N-type Si基板/PEDOT:PSS混合型太陽能電池研製｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	李謙 Li, Chien
論文名稱：	N-type Si基板/PEDOT:PSS混合型太陽能電池研製 The study of hybrid solar cells based on N-type Si substrate with PEDOT:PSS
指導教授：	黃金花 Huang, Jin Hua
口試委員:	黃倉秀黃柏瑋
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2016
畢業學年度：	105
語文別：	中文
論文頁數：	55
中文關鍵詞：	太陽能電池、矽、PEDOT:PSS
外文關鍵詞：	Solar cell, Si, PEDOT:PSS
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矽是一種高效率的太陽能電池材料，而太陽能電池一直是解決能源問題的熱門議題。混合型太陽能電池結合有機半導體以及無機半導體的優點，本研究選取的p型有機半導體材料為PEDOT:PSS，而n型無機半導體材料則選用Si基板，形成Si/PEDOT:PSS混合型太陽能電池元件。
本實驗有系統地變化一些元件製作參數。我們首先探討在Si基板上原生氧化層的成長時間對於PEDOT:PSS旋塗之影響。其次探討 PEDOT:PSS的旋塗速率及時間對元件光電轉換效率的影響。
本實驗所得到的最佳元件製作參數為4小時原生氧化層成長時間、3000 rpm PEDOT:PSS旋塗速率、以及60 s PEDOT:PSS旋塗時間。以此最佳實驗參數所製作的Si/PEDOT:PSS混合型太陽能電池元件，其效率可達5.811%。

Silicon is a high-performance material for solar cells. The hybrid solar cells combine the advantages of organic solar cells and inorganic solar cells. This study used PEDOT:PSS as the p-type organic semiconductor material and Si substrate as the n-type inorganic material to fabricate hybrid solar cells.
Various device fabrication parameters were investigated systematically. We first discussed the influences of the native oxide forming time on the PEDOT:PSS coating. Then, we studied the influences of PEDOT:PSS coating spin rate and coating time on the device performance.
The optimal device fabrication parameters were found to be a native oxide forming time of 4 hr and the PEDOT:PSS coating spin rate and time of 3000 rpm and 60 s, respectively.
The Si/PEDOT:PSS solar cell based on the optimal fabrication parameters has exhibited a power conversion efficiency of 5.811%.

摘要    I
Abstract    II
致謝    III
目錄    V
圖目錄    VIII
表目錄    XI
第一章    緒論    1
1-1    前言    1
1-2    研究動機及目的    3
1-3    論文架構    4
第二章    文獻回顧    5
2-1    太陽能電池簡介    5
2-1-1    矽太陽能電池    5
2-1-2    多元化合物薄膜太陽能電池    6
2-1-3    聚合物多層電極型太陽能電池    7
2-1-4    奈米晶太陽能電池    8
2-1-5    有機太陽能電池    8 

2-2    太陽能電池的發電原理    9
2-2-1    工作原理    9
2-2-2    電壓電流特性與轉換效率    10
2-2-3    等校電路模型    14
2-3    有機太陽能電池    17
2-3-1    有機太陽能電池發電機制    17
2-3-2    有機太陽能電池元件結構    19
2-4    混合型太陽能電池    22
2-4-1    混合型太陽能電池的優點及發電機制    23
2-4-2    PEDOT:PSS    24
第三章    儀器介紹與實驗步驟    26
3-1    旋轉塗佈機(Spin Coater)    26
3-2    電阻式真空蒸鍍系統    27
3-3    電子槍真空蒸鍍系統    28
3-4    快速熱退火處理系統    29
3-5    混合型太陽能電池元件製程    30
3-5-1    實驗流程圖    30
3-5-2    實驗步驟    31 

3-5-3    元件結構    32
3-6    分析儀器    33
3-6-1    掃描式電子顯微鏡 ( SEM )    33
3-6-2    太陽模擬光量測系統 ( Solar simulator )    34
第四章    結果與討論    35
4-1    下電極的ohmic test    35
4-2     原生氧化層生長時間的影響    37
4-3     PEDOT:PSS旋塗速度與厚度的關係    45
4-4     PEDOT:PSS厚度之影響    48
第五章    結論    52
第六章    參考文獻    54

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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