接合正反相結構有機太陽能電池之研究｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	陳宗德 Chen, Tsung-Te
論文名稱：	接合正反相結構有機太陽能電池之研究 Investigation for Lamination of Normal and Inverted Organic Solar Cells
指導教授：	洪勝富 Horng, Sheng-Fu 孟心飛 Meng, Hsin-Fei
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 電子工程研究所 Institute of Electronics Engineering
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	73
中文關鍵詞：	有機太陽電池、反相結構太陽能電池、接合、串疊元件、黏著劑
外文關鍵詞：	organic solar cell, inverted solar cell, lamination, tandem cell, glue
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近年來由於各項能源的短缺日漸嚴重，使得太陽能電池發展逐漸備受重視，各國皆投以人力研究。無機太陽電池現今雖然已具備高效率、高穩定性等優勢，但其高成本仍是商業應用的一大致命傷；相反地，有機太陽電池不僅製程簡單、成本低廉，軟性基板具可撓性；噴墨印刷及刮刀的技術更可以將元件朝向大面積、大尺寸發展，以上優點都使得有機太陽電池在未來的發展上極具潛力。
本研究首先針對運用在反相結構太陽能電池電子與電洞傳輸層的各種材料進行測試，包含了蒸鍍、溶液製程的方式；而主動層材料我們選擇BHJ系統，將P3HT混合PCBM溶於鄰-二氯苯 (DCB) ，利用旋轉塗佈的動方式進行成膜。接著選用適當的電子與電洞傳輸層運用在反結構裡，與傳統的正結構元件進行接合 (lamination) 的動作。
研究結果利用金屬室溫下接合的方式成功將正反兩結構的元件結合在一起，成為一串疊 (tandem) 元件，PCE有0.61%、Voc ~ 1.15V，待元件調整到匹配最佳化後，相信未來可達高效率且高穿透的元件。本研究也另外使用了利用黏著劑D-sorbitol來進行元件的接合，此方向雖然還沒有明顯突破的進展，但已初步證實本研究在此工作所選用來進行接合的元件結構是不可行的，需做點改變使結構更加完善。

中文摘要       Ⅰ
英文摘要       Ⅱ
致謝                Ⅲ
目錄                Ⅴ

第一章  序論       1
1  研究背景       1
1.1  前言       1
1.2  太陽能電池產業發展       1
1.3  有機高分子太陽能電池發展       2
2  研究動機       4
2.1  有機高分子太陽能電池的優點       4
2.2  P3HT與PCBM混合的有機高分子太陽能電池       5
2.3  為何發展反相太陽能電池       5
3  文獻回顧       5
3.1  反相結構太陽能元件       5
3.2  接合技術元件       9
4  論文架構       11

第二章  實驗原理       12
1  太陽電池元件簡介       12
1.1  基本原理       12
1.2  元件參數       15
1.3  操作原理       18
2  共軛高分子材料特性       21
3  有機共軛高分子太陽電池的元件結構與能帶圖       23
3.1  能帶理論       23
        2.3.2  元件結構與能帶圖       24

第三章  實驗方法與流程       26
1  ITO玻璃基板圖樣化       26
1.1  基板切割與清洗       26
1.2  乾式光阻黏貼       26
1.3  曝光       26
1.4  顯影       27
1.5  蝕刻       27
2  圖樣化ITO玻璃基板清洗       28
3  Inverted Cell氧化物及高分子之成膜       28
3.1    ITO玻璃基板親水性       28
3.2-a  電子傳輸層I - 碳酸銫(Cs2CO3)旋轉塗佈       28
3.2-b  電子傳輸層II - PBD旋轉塗佈       29
3.3    P3HT / PCBM主動層       29
3.4-a  電洞傳輸層I - 三氧化鉬(MoO3)蒸鍍       30
3.4-b  電洞傳輸層II - PEDOT       31
3.4-c  電洞傳輸層III - DMFL-NPB       31
4  Normal Cell各層高分子之成膜       33
4.1  ITO玻璃基板親水性       33
4.2  電洞傳輸層 - PEDOT：PSS       33
4.3  P3HT / PCBM主動層       34
5  電極蒸鍍       34
6  封裝       35
7  量測       36
8  接合(Laminate)元件的製程       37

第四章  實驗結果與討論       40
1  反相結構太陽能電池基本測試       40
1.1  蒸鍍三氧化鉬(MoO3)       40
1.2  碳酸銫(Cs2CO3)轉速測試       41
1.3  結論       43
2  全溶液製程的反相結構太陽能電池       43
2.1  PEDOT當電洞傳輸層       43
2.2  DMFL-NPB當電洞傳輸層       46
2.3  結論       53
3  正相與反相結構太陽能電池接合       54
3.1  利用金屬室溫下接合       54
3.2  利用黏著劑D-sorbitol接合       60
3.3  結論       65
4  其它延伸(相關)研究       66
4.1  PBD當反結構的電子傳輸層       66

第五章  總結       71

參考文獻       72

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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