低溫化學浴沉積法製備氧化鋅薄膜應用於軟性基板之有機太陽能電池

Flexible inverted organic solar cells using low-temperature chemical bath deposited Zinc Oxide as electron selective layer

黃政惟

指導教授 ： 洪勝富

國立清華大學/電機資訊學院/電子工程研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2013.00769

摘要

氧化鋅是目前被廣泛研究的一種半導體，由於其在大氣下穩定以及良好的載子傳輸能力等特性，我們將其應用於反式結構有機太陽能電池作為電子傳輸層。而我們沉積氧化鋅的方法為化學浴沉積法。此沉積法是ㄧ液像成膜技術，由於可以在常壓下大面積成膜，相當符合有機太陽能電池未來的發展趨勢。但ㄧ般而言，化學浴沉積的薄膜需要一道高溫退火的製程步驟，限制了其往軟性電子的發展性。本論文主要研究如何將化學浴沉積法應用於軟性有機太陽能電池上。我們使用的元件結構為ITO/ZnO/P3HT:PCBM/PEDOT/Ag，以P3HT混合PCBM製成塊材異質接面作為主動層。
我們使用80W/150sec的條件對氧化鋅進行微波處理，其表面有明顯的結晶出現但分布不均勻，應用於元件上效率僅到達0.69%。之後，我們改變製程步驟，使用低溫化學浴法沉積氧化鋅，成功沉積出有良好電子遷移率之薄膜，而所有製程步驟均在115°C以下。此方法製備的氧化鋅薄膜，在玻璃基板上元件效率可以達到3.29%。而在軟板上目前最佳的元件效率為1.6%。

關鍵字

低溫化學浴沉積法 ； 軟性基板 ； 有機太陽能電池 ； 氧化鋅

並列摘要

無資料

並列關鍵字

low-temperature chemical bath deposition ； flexible substrate ； organic solar cell ； ZnO

參考文獻

[1]Zhao, A. Wang, and M. A. Green, “24.5% efficiency silicon PERT cells on MCZ substrates and 24.7% efficiency PERL cells on FZ substrates,” Prog. Photovolt. : Res. Appl. 7, 471 (1999).

[2]K. M. Coakley,Wudl and M. D. McGehee,“Conjugated polymer photovoltaic cells,” Chem. Mater. 16, 4533 (2004).

[3]H. Hoppe, and N. S. Sariciftci,“Organic solar cell: An review,”J. Mater. Res., Vol. 19, No. 7, (2004).

[7]C. J. Brabec, A. Cravino, D. Meissner, N. S. Sariciftci, M.T. Rispens, L. Sanchez, J. C. Hummelen, and T Fromherz, “ The influence of materials work function on the open circuit voltage of plastic solar cells,” Thin Solid Film, 403-404,368 (2002).

[8]H. Kim, S-H. Jin, H. Suh, and K. Lee, “Origin of the open circuit voltage in conjugated polymer-fullerene photovoltaic cells,” In Organic Photovoltaics IV, edited by Z.H. Kafafi, and P.A. Lane, Proceedings of the SPIE, Vol. 5215, (SPIE, Bellingham, WA, 2004), p. 111.