Cu/Cu_2O複合材料在P型修飾層和透明導電膜之研究及應用在鈣鈦礦太陽能電池

The Cu/Cu_2O nanocomposite as a p-type modified layer and transparent-conductive-oxide for efficient perovskite solar cells

陳宥駿(You-Jyun Chen) ； 黃榮俊(Jung-Chun-Andrew Huang)

《真空科技》 31卷4期 (2018/12) Pp. 13-23

摘要

有機－無機異質接面鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells, PSCs)被認為是綠色能源最有潛力的新穎元件之一。其中，雙面入光太陽能電池更是被廣泛研究實際應用於可攜式電子產品和新世代建築物窗戶上，也因此透明導電氧化物高度被渴望。然而製備透明導電膜通常需要高溫或高能源轟擊等，對於環境高敏感性的鈣鈦礦有可能會使其損壞，因此我們研究Cu/Cu_2O (CCO)無機複合材料應用在鈣鈦礦太陽能電池。CCO薄膜可以在室溫成長而不會傷害底下的有機材料Spiro-OMeTAD和鈣鈦礦，並且CCO薄膜之電性可以藉由調控Ar和O_2的比例來改變。當O_2/(Ar+O_2)比例到達60%，CCO薄膜有最大的電洞遷移率(60.5 cm^2/V-s)，引入CCO進入元件使低電洞遷移率的電洞傳輸層Spiro-OMeTAD和電極Ag之間起到了修飾作用，相比於沒有CCO的參考元件，引入CCO之元件的光電轉換效率(power conversion efficiency, PCE)從13.97%提升到17.11%。當O_2/(Ar+O_2)比例為40%，CCO薄膜還具有良好的導電性，並且其厚度小於20nm時具有相當不錯之透光性，可應用於雙面入光太陽能電池，從基板(fluorine doped tin oxide, FTO)側照光的光電轉換效率有14.10%，而從CCO側照光的PCE也還能有9.37%。此外，CCO在大氣環境下具有穩定性可以保護底下的有機層免於受外在影響而潮解，可使元件穩定並延長壽命。