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作者(中文):黃政惟
論文名稱(中文):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
論文名稱(外文):Flexible inverted organic solar cells using low-temperature chemical bath deposited Zinc Oxide as electron selective layer
指導教授(中文):洪勝富
口試委員(中文):洪勝富
孟心飛
冉曉雯
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:電子工程研究所
學號:100063538
出版年(民國):102
畢業學年度:101
語文別:中文英文
論文頁數:58
中文關鍵詞:低溫化學浴沉積法軟性基板有機太陽能電池氧化鋅
外文關鍵詞:low-temperature chemical bath depositionflexible substrateorganic solar cellZnO
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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%。
目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 VI
圖目錄 VIII
第一章 序論 1
1.1研究背景 1
1.1.1 前言 1
1.1.2 太陽能電池的發展 1
1.1.3 有機太陽能電池發展 2
1.2研究動機 4
1.2.1有機高分子太陽能電池的優勢 4
1.2.2 Bulk Hetrojunction(P3HT&PCBM) Organic Solar Cell 5
1.2.3 CBD化學浴沉積法的優勢 6
1.3論文架構 6
第二章 實驗原理 7
2.1太陽能電池介紹 7
2.1.1基本工作原理 7
2.1.2電池基本參數 11
2.1.3操作原理 14
2.2有機太陽能電池材料 17
2.2.1共軛高分子材料特性 17
2.2.2有機材料能帶理論 18
2.2.3主動層材料 19
2.2.4電洞傳輸層與電子傳輸層材料 20
2.2.5電極材料 21
2.3有機太陽能電池結構 22
第三章 實驗方法與流程 24
3.1基板蝕刻方法 24
3.1.1G lass/ITO基板蝕刻流程 24
3.1.2 PEN/ITO基板蝕刻流程 26
3.2化學浴沉積法 29
3.2.1 ITO玻璃基板清洗 29
3.2.2 化學浴沉積法沉積氧化鋅 29
3.2.3 低溫化學浴沉積法沉積氧化鋅 31
3.3反式結構有機太陽能電池製程 32
3.3.1 主動層( P3HT:PCBM )成膜 32
3.3.2 電洞傳輸層( PEDOT:PSS )成膜 32
3.3.3 電極蒸鍍 33
3.3.4 封裝 34
3.4量測 35
第四章 實驗結果與討論 36
4.1退火溫度對氧化鋅薄膜的影響 36
4.2微波處理對氧化鋅的影響 43
4.3 低溫化學浴沉積法 47
第五章 實驗總結與未來研究發展 55
參考文獻 56
參考文獻
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