Slide thuyết trình vật liệu nano và màng mỏng polymer solar cells

.c om ng co an th ng du o cu u CuuDuongThanCong.com Trần Thị Ngân Huỳnh Thị Thu Hương Lê Thị Hồng https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng  I_Giới thiệu an co  II_ Cấu trúc ng th  III_Cơ chế hoạt động u du o  IV_ Vật liệu sử dụng cu  V_ Ưu nhược điểm  VI_ Kết luận CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng polyme phân tử có kích thước nhỏ làm lớp active layer để hấp thụ ánh sáng tới truyền điện tích .c om  Polymer solar cells pin mặt trời sử dụng co  Polymer solar cells số thiết bị quang ng th an điện hứa hẹn tiềm ứng dụng rộng rãi, đa dạng tất lĩnh vực từ an ninh- quốc phịng, cơng nghiệp, dân sinh cu u du o  Hiệu suất tối đa đạt 9.2% CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Cathode : Lớp truyền điện tử  Rào ΔEc cathode lớp màng polymer tiếp xúc nhỏ  Phải có cơng thấp, dễ bốc bay chân không Lớp quang hoạt  Tăng cường trình truyền hạt tải lỗ trống cực  Tg>200oC ,  = 10-3 cm2/v.s du o Lớp anode u cu  Aceptor(fullerene)ái lực e  Donor(conjugated polymer)ái lực với lỗ trống  tiếp xúc dị thể Lớp truyền lỗ trống ng th an co ng  Phải có độ dày thích hợp để đảm bảo exciton không bị dập tắt  Khả truyền điện tử tốt  Bền nhiệt,bền hóa Tấm đế  Trong suốt  Rào ΔEa anode với lớp màng polymer tiếp xúc nhỏ  Trong suốt  Nâng đỡ pin CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt LUMO Vùng dẫn HOMO Vùng hóa trị cu u du o ng th an co ng c om a/ Các hạt tải mức lượng bán dẫn hữu Hai vùng lượng π π* phân tử benzene HOMO: quỹ đạo phân tử lấp đầy cao LUMO: quỹ đạo phân tử chưa lấp đầy thấp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om a/ Các hạt tải mức lượng bán dẫn hữu ng du o Cặp điện tử - lỗ trống liên kết với tương tác Culông, tạo vật liệu quang hoạt chiếu sáng cu u Exciplex bị phân tách bề mặt phân giớicặp polaron th an co ng Exciton di chuyển đến mặt phân giới donor aceptor exciplex Hạt tải (âm dương) phun từ điện cực (catốt, anốt tương ứng) vào lớp hữu cơ sai hỏng hình học cấu trúc nối đôi/đơn luân phiêncặp điện tử-phonon (polaron) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an ng th cu u du o -Điện tử donor hấp thu lượng ánh sáng nhảy lên trạng thái kích thích LUMO hình thành nên exciton -Cặp exciton khuyếch tán tới bề mặt chung donoracceptor -Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử chuyển tới acceptor tạo cặp điện tử-lỗ trống - Đường màu đỏ giảng đồ Tại acceptor xảy phân tách cặp điện tử lỗ trống tạo hạt mang điện tự Sau hạt mang điện tự dịch chuyển theo pha tới điện cựcdòng điện - Đường màu xanh giảng đồ Exciton bị phân rã trước di chuyển đến acceptor điện tử, lỗ trống acceptor bị tái hợp->hình thành exiton Cả trường hợp ko tạo dòng điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hấp thụ ánh sáng c om  Ánh sáng phải hấp thụ donor, acceptor 2 Càng nhiều hạt ánh sáng thu nhận được, nhiều exciton tạo thành  Khả phân tách exciton thành electron lỗ trống  Khả khuếch tán hạt tải đến điện cực tương ứng  Cấu tạo điện cực phải đảm bảo cho điện cực ưu tiên thu thập e, điện cực lại ưu tiên thu thập lỗ trống ng Tạo thành exciton th an co Khuếch tán exciton du o u cu Vận chuyển hạt tải ng Phân tách hạt tải Thu thập hạt tải CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt u  Phthalocyanine C32H18N8 du o ng th an co ng c om Donor ( p-type) cu - khối lượng phân tử : 514.54 g mol−1 - không tiếp xúc với mắt da, Phthalocyanin hấp thụ mạnh ánh sáng vùng 600nm - 700 nm, vật liệu có màu xanh  Poly(3-hexylthiophene) “P3HT” (C10H14S)n Điểm nóng chảy: 238 C Khối lượng phân tử lớn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt u Khối lượng phân tử: 252.31 g mol−1 Điểm nóng chảy: 276- 279 C Nguyên tử carbon perylene lai hóa sp2 Perylene or dẫn xuất gây ung thư Tránh tiếp xúc với da mắt Độ hâp thụ lên đến 434nm cu     du o  Perylene: C20H12 ng th an co ng c om Acceptor ( n-type)  Perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride “PTCDA” C24H8O6  Khối lượng phân tử: 392.32 g · mol -1  Điểm nóng chảy : > 300 C  Có hại nuốt phải gây kích ứng đường hơ hấp 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt du o ng th an co ng c om Acceptor ( n-type) cu u  Phenyl-C61-butyric acid methyl ester “PCBM” C72H14O2  Khối lượng phân tử: 910.88 g mol−1 Buckminsterfullerene “C60 ” Khối lượng phân tử : 720.64 g mol−1 Tỷ trọng : 1.65 g/cm3 Điểm nóng chảy: thăng hoa ~600 C C60 độ ổn định cao, chịu nhiệt độ áp suất cao • • • • 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o • PEDOT-PSS dẫn suất Poly(3,4- cu u ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polymer dẫn • Ưu điểm PEDOT-PSS có độ truyền quang tốt trạng thái dẫn điện, độ ổn định cao, độ rộng vùng cấm vừa phải • P3HT:PCBM poly(3-hexylthiophene):1-(3methoxycarbonyl)propyl-1phenyl[6,6]C61 • Cho pin có hiệu suất cao 7% • P3HT có độ rộng vùng cấm lớn tới 1,9eV 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ưu điểm -Nhẹ, suốt, có khả uốn dẻo -Hoạt động tốt điều kiện ánh sáng yếu -Dễ chế tạo, thương mại hóa quy trình roll-to-roll process -Chi phí rẻ cu u du o ng th an co ng c om Nhược điểm -Hiệu suất thấp ( tối đa 9.2%) -Tuổi thọ pin không cao (pin OPV thông thường, hiệu suất giảm đến 50% sau có 10 ngày sử dụng) 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om  Pin mặt trời silicon có hiệu suất cao 20% giá thành gấp 3-5 lần so với pin mặt trời hữu OPV sử dụng nhiều vật liệu công nghệ sản xuất không thuận lợi bằng tạo pin OPV có hiệu suất cao, dễ chế tạo, chi phí rẻ, vịng đời dài đóng vai trị quan trọng  Pin OVP có cấu trúc đảo ngược: Hiệu suất lên đến 9.2%, dễ dàng sản xuất hàng loạt công nghệ in roll-to-roll (roll-to-roll printing technology), hiệu suất pin OPV đảo ngược trì khoảng 95% so với mức ban đầu sau 62 ngày sử dụng Pin mặt trời polymer đem đến triển vọng lớn việc thương mại hóa nhằm thay cho pin Si truyền thống 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Polymeric materials for organic solar cells - neslihan yağmur ( slideshare) Luận văn nghiên cứu tính chất quang vật liệu chế tạo mô vài thông số pin mặt trời hữu cơ-Nguyễn Văn Giang Organic sollar cell- Anish Das ( slideshare) Polymer-Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells - By Gilles Dennler, Markus C Scharber, and Christoph J Brabe Polymer-Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells- Jenny Nelson Luận văn khảo sát tính chất điện quang vật liệu tổ hợp nano dùng pin mặt trời hữu – Trần Đình Văn Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu chế tạo đặc trưng tính chất màng mỏng nanocomposite sở ống carbon nano ứng dụng chế tạo OLED – Nguyễn Duy Khanh Khóa luận Nghiên cứu tính chất quang vật liệu chế tạo mô vài thông số pin mặt trời hữu – Nguyễn Văn Giang 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... organic solar cells - neslihan yağmur ( slideshare) Luận văn nghiên cứu tính chất quang vật liệu chế tạo mô vài thông số pin mặt trời hữu cơ-Nguyễn Văn Giang Organic sollar cell- Anish Das ( slideshare)... tính chất điện quang vật liệu tổ hợp nano dùng pin mặt trời hữu – Trần Đình Văn Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu chế tạo đặc trưng tính chất màng mỏng nanocomposite sở ống carbon nano ứng dụng chế... Das ( slideshare) Polymer- Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells - By Gilles Dennler, Markus C Scharber, and Christoph J Brabe Polymer- Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells- Jenny Nelson