 (2012).
• [2]Tăng cường đồng thời điện áp mạch mở, mật độ dòng mạch ngắn và yếu tố lấp đầy trong các pin mặt trời polymerZhicai He et al., Advanced Materials, V 23, trang 4636–4643 (2011).
• [3]Tối ưu hóa hiệu quả của các tế bào mặt trời co-polymer carbazole bằng cách kiểm soát điện cực cathode kim loạiDarren C. Watters et al., Điện tử hữu cơ, V 13, trang 1401-1408 (2012)
• [4]Thiết kế các tế bào mặt trời heterojunction hỗn hợp ba con với sự kết hợp lại mang giảm và yếu tố lấp đầy 77%,N. Gasparini et al, Nat. Năng lượng, 16118 (2016); doi:10.1038/nenergy.2016.118 (Ossila PTB7 được đề cập trong bài viết này).

Vật liệu Ossila PTB7 CAS: 1266549-31-8 PTB7

Bảng dữ liệu

Cấu trúc hóa học của PTB7; Công thức hóa học (C)₄₁H₅₃FO₄S₄)_n.

Thông số kỹ thuật

Chi tiết sử dụng

Thiết bị tham chiếu đảo ngược

Thiết bị tham chiếu được thực hiện trên lô M211 để đánh giá tác dụng của PTB7: PC₇₀BM độ dày lớp hoạt động trên hiệu quả OPV sử dụng một kiến trúc đảo ngược với cấu trúc dưới đây. Chúng bao gồm cấu trúc dưới đây và được chế tạo dưới khí quyển vô động (glovebox) trước khi đóng gói và đo trong điều kiện môi trường.

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

Để biết chi tiết chung, vui lòng xem hướng dẫn sản xuất chung và video. Để biết chi tiết cụ thể, vui lòng xem báo cáo sản xuất ngưng tụ dưới đây chi tiết mô hình quang học và tối ưu hóa ngăn xếp đa lớp.

Trước đó đã được chỉ ra rằng PFN khoảng 6,5 nm mang lại hiệu suất tối ưu [1-3,P021] trong khi mô hình hóa đã chỉ ra rằng một cathode sau Al mang lại hiệu suất cao hơn Ag khi được sử dụng với MoO_x[4].

PTB7: PC₇₀Giải pháp BM được tạo ra trong chlorobenzene ở mức 25 mg / ml trước khi được pha loãng với diiodooctane (DIO) 3% để thúc đẩy hình thái chính xác.

Độ dày lớp hoạt động 75 nm, 90 nm và 105 nm được chọn tương ứng với đầu dưới, giữa và trên của đỉnh hấp thụ 'phim mỏng' của một ngăn xếp điển hình như dự đoán bởi mô hình quang học [1]. Đối với mỗi độ dày này, tổng cộng có bốn chất nền được sản xuất, mỗi chất có 4 pixel và dữ liệu được trình bày dưới đây đại diện cho một phân tích không chủ quan (không có sự can thiệp của con người) của 75% pixel tốt nhất của PCE (12 pixel cho mỗi điều kiện).

Một bổ sung hai chất nền cũng được chuẩn bị với một rửa methanol để giúp loại bỏ DIO như đã được báo cáo trong văn học để giúp cải thiện hiệu suất.

Nhìn chung, hiệu quả tối đa của PCE trung bình 7,2% (tối đa 7,4%) được tìm thấy ở độ dày phim 75 nm.

Hình 1: PCE, Jsc, Voc và FF cho các thiết bị kiến trúc đảo ngược ở tốc độ quay khác nhau. Dữ liệu được hiển thị là trung bình với tối đa và tối thiểu được lấp đầy với các vòng tròn đầy (vui lòng xem lưu ý về các phép đo Dektak). Như đã báo cáo trước đây [1,2,3], phim khoảng 90 nm cung cấp hiệu suất cao nhất với Jsc lớn hơn và chỉ mất ít trong yếu tố lấp đầy.

Hình 2: Đường cong JV cho thiết bị có hiệu suất tốt nhất - kiến trúc đảo ngược.

Lưu ý 1:Tiêu chuẩn độ dày Dektak

Chúng tôi thường hiệu chuẩn các bộ phim mỏng bằng cách sử dụng bộ phận cấu hình bề mặt Dektak, tuy nhiên việc sử dụng DIO dẫn đến mức độ không chắc chắn tăng cường trong bộ phim vì DIO sẽ mất vài giờ để khô hoàn toàn trong điều kiện bình thường và có khả năng trải qua một số co lại nhẹ hơn khi được đặt trong chân không. DIO cũng có thể được loại bỏ bằng cách nướng nền trên tấm nóng ở 80 ° C trong khoảng 10 phút có thể hữu ích để thực hiện các phép đo nhanh chóng nhưng cũng thúc đẩy sự tách pha dư thừa giữa polymer và PCBM làm cho nó không phù hợp cho công việc thiết bị.

Lưu ý 2:Tác dụng của epoxy

Do độ hòa tan rất cao của PTB7, trong quá trình sản xuất đã được lưu ý rằng phim thay đổi màu sắc khi tiếp xúc với epoxy đóng gói EE1 ở dạng lỏng trong thời gian dài cho thấy có một số khả năng hỗn hợp. Kiểm tra các khu vực hoạt động dưới cathode trên cho thấy epoxy đã không thấm vào khu vực hoạt động trước khi cứng và các số liệu thiết bị cho thấy điều này dường như không ảnh hưởng đến hiệu suất. Tuy nhiên, chúng tôi khuyên bạn nên giảm thiểu thời gian tiếp xúc giữa epoxy và phim PTB7 trước khi cứng tia cực tím.

Sản xuất

Các chất nền và làm sạch

• Nền cathode có pixel (S173)
• 5 phút sonication trong nóng Hellmanex III (1 ml trong ly)
• 2x rửa nước sôi
• 5 phút sonication trong IPA ấm áp
• 2x rửa thải
• 5 phút sonication trong NaOH nóng
• Rửa nước trong nước sôi
• Rửa nước trong nước
• Lưu trữ trong nước DI qua đêm và cho đến khi sử dụng

Giải pháp PFN

• Hòa tan ở 2 mg / ml
• Axit acetic hòa tan 1: 9 trong methanol để làm dung dịch cổ phiếu
• 2 μl / ml axit được thêm vào dung dịch
• Lộn trong 30 phút
• Lọc qua bộ lọc PVDF 0,45 μm

Phim thử nghiệm PFN

• Phim thử nghiệm PFN ban đầu xoay ở 500 rpm và cho 20 nm
• Phim thử nghiệm thứ hai quay ở 1000 rpm và cho 16 nm
• Độ dày được extrapolated đến 6,5 nm tại 6000 rpm

Giải pháp lớp hoạt động

• Giải pháp cổ phiếu tươi của PTB7 (Ossila M211) được thực hiện tại 10 mg / ml trong CB và hòa tan với stirbar trong 1 giờ
• Trộn 1: 1,5 với khô Ossila 99% C70 PCBM để làm cho nồng độ tổng thể là 25 mg / ml và hòa tan với stirbar trong 1 giờ
• Giải pháp cổ phiếu cũ của 1,8 Diiodooctane trộn 1: 1 với CB để làm cho đo ra số lượng nhỏ dễ dàng hơn
• Hỗn hợp DIO / CB được thêm vào dung dịch để cung cấp tổng lượng DIO là 3%

Phim thử nghiệm lớp hoạt động

• Phim thử nghiệm quay ở 1000 vòng/phút trong 2 phút sử dụng dung dịch không lọc và khô bằng methanol trước khi Dektak
• 1000 rpm cho khoảng 85 nm

Các lớp hoạt động

• Thiết bị xoay bằng cách sử dụng 30 μl phân phối động (20 μl chỉ cho độ ướt / bao phủ vừa phải)
• Thiết bị không methanol quay trong 2 phút
• Các thiết bị methanol quay trong 30 giây, sau đó được phủ với 50 μl methanol bằng cách phân phối tĩnh sau đó quay ở 2000 rpm trong 30 giây.
• Cathode lau bằng CB
• Chân không khô trong glovebox antichamber trong 20 phút

Bốc hơi

Được bỏ trong phòng vào cuối tuần và bay hơi với các thông số dưới đây.

• 15 nm MoO_xat 0.2 Å/s
• 100 nm Al tại 1,5 Å/s
• Áp suất trầm tích

Đóng gói

• Là tiêu chuẩn sử dụng Ossila EE1, 30 phút UV trong MEGA LV101

Đo lường

• JV quét được với Keithley 237 nguồn-mét
• Chiếu sáng bởi mô phỏng năng lượng mặt trời Newport Oriel 9225-1000 với 100 mW / cm²Đầu ra AM1.5
• tế bào tham chiếu silicon được chứng nhận NREL được sử dụng để hiệu chuẩn
• Đèn hiện tại: 7,8 A
• Sản lượng mặt trời khi bắt đầu thử nghiệm: 1,00 mặt trời ở 25 ° C
• Sản lượng mặt trời vào cuối thử nghiệm: 1,00 mặt trời ở 25 ° C
• Các chất nền làm mát bằng không khí
• Nhiệt độ phòng khi bắt đầu thử nghiệm: 25 ° C
• Nhiệt độ phòng khi kết thúc thử nghiệm: 25 ° C
• Mặt nạ khẩu độ hiệu chuẩn có kích thước 0,256 mm²

Thiết bị tham chiếu tiêu chuẩn (không đảo ngược)

Thiết bị tham chiếu được thực hiện trên lô M211 sử dụng một kiến trúc tiêu chuẩn hóa để đo so sánh bằng cách sử dụng chất nền và vật liệu tiêu chuẩn Ossila. Chúng bao gồm cấu trúc dưới đây và được chế tạo dưới khí quyển vô động (glovebox) trước khi đóng gói và đo trong điều kiện môi trường.

Thủy tinh / ITO (100 nm) / PEDOT: PSS (30 nm) / PTB7: PC₇₀BM (biến) / Ca (2,5 nm) / Al (100 nm)

Để biết chi tiết chung, vui lòng xem hướng dẫn sản xuất và video. Để biết chi tiết cụ thể, vui lòng xem báo cáo sản xuất ngưng tụ dưới đây và cũng Watters et al. [1] chi tiết mô hình quang học và tối ưu hóa ngăn chồng đa lớp.

Đối với kiến trúc tham chiếu tiêu chuẩn này, PCE trung bình là 6,6% đã đạt được cho độ dày tối ưu hóa với hiệu quả đỉnh cao là 6,8%. Lưu ý rằng không có tối ưu hóa khác được thực hiện (tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ DIO, điều kiện sấy, v.v.) và do đó có thể đạt được những cải tiến nhỏ hơn bằng cách thay đổi các điều kiện này và cải tiến đáng kể thu được bằng cách sử dụng vật liệu giao diện thay thế [1,2].

Hình 3: PCE, Jsc, Voc và FF cho các thiết bị kiến trúc tiêu chuẩn ở tốc độ quay khác nhau. Dữ liệu được hiển thị là trung bình với tối đa và tối thiểu được lấp đầy với các vòng tròn đầy (vui lòng xem lưu ý về các phép đo Dektak). Như đã báo cáo trước đây [1,2,3], phim khoảng 90 nm cung cấp hiệu suất cao nhất với Jsc lớn hơn và chỉ mất ít trong yếu tố lấp đầy.

Hình 4: Đường cong JV cho thiết bị có hiệu suất tốt nhất - kiến trúc tiêu chuẩn.

Lưu ý 1:Tiêu chuẩn độ dày Dektak

Chúng tôi thường hiệu chuẩn các bộ phim mỏng bằng cách sử dụng bộ phận cấu hình bề mặt Dektak, tuy nhiên việc sử dụng DIO dẫn đến mức độ không chắc chắn tăng cường trong bộ phim vì DIO sẽ mất vài giờ để khô hoàn toàn trong điều kiện bình thường và có khả năng trải qua một số co lại nhẹ hơn khi được đặt trong chân không. DIO cũng có thể được loại bỏ bằng cách nướng nền trên tấm nóng ở 80 ° C trong khoảng 10 phút có thể hữu ích để thực hiện các phép đo nhanh chóng nhưng cũng thúc đẩy sự tách pha dư thừa giữa polymer và PCBM làm cho nó không phù hợp cho công việc thiết bị.

Lưu ý 2:Tác dụng của epoxy

Do độ hòa tan rất cao của PTB7, trong quá trình sản xuất đã được lưu ý rằng phim thay đổi màu sắc khi tiếp xúc với epoxy đóng gói EE1 ở dạng lỏng trong thời gian dài cho thấy có một số khả năng hỗn hợp. Kiểm tra các khu vực hoạt động dưới cathode trên cho thấy epoxy đã không thấm vào khu vực hoạt động trước khi cứng và các số liệu thiết bị cho thấy điều này dường như không ảnh hưởng đến hiệu suất. Tuy nhiên, chúng tôi khuyên bạn nên giảm thiểu thời gian tiếp xúc giữa epoxy và phim PTB7 trước khi cứng tia cực tím.

Sản xuất

Các chất nền và làm sạch

• Nền cathode có pixel (S173)
• 5 phút sonication trong nóng Hellmanex (1 ml trong ly)
• 2x rửa nước sôi
• 5 phút sonication trong IPA ấm áp
• 2x rửa thải
• 5 phút sonication trong NaOH nóng
• Rửa nước trong nước sôi
• Rửa nước trong nước
• Lưu trữ trong nước DI qua đêm và cho đến khi sử dụng

PEDOT: Chuẩn bị lớp PSS

• Sản phẩm Clevios AI 4083
• Lọc vào lọ bằng cách sử dụng bộ lọc Whatman 0,45 μm PVDF
• Quay 6000 vòng / phút trong 30 giây (30 nm)
• Phân phối động 20 μl bằng cách sử dụng pipettor
• Dải cathode IPA lau và dán nhãn
• Đặt thẳng trên tấm nóng ở 160 ° C ngay khi cathode lau và dán nhãn
• Được chuyển sang glovebox khi tất cả các mẫu xoay.
• Nướng trong hộp găng tay ở 150 ° C trong 1 giờ

Chuẩn bị giải pháp lớp hoạt động

• Giải pháp cổ phiếu tươi của PTB7 ở 10 mg / ml trong CB và lắc để hòa tan
• Trộn 1: 1,5 với khô Ossila 99% C70 PCBM để làm cho nồng độ tổng thể là 25 mg / ml
• 1,8 Diiodooctane trộn 1: 1 với CB để làm cho đo ra số lượng nhỏ dễ dàng hơn
• Hỗn hợp DIO / CB được thêm vào dung dịch để cung cấp tổng lượng DIO là 3%

Đúc xoay lớp hoạt động

• Thiết bị quay trong 2 phút sử dụng 25 μl phân phối động
• Cathode lau bằng chlorobenzene
• Để khô trong hộp găng tay trong 2 giờ nhưng màu cho thấy chúng vẫn hơi ướt
• Sấy trong chân không trong glovebox antichamber trong 10 phút để loại bỏ DIO

Bốc hơi

Được bỏ trong phòng vào cuối tuần và bay hơi với các thông số dưới đây.

Đóng gói

• Là tiêu chuẩn sử dụng Ossila EE1, 30 phút UV trong MEGA LV101

Đo lường

• JV quét được với Keithley 237 nguồn-mét
• Chiếu sáng bởi mô phỏng năng lượng mặt trời Newport Oriel 9225-1000 với 100 mW / cm²Đầu ra AM1.5
• tế bào tham chiếu silicon được chứng nhận NREL được sử dụng để hiệu chuẩn
• Đèn hiện tại: 7,8 A
• Sản lượng mặt trời khi bắt đầu thử nghiệm: 0,99 mặt trời ở 25 ° C
• Sản lượng mặt trời vào cuối thử nghiệm: 1,00 mặt trời ở 25 ° C
• Các chất nền làm mát bằng không khí
• Nhiệt độ phòng khi bắt đầu thử nghiệm: 21 ° C
• Nhiệt độ phòng khi kết thúc thử nghiệm: 21 ° C
• Mặt nạ khẩu độ hiệu chuẩn có kích thước 0,256 mm²