1. ফ্রন্টিয়ার রিভিউ
জৈব সৌর কোষ (OSCs) তাদের অনন্য সুবিধার কারণে পরবর্তী প্রজন্মের ফটোভোলটাইক প্রযুক্তির জন্য প্রতিশ্রুতিশীল প্রার্থী হিসাবে বিবেচিত হয়, যার মধ্যে রয়েছে সমাধান প্রক্রিয়াযোগ্যতা, নমনীয় সাবস্ট্রেটের সাথে সামঞ্জস্যতা এবং বৃহৎ-এলাকার উত্পাদনের জন্য মাপযোগ্যতা। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, পলিমার দাতা এবং নন-ফুলেরিন গ্রহণকারী উপকরণগুলির অগ্রগতি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি চালিত করেছে, অনমনীয় OSC-এর পাওয়ার রূপান্তর দক্ষতা (PCE) বাড়িয়ে 20%-এর উপরে। যাইহোক, নমনীয় OSC-এর দক্ষতা এখনও অনমনীয় OSC-এর তুলনায় পিছিয়ে। পোর্টেবল এবং পরিধানযোগ্য ডিভাইসে জৈব সৌর কোষের সম্ভাব্যতা সম্পূর্ণরূপে উপলব্ধি করার জন্য, আল্ট্রাথিন সাবস্ট্রেটের উপর ভিত্তি করে নমনীয় OSC-এর বিকাশ বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে। এই ধরনের ডিভাইসগুলি চমৎকার যান্ত্রিক নমনীয়তা এবং কনফর্মাল সংযোগের অধিকারী, যা তাদের জটিল অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতিতে আরও ভালভাবে মানিয়ে নিতে দেয়। যাইহোক, আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-তে উচ্চ দক্ষতা এবং শক্তিশালী যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা অর্জন একটি মৌলিক চ্যালেঞ্জ, বাস্তব-বিশ্বের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের ব্যবহারিক স্থাপনার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
যদিও SAM-ভিত্তিক হাই-পারফরম্যান্স লিকুইড ক্রোমাটোগ্রাফি (HTLs) কঠোর ডিভাইসগুলিতে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে, নমনীয় OSC-তে SAM-ভিত্তিক HTL-এর বিকাশ মূলত অনাবিষ্কৃত রয়ে গেছে। SAM-এ গর্ত নিষ্কাশন ক্ষমতা স্তরের বেধ এবং পৃষ্ঠের কভারেজের জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল। বর্তমান জমা করার কৌশলগুলি প্রায়শই বড় ক্লাস্টার তৈরি করে, যার ফলে আইটিও ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠের কভারেজ খারাপ হয়।
2. সাহিত্য পর্যালোচনা লেখক নমনীয় সাবস্ট্রেটগুলিতে SAM-এর রূপবিদ্যাকে অপ্টিমাইজ করার জন্য একটি সহজ এবং কার্যকর পরিবর্তন কৌশল তৈরি করেছেন। ছোট অণু H-TPAc প্রবর্তন করে, নমনীয় ইলেক্ট্রোডগুলিতে SAM-এর একটি অভিন্ন এবং ঘন বিতরণ সফলভাবে অর্জন করা হয়েছিল। H-TPAc-সংশোধিত SAMs ITO ইলেক্ট্রোড এবং সক্রিয় স্তরের মধ্যে একটি সেতু হিসাবে কাজ করে, শুধুমাত্র সক্রিয় স্তরের অঙ্গসংস্থানের উন্নতি করে না বরং চার্জ পুনঃসংযোগকে দমন করে এবং চার্জ সংগ্রহের প্রচার করে। উপরন্তু, এই পরিবর্তন উল্লেখযোগ্যভাবে দক্ষতা এবং যান্ত্রিক স্থায়িত্ব উন্নত. PM6:L8-BO:BTP-eC9 টারনারি রিজিড ডিভাইসের জন্য, অপরিবর্তিত SAM-ভিত্তিক ডিভাইসের PCE ছিল 19.0%, যেখানে পরিবর্তিত SAM-ভিত্তিক ডিভাইসের PCE বেড়ে 19.7% হয়েছে। উল্লেখযোগ্যভাবে, এই কৌশলটি ব্যবহার করে তৈরি করা ত্রিনারি আল্ট্রাথিন নমনীয় ডিভাইসগুলি 17.5% এর একটি চিত্তাকর্ষক PCE অর্জন করেছে। একই সাথে, এই ডিভাইসগুলি চমৎকার যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করেছে, যথাক্রমে 2000 চক্রের নমন এবং চক্রীয় প্রসার্য সংকোচনের পরে তাদের প্রাথমিক দক্ষতার 94% এবং 90% বজায় রেখেছে। SAM পরিবর্তনের কৌশলগুলি অভিনব এইচটিএল উপকরণগুলি বিকাশে এবং ডিভাইসের কার্যকারিতা আরও অপ্টিমাইজ করার দুর্দান্ত সম্ভাবনা রয়েছে।
চিত্র 1. ক) Br-2PACz এর আণবিক গঠন। খ) ছোট অণু পদার্থের আণবিক কাঠামো TCAc, TAAc, TPAc, এবং H-TPAc। গ) ITO-এর যোগাযোগের কোণগুলি বিভিন্ন SAM-এর সাথে লেপা৷ d) পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপি (AFM) ITO এর চিত্রগুলি বিভিন্ন SAM এর সাথে লেপা। e) বিভিন্ন HTL-এর পরিবাহিতা। f) ITO/SAM এবং ITO/m-SAM-এর অতিবেগুনী ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (UPS) বর্ণালী। ছ) আইটিও, আইটিও/এসএএম এবং আইটিও/এম-এএম-এর শক্তি স্তর।
পরিবর্তিত Br-2PACz SAM-এর সাথে লেপযুক্ত ITO-এর পৃষ্ঠের রুক্ষতা হ্রাস করা হয়েছে। H-TPAc নমুনার সাথে পরিবর্তিত Br-2PACz 2.44 nm এর RMS সহ মসৃণ পৃষ্ঠ প্রদর্শন করে। H-TPAc পরিবর্তনের পর Br-2PACz-এর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে 1.53 × 10−3 S/m থেকে 2.05 × 10−3 S/m-এ বৃদ্ধি পেয়েছে। দীর্ঘ চেইনের নমনীয়তা অণুগুলিকে সাবস্ট্রেটের উপর তাদের অভিযোজন সামঞ্জস্য করতে দেয়, যার ফলে Br-2PACz ক্লাস্টার গঠনে বাধা দেয়। অধিকন্তু, হাইড্রোজেন বন্ডের প্রবর্তন Br-2PACz-এর সাথে আণবিক মিথস্ক্রিয়াকে আরও শক্তিশালী করে এবং বিশৃঙ্খলাযুক্ত স্ট্যাকিংকে দমন করে, এইভাবে সর্বনিম্ন RMS অর্জন করে।
চিত্র 2. বর্তমান PF-TUNA চিত্রগুলি (a) Br-2PACz SAM এবং (b) ITO-তে পরিবর্তিত Br-2PACz SAM৷ (c) Br-2PACz SAM এবং (d) পরিবর্তিত Br-2PACz SAM-এর 2D GIWAXS স্ক্যাটারিং প্যাটার্ন। (e) 2D GIWAXS প্যাটার্ন থেকে Br-2PACz SAM এবং পরিবর্তিত Br-2PACz SAM-এর রেখা বিক্ষিপ্ত বক্ররেখা।
নিম্ন স্ট্যাকিং দূরত্ব নির্দেশ করে যে এম-এসএএম আইটিও পৃষ্ঠের উপর একটি শক্ত আণবিক এনক্যাপসুলেশন প্রদর্শন করে। H-TPAc অণুতে থিওফিন ময়েটি এবং Br-2PACz-এর কার্বাজোল মোয়েটির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া আরও শক্তিশালী সংযোজিত π বন্ধন তৈরি করবে, এইভাবে চার্জ পরিবহনকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করবে।
চিত্র 3. (a) Br-2PACz SAM এবং (b) (c) Br-2PACz SAM এবং (d) Br-2PACz SAM এবং (d) সংশোধিত Br-2PACz SAM-এ PM6: L8-BO হাইব্রিড ফিল্মের সংশোধিত Br-2PACz SAM. 2D GIWAXS বিক্ষিপ্ত প্যাটার্নগুলিতে ITO-এর AFM চিত্র৷ e) 2D GIWAXS প্যাটার্ন থেকে কাটা PM6:L8-BO হাইব্রিড ফিল্মের রেখা বিক্ষিপ্ত বক্ররেখা।
পরিবর্তিত Br-2PACz SAM-এর হাইব্রিড ফিল্মটি 1.09 nm এর RMS সহ একটি মসৃণ পৃষ্ঠ প্রদর্শন করে, যেমন চিত্র 3a এবং 3b এ দেখানো হয়েছে। হাইব্রিড ফিল্মটি একটি স্বতন্ত্র তন্তুযুক্ত 3D নেটওয়ার্ক ইন্টারপেনিট্রেটিং কাঠামো প্রদর্শন করে, যা দক্ষ এক্সাইটন ডিসোসিয়েশনকে সহজ করে এবং চার্জ পরিবহন দক্ষতা উন্নত করে। π-π স্ট্যাকিংয়ের পরিমাণগত বিশ্লেষণ পরিবর্তিত Br-2PACz SAM-এ জমা করা মিশ্রণে উন্নত কাঠামোগত ক্রম প্রকাশ করে।
চিত্র 4: PM6, L8-BO, এবং BTP-eC9 এর রাসায়নিক কাঠামো। খ) অনমনীয় OSC এর JV বক্ররেখা। গ) অনমনীয় OSC এর EQE বর্ণালী। d) বিভিন্ন SAM-এর উপর ভিত্তি করে কঠোর OSC-এর PCE পরিসংখ্যান।
চিত্র 5. ক) আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC এর ডিভাইসের গঠন। খ) আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC এর ছবি। c) আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC এর JV বক্ররেখা। d) আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC এর EQE বর্ণালী। e) বিভিন্ন SAM-এর উপর ভিত্তি করে আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-এর PCE পরিসংখ্যান। f) পিলিং প্রক্রিয়ার আগে এবং পরে আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC এর JV বক্ররেখা। ছ) OSC-এর ক্ষণস্থায়ী ফটোকারেন্ট (TPC) পরিমাপ। h) OSC এর ক্ষণস্থায়ী ফটোভোল্টেজ (TPV) পরিমাপ। i) আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC এর ডার্ক JV বক্ররেখা।
এম-এসএএম-এর উপর ভিত্তি করে আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-এর PCE হল 17.5%, SAM-ভিত্তিক আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC (16.7%) এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। m-SAM-এর উপর ভিত্তি করে আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC দৃশ্যমান আলোক অঞ্চলে উচ্চতর EQE প্রদর্শন করে (চিত্র 5d)। আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-এর PCE গণনা হিস্টোগ্রাম চিত্র 5e-এ দেখানো হয়েছে। m-SAM-ভিত্তিক আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-এর গড় PCE 17.3% পৌঁছেছে, যখন SAM-ভিত্তিক আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-এর গড় হল মাত্র 16.3%। তদ্ব্যতীত, সমর্থনকারী গ্লাস সাবস্ট্রেট থেকে খোসা ছাড়ার পরে স্ট্যান্ড-অ্যালোন আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-এর কর্মক্ষমতা হ্রাস নগণ্য (চিত্র 5f)।
চিত্র 6. ক) আল্ট্রাথিন নমনীয় ওএসসির সাইক্লিক কম্প্রেশন-টেনশন পরীক্ষা। স্বাভাবিকীকৃত (খ) ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ, (গ) ফিল ফ্যাক্টর, (ঘ) শর্ট-সার্কিট কারেন্ট এবং (ই) বিভিন্ন কম্প্রেশন অনুপাত সহ আল্ট্রাথিন ওএসসিতে দক্ষতার পরিবর্তন। f) কম্প্রেশন-টেনশন চক্রের একটি ফাংশন হিসাবে আল্ট্রাথিন নমনীয় OSC-এর স্বাভাবিক কার্যকারিতা। g) নমন সময়ের একটি ফাংশন হিসাবে ultrathin নমনীয় OSC এর স্বাভাবিক কার্যকারিতা। জ) N2 বায়ুমণ্ডলে অতি-নমনীয় OSC-এর স্টোরেজ স্থায়িত্ব।
3. সাহিত্যের সারাংশ
সংক্ষেপে, লেখকরা ছোট-অণু H-TPAc-এর সাথে Br-2PACz সংশোধন করে দক্ষ অনমনীয় এবং অতি-নমনীয় OSC তৈরি করার জন্য একটি সহজ কৌশল তৈরি করেছেন, যা ITO ইলেক্ট্রোডগুলিতে SAM-এর অভিন্নতা এবং কভারেজকে উন্নত করে। H-TPAc প্রবর্তনের সাথে, Br-2PACz অণুর আদেশকৃত বিন্যাস উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে, যার ফলে চার্জ পরিবহন অপ্টিমাইজ করা হয়েছে এবং সক্রিয় স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচার নিয়ন্ত্রণ করার জন্য একটি সেতু হিসাবে কাজ করছে। অনমনীয় PM6:L8-BO:BTP-eC9 টারনারি ডিভাইসের জন্য, অপরিবর্তিত SAM-ভিত্তিক ডিভাইসের PCE ছিল 19.0%, যেখানে পরিবর্তিত SAM-ভিত্তিক ডিভাইসের PCE বেড়ে 19.7% হয়েছে। m-SAM কৌশল ব্যবহার করে তৈরি করা টারনারি আল্ট্রাথিন নমনীয় OSCs ডিভাইসটি 17.5% এর উল্লেখযোগ্য দক্ষতা অর্জন করেছে এবং 2000 নমন চক্রের পরে তার প্রাথমিক দক্ষতার 94.0% বজায় রেখেছে। উপরন্তু, ডিভাইসটি 2000 কম্প্রেশন-স্ট্রেচ চক্রের পরেও তার আসল PCE-এর 90% বজায় রেখেছে। এই কৌশলটি শুধুমাত্র OSC-এর দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতা উন্নত করার জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল পদ্ধতি প্রদান করে না, বরং নমনীয় ডিভাইসগুলির প্রয়োগের জন্য একটি নতুন দিকনির্দেশনা প্রদান করে, যা পরবর্তী প্রজন্মের নমনীয় ইলেকট্রনিক্সে অগ্রগতির পথ প্রশস্ত করে।
প্রাসঙ্গিক গবেষণার ফলাফল সম্প্রতি আন্তর্জাতিকভাবে বিখ্যাত জার্নাল *Advanced Energy Materials*-এ প্রকাশিত হয়েছে, যার শিরোনাম "High-performance Ultrathin Flexible Organic Solar Cells Through the Modification of Self-Asembled Monolayers"।
কীওয়ার্ড: আল্ট্রাথিন নমনীয় জৈব সৌর কোষ, SAM, টারনারি অনমনীয়তা, স্ব-সমাবেশ, গর্ত পরিবহন স্তর