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Plastica fantastica

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Il futuro dei dispositivi optoelettronici

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La plastica è regolata per cambiare il senso che progettiamo e che consumiamo gli apparecchi elettronici, specialmente nella zona del photovoltaics. L'energia solare può essere una fonte popolare di energia pulita, verde, rinnovabile, ma i materiali ed i processi di fabbricazione delle pile solari silicone-basate convenzionali sono lontano da verde.

Con lo sforzo aumentante sulla griglia di potenza mondiale e l'azionamento verso produzione di energia sostenibile, i ricercatori all'università di Oldemburgo sono occupati materiali alternativi elaborare per la fabbricazione della pila solare che sono sia non-hazardous che disponibili facilmente - pile solari di sottili pellicole flessibili, sostenibili ed acquistabili di generazione per le applicazioni del consumatore.

Funzione studiante della pila solare via la valutazione di superficie

Come molti apparecchi elettronici, le pile solari organiche sono formate di una struttura a più strati complessa, con le interfacce funzionali vitali per la prestazione. In più, il cosiddetto disegno all'ingrosso di heterojunction comprende uno strato attivo che consiste di una miscela discontinua di due materiali - un polimero (un donatore di elettrone) e un fullerene (ricettore dell'elettrone). Questi spaccano le spese derivate da un fotone, che migrano ai loro rispettivi elettrodi e conducono alla separazione della carica necessaria per formare un circuito elettrico.

Una tal struttura si presta perfettamente alle tecniche di superficie di valutazione e mentre la profilometria tattile e la microscopia atomica della forza (AFM) sono state i sostegni della metrologia di superficie per un certo numero di anni, la microscopia di esame confocal del laser 3D (CLSM) sta trasformandosi in in un attrezzo mai più popolare.

Unendo la capacità di generare dettagliato, le immagini ottiche di allineare-colore con le possibilità senza contatto della tecnologia di esame del laser, il microscopio di esame confocal del laser realmente entra in relativi propri come profilometro ottico. Più veloce e più efficiente di quanto le tecniche stilo-basate, 3D CLSM può misurare le superfici molli o adesive ed offre una risoluzione di 0.2 µm. Come tale, l'introduzione recente di un microscopio di esame confocal del laser del Olympus LEXT OLS4100 3D nel laboratorio del Dott. Manuela Schiek notevolmente ha aumentato la loro ricerca sui mezzi alternativi di fabbricazione fotovoltaica.

Fotone che raccoglie con i semiconduttori organici

Anche se il heterojunction all'ingrosso aumenta la funzione della pila solare, i polimeri sono spesso miscele approssimativamente definite di materiale con le lunghezze chain differenti, presentanti altamente le proprietà di gruppo-specific. In opposizione, i semiconduttori molecolari sono particelle elementari definite con le proprietà che possono tweaked dai piccoli cambi alla loro struttura, che può quindi essere ottimizzata per la funzione migliore della pila solare. Un codice categoria interessante di tali molecole è le tinture di squaraine e la ricerca del Dott. Schiek sta studiando uno strato attivo formato dagli squaraines misti con un ricettore del fullerene.

Lo spessore dello strato attivo inoltre svolge un ruolo nella prestazione: troppo sottile e la mobilità degli elementi portanti di carica è limitato, ma troppo a strati e sia la capacità di assorbimento chiara che la flessibilità sono ridotte significativamente. La misura esatta di spessore di strato è quindi vitale.

All'interno del laboratorio del Dott. Schiek, una graffiatura è fatta una volta attraverso la superficie attiva di strato con un ago fine, i bordi di punto di questa “valle„ è misurata usando la profilometria. La profilometria tattile precedentemente è stata contata su, ma la morbidezza del materiale organico ha impedetto la misura esatta. Mentre l'ago ascende dalla valle, graffia nella superficie e così sottovaluta l'altezza - spesso vicino intorno 20 nanometro. Tenendo conto dello spessore medio di active lo strato è 100 nanometro, questo livello di errore è altamente significativo.

Con microscopia di esame confocal del laser 3D, è il laser che esplora la superficie e così metodo senza contatto realizza l'esattezza ben maggior della profilometria di superficie.

Elettrodi trasparenti: la più grande immagine

Unendo l'acetato ottico con la conduzione, gli elettrodi trasparenti formano l'anodo della pila solare mentre però permettendo che la luce passi attraverso allo strato attivo. L'ossido della latta dell'indio (ITO) è attualmente lo standard industriale, ma riserve dell'indio raro è funzionamento veloce fuori. Inoltre, ITO è un materiale fragile, limitante il relativo uso in dispositivi meccanicamente flessibili e la caccia è sopra per un'alternativa leggera, poco costosa, flessibile che è inoltre compatibile con l'elaborazione su grande scala.

Un'alternativa di promessa è una maglia dei nanowires d'argento (AgNWs) inclusi in una tabella del polimero ed il laboratorio del Dott. Schiek inoltre mette a fuoco sulla loro produzione, la loro elaborazione successiva per formare gli elettrodi ed infine l'integrazione nelle pile solari organiche.

Per la conducibilità ottimale, un collegamento uniforme deve esistere più successivamente fra il active e l'elettrodo, richiedente una maglia omogenea di AgNW. Ciò è provocatoria realizzare attraverso la pila solare di tutto usando le tecniche correnti di produzione del filare-rivestimento e la valutazione di rugosità di superficie svolge un ruolo centrale nell'ottimizzazione del protocollo di sintesi.

Il AFM è stato la tecnica principale impiegata per la valutazione di rugosità di superficie della maglia di AgNW, ma l'introduzione del LEXT OLS4100 ha migliorato notevolmente l'efficienza di questo. In primo luogo, il AFM è che richiede tempo. Dove può prendere spesso una giornata per acquistare una singola immagine utile, con 3D CLSM, aquisizione di immagine richiede i minuti. Il Dott. Schiek inoltre ha trovato quello ampliare il campo visivo che usando la funzione di cucitura di immagine ha permesso che lei osservasse un campione più rappresentativo della superficie dell'elettrodo per la rilevazione delle aggregazioni - prevedere una zona di un mm2 (dieci maggiori possibili di volte con il AFM).

La generazione seguente di componenti optoelettroniche

L'alimentazione della griglia di potenza mondiale ad un modo sostenibile rimane una di più grandi sfide affrontate dal mondo moderno ed è un tempo emozionante per ricerca sulle soluzioni innovarici. Inoltre, gli elettrodi trasparenti hanno potenziale ampio durante le applicazioni optoelettroniche, compreso il LED e gli schermi di tocco - dove sviluppare le alternative a ITO è inoltre un fuoco di ricerca intensa. Le interfacce optoelettroniche hanno potuto l'un giorno persino permettere al ripristino di vista, con gli innesti retinici usando la luce per generare l'uscita elettrica e stimolando l'attività di un neurone.

È chiaro che la generazione seguente di dispositivi optoelettronici dipende dall'utilizzazione ampiamente - i materiali disponibili e le tecnologie evolventesi del microscopio chiaro svolgono un ruolo importante nel determinare tali indagini.

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