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Dopo ulteriori esperimenti si conclude che per fissare la guarnizione si usa l'hotplate a 160 °C e 30" (invece che 130 °C e 5 min), usando la sovrapposizione di cella, tre vetrini e peso in alluminio su wafer da 4" come da post precedente. Per ridurre le bolle d'aria si stringe la cella con quattro paper clips e si mette in forno a convezione a 100 °C per 10-15 min.

Cella serrata da quattro paper clips per la sigillatura in forno a convezione.

Il risultato dopo il riscaldamento in forno è soddisfacente.

Cella di prova dopo la sigillatura in forno a convezione.

Sciolti 58.5 mg di colorante N719 (Sigma Aldrich n. 703214) in 146 ml di metanolo electronic grade. Per la pesatura usata bilancia di precisione di Facci. Trasferita la soluzione in bottiglia in pyrex da 250 ml con tappo. Messa su agitatore magnetico dalle ore 17.30 alle 0.30 (7 ore) a 500 rpm. La soluzione ottenuta ha un titolo di 3e-4 M. È sensibile all'umidità e alla luce. La bottiglia viene etichettata e avvolta in carta stagnola.

Materiali: materiale sigillante: foglio Meltonix 1170-60PF (resina Surlyn della Dupont), spessore nominale 60 µm, protetto da un foglio  protettivo; materiale per la cella: n. 2 vetrini per microscopio, tagliati a misura 26 × 26 mm; disegno in scala 1:1 della guarnizione.

1) foglio sigillante in Surlyn; 2) vetri 26 × 26 mm; 3) disegno della guarnizione,

Procedura: si fissa con scotch il foglio di materiale sigillante sul disegno in scala 1:1 della guarnizione. C'è il problema di individuare il lato protetto dal film di protezione che è indistinguibile da quello della guarnizione. Si ritaglia il sigillante con il cutter. Si posiziona il vetrino inferiore su un wafer da 4". Si posiziona la guarnizione ritagliata sul vetrino inferiore con il foglio protettivo rivolto verso l'alto. Si sovrappongono tre vetrini per microscopio ed un peso di alluminio.

1) Wafer da 4" con funzione di supporto; 2) cella con guarnizione da saldare; 3) tre vetrini per microscopio; 4) peso in alluminio.

Si scalda il tutto sulla hotplate a 130 °C per 30". Si rimuove il foglio protettivo. Si sovrappone il vetrino superiore. Si sovrappongono tre vetrini per microscopio e il peso in alluminio e si ripete il riscaldamento a 130 °C per 5 min. Si rivolta la cella e si ripete il riscaldamento a 130 °C per altri 5 min, sempre sovrapponendo tre vetrini ed il peso in alluminio. Qualche bolla d'aria rimane intrappolata fra le guarnizioni, ma non si evidenziano possibili vie di fuga per l'elettrolita.

Cella saldata. Si osservi il canale che verrà sigillato dopo lo riempimento con l'elettrolita.

Per eliminare le bolle d'aria bisognerebbe provare con il vuoto, magari scaldando. L'osservazione al microscopio della cella in sezione in corrispondenza del canale mostra che la distanza fra i due vetri che costituiranno gli elettrodi è di 60 µm.

Vista in sezione della cella DSSC dopo la sigillatura. Il materiale sigillante fuoriesce dai due vetri accostati.

Domani riempimento con elettrolita/solvente e test di tenuta della cella.

Calibrazione sputtering rate per deposizione 25 nm Pt su vetro FTO per controelettrodo. Montaggio sorgente 1" in posizione centrale. Altezza 73 mm dalla baseplate camera allo snodo. Pressione di lavoro 8 mTorr, DC 409 V 0.07 A (power 3.2 %). Evaporazione 20 min @ RT, 12 rpm. Deposizione provino su vetro con mascheratura in blue tape. Spessore effettivo misurato con profilometro: 1470 ± 20 Å, corrispondente a 1.22 Å/s reali. Per avere 25 nm occorrono quindi 3' 25". La QCM misura zero sia a shutter aperto che chiuso. Vista dalla QCM la sorgente è abbastanza angolata, ma non tanto da non leggere nulla. Da capire.

Passo successivo: sealing della cella con vetri da miscroscopio di prova.

 

  1. lavaggio substrato in ACE 80 °C 5 min in vasca ultrasuoni
  2. rinse con IPA e blow dry con N2
  3. disidratazione su hotplate 100 °C per 5 min
  4. spin coat con PR negativo ma-N 1410 (10 sec rampa a 900 rpm poi 30 sec a 3000 rpm
  5. softbake su hotplate 100 °C per 90 sec
  6. esposizione 420 mJ/cm2 (70 sec, 6 mW/cm2, CI1)
  7. develop con ma-D 533/S per 45"
  8. rinse con DI per 1 min e blow dry con N2
  9. osservazione al microscopio e al profilometro

  1. coat con 3000 Å di Cr (NB: tooling factor = 81.6% → 3680 Å nom.)
  2. lift-off con remover 1165
  3. rinse con IPA e blow dry con N2
  4. osservazione al microscopio e al profilometro: risulta uno spessore di 2700 ± 5 Å
  5. coat con 400 Å di CuNi (NB: tooling factor = 60.0% → 667 Å nom.)
  6. disidratazione su hotplate 115 °C per 5 min
  7. spin coat con PR positivo S1813 (10 sec rampa a 900 rpm poi 30 sec a 4000 rpm
  8. softbake su hotplate 115 °C per 1 min
  9. esposizione 150 mJ/cm2 (15 sec, 10 mW/cm2, CI2)
  10. develop con MF321 per 60 sec
  11. rinse con DI per 1 min e blow dry con N2
  12. osservazione al microscopio e al profilometro
  13. etch con soluzione 3% FeCl3 + 0.35% HCl diluita 1:10 per 60" + osservazione microscopio + altri 40"
  14. rinse con DI per 1 min e blow dry con N2
  15. osservazione al microscopio
  16. rimozione photoresist con remover 1165
  17. rinse con IPA e blow dry con N2
  18. osservazione al microscopio e al profilometro

procedura

  1. lavaggio stack superlente preparata il 15/12/2010 con remover 1165 (80 °C) 5 min, getto DI 1 min, ACE (80 °C) 5 min, IPA e asciugatura con N2
  2. disidratazione su hotplate a 115 °C per 5 min.
  3. coat con fotoresist S1805 diluito (per preparazione vedi procedura 2)
    1. puddle su tutto il campione
    2. 10 sec a 900 RPM compresa accelerazione
    3. 30 sec a 4000 RPM
  4. softbake 1 min @ 115 °C su hotplate
  5. esame al microscopio AFM

risultato: tra breve.

procedura

  1. lavaggio stack superlente preparata il 15/12/2010 con remover 1165 (80 °C) 5 min, getto DI 1 min, ACE (80 °C) 5 min, IPA e asciugatura con N2
  2. disidratazione su hotplate a 115 °C per 5 min.
  3. coat con fotoresist S1805 diluito (per preparazione vedi procedura 2)
    1. puddle su tutto il campione
    2. 10 sec a 900 RPM compresa accelerazione
    3. 30 sec a 4000 RPM
  4. softbake 1 min @ 115 °C su hotplate
  5. esposizione 20 sec @ 15 mW/cm2 = 150 mJ su CI2
  6. sviluppo in MF-321 per 60 sec
  7. risciacquo sotto DI corrente per 60 sec
  8. asciugatura in N2
  9. esame al microscopio AFM

risultato: tra breve.

procedura

  1. lavaggio stack superlente preparata il 15/12/2010 con remover 1165 (80 °C), ACE (80 °C), IPA e asciugatura con N2
  2. disidratazione su hotplate a 115 °C per 5 min.
  3. coat con fotoresist S1805 diluito (per preparazione vedi procedura 2)
    1. puddle su tutto il campione
    2. 10 sec a 900 RPM compresa accelerazione
    3. 30 sec a 4000 RPM
  4. softbake 1 min @ 115 °C su hotplate
  5. esposizione 10 sec @ 15 mW/cm2 = 150 mJ su CI2
  6. sviluppo in MF-321 per 60 sec
  7. risciacquo sotto DI corrente per 60 sec
  8. asciugatura in N2
  9. esame al microscopio AFM

risultato: sottoesposizione - si proverà  con 20 sec @ 15 mW/cm2 = 300 mJ su CI2.

procedura

  1. lavaggio stack superlente preparata il 15/12/2010 con ACE (80 °C), IPA e asciugatura con N2
  2. disidratazione su hotplate a 115 °C per 5 min.
  3. coat con fotoresist S1805 diluito (per preparazione vedi procedura 2)
    1. puddle su tutto il campione
    2. 10 sec a 900 RPM compresa accelerazione
    3. 30 sec a 4000 RPM
  4. softbake 1 min @ 115 °C su hotplate
  5. esposizione 40 sec @ 15 mW/cm2 = 600 mJ su CI2
  6. sviluppo in MF-321 per 60 sec
  7. risciacquo sotto DI corrente per 60 sec
  8. asciugatura in N2
  9. esame al microscopio AFM

risultato: esposizione eccessiva - prossimo tentativo alla dose di 10" @ 15 mW/cm2 CI2.

  • shippers per wafer da 1" e 2" (€ 317,00)
  • controllore ATM (€ 216,00)
  • fotoresist (€ 605,00)
  • sensore di ossigeno (€ 2.735,00)
  • spin coater (€ 4.500,00)
  • moduli HEPA (€ 6.400,00)