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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 材料科學與工程學系
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor陳學禮
dc.contributor.authorWei-Ming Jenen
dc.contributor.author任偉銘zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-15T04:25:06Z-
dc.date.available2014-09-08
dc.date.copyright2009-09-08
dc.date.issued2009
dc.date.submitted2009-08-24
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【37】V. D. Mihailetchi, H. Xie, B. D. Boer, L. J. A. Koster, and P. W. M. Blom, Adv. Funct. Mater. 16, 699 (2006)
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【43】F. C. Chen, Y. K. Lin, and C. J. Ko, Appl. Phys. Lett. 92, 023307 (2008)
【44】W. Ma, J. Y. Kim, K. Lee, and A. J. Heeger, Macromol. Rapid. Commun. 28, 1776 (2007)
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【46】崇越科技,http://www.topco.com.tw/page/customer_product_109.asp
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【50】Y. Zhao, Z. Xie, Y. Qu, Y. Geng, and L. Wang, Appl. Phys. Lett. 90, 043504 (2007)
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【52】Y. Zhao, X. Guo, Z. Xie, Y. Qu, Y. Geng, L. Wang, J. Appl. Polym. Sci. 111, 1799 (2009)
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/45524-
dc.description.abstractP3HT/PCBM混摻有機太陽能電池效率會隨著作用面積增大而下降,我們經過旋鍍參數、熱退火參數之最佳化,並利用降低ITO片電阻的方式製作成元件,使其在2cm2、4cm2、8cm2之作用面積下,都能達到超過1%的效率。
此外,我們應用簡易微影術於ITO玻璃基板上製作微米級金屬網的二維週期性結構,以金屬的導電性質優於ITO之構想下,改善電洞在陽極上傳輸,並降低元件的串聯電路,提高其充填因子,進而改善元件的效率。在有金屬網結構的ITO上,元件效率從0.79%提升至1% 。
再者,商業上之太陽能電池多為以串並聯方式製作成太陽能模組,我們利用UV照射的方式,使元件間的吸光高分子產生劣化現象,並增加其阻值,讓元件可視為孤立的狀態,進而有效的將元件串聯起來,提升開路電壓,並保持其短路電流及效率。
最後我們以光學非均向性吸收及X-ray繞射現象分析不同後處理下的P3HT/PCBM薄膜。在未處理、溶劑退火、溶劑退火加熱退火的光學吸收增加主要來自於P3HT的結晶性變好、排列性變佳,及共軛鏈長變長所致,另外,也因P3HT的結晶特性,導致以edge-on的排列方式會優於flat-on的排列,所以在大角度入射之TE光消光係數的上升會大於TM光消光係數上升,而增加光學非均向性吸收,在X-ray的強度增加是由於P3HT的結晶域數量變多。在熱退火後以不同的冷卻速率下,雖然X-ray的繞射強度在這些處理方式之下是沒有太大差異,但於光學的分析上,會有吸收及均向性的改變,其主要原因是P3HT的結晶域數量在不同的冷卻速率下並無太大改變,但是以最慢冷卻方式冷卻,會因為在長時間下仍有熱量的輸入,及P3HT鏈間的PCBM被排開,而讓P3HT有更多的空間可以伸長,增加它的共軛長度,所以在光學的吸收及非均向性上會有增加的現象。
zh_TW
dc.description.abstractEfficiency of a P3HT/PCBM blend organic solar cell is always decreased as increasing the active area. By the optimization of process parameters, including parameters of spin coating, thermal annealing, and the technique for decreasing sheet resistance of ITO, over 1% device efficiency can be achieved in organic solar cells-with active area of 2cm2, 4cm2 and 8cm2.
Conventional lithography is applied for patterning micro-scale two dimensional metal meshes on ITO/glass substrate. Because metal film has a superior conductivity than ITO, the device efficiency is improved by enhancing the hole-transport on anode, reducing series resistance, and increasing the filling factor. The device efficiency increases form 0.79% to 1% on ITO substrate with patterned metal meshes.
Moreover, commercial solar cells are typically made to a module by parallel and series connection. We use UV illumination to degenerate the light-absorptive polymers and increase the resistance between the devices. The devices can be seen as isolated status, and therefore we effectively make devices into series connection, increase the open circuit voltage, and maintain the short circuit current and efficiency.
Optical absorption, optical anisotropy, and X-ray diffraction are used to analyze P3HT/PCBM films under different post-treatments. The increases of optical absorption for un-treated, solvent annealing and solvent annealing along with thermal annealing samples come from the improvement of P3HT crystallinity, much order alignment of polymer chains and the lengthened conjugate chains. Besides, because of the crystalline property of P3HT, P3HT tends to crystallize in an edge-on form instead of in a flat-on form. Therefore, the extinction coefficient of TE polarized light increase more than TM polarized light does at large incident angles and thus the optical anisotropy increases. And the increase of X-ray diffraction intensity attributes the increase amount of crystalline domain of P3HT. With different cooling rates after thermal annealing, the intensity of X-ray diffraction does not perform obvious difference. However, optical analysis has demonstrated changes in absorption and anisotropy. The main reason is that the amount of crystalline domain of P3HT does not change much under different cooling rates. Nonetheless, during the long duration of slowest cooling rate, the exclusion of PCBM in the interspaces of P3HT chains makes P3HT to extend in a larger space and increases the conjugate length thet results in the increase of optical absorption and anisotropy.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-15T04:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2009
en
dc.description.tableofcontents摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
目錄 V
圖目錄 IX
表目錄 XVI
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 論文架構 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 無機太陽能電池簡介 3
2.2 有機太陽能電池簡介 3
2.3 有機太陽能電池作用層之結構 4
2.3.1 單層結構 (Single Layer) 4
2.3.2 電子予體/受體雙層異質接面結構 (Bilayer Heterojunction) 5
2.3.3 電子予體混摻受體單層異質接面結構 (Bulk heterojunction) 6
2.3.4 P3HT和PCBM混摻為有機太陽能電池 6
2.4 後退火處理對元件的重要性 7
2.5 大面積有機太陽能電池 9
2.6 以串聯電路製作成大面積有機太陽能電池 12
2.7 有機太陽能電池基本光學特性 14
2.8 元件的工作原理及I-V特性 18
第三章 增加大面積有機太陽能電池效率 22
3.1 研究動機與目的 22
3.2 實驗方法 22
3.2.1 實驗材料 22
3.2.2 實驗儀器 23
3.2.3 實驗步驟 24
3.3 實驗結果與討論 27
3.3.1 P3HT/PCBM作用層旋鍍參數調整 27
3.3.2 作用面積增加至4cm2對元件效率之影響 29
3.3.3 熱退火溫度對作用面積為4cm2對元件效率之影響 30
3.3.4 熱退火時間對作用面積為4cm2元件效率之影響 33
3.3.5 ITO阻值對元件效率之影響 36
3.3.6 作用面積增加至8cm2對元件效率之影響 40
3.4 增加大面積有機太陽能電池效率之總結 41
第四章 應用金屬網結構於大面積有機太陽能電池電極上 42
4.1 研究動機與目的 42
4.2 實驗方法 43
4.2.1 實驗材料 43
4.2.2 實驗儀器 43
4.2.3 實驗步驟 44
4.3 實驗結果與討論 45
4.3.1 金屬結構應用於大面積元件的電極上 45
4.4 應用金屬網結構於大面積有機太陽能電池之電極之總結 47
第五章 利用UV曝光的方式製作串聯電路 48
5.1 研究動機與目的 48
5.2 實驗方法 49
5.2.1 實驗材料 49
5.2.2 實驗儀器 49
5.3 實驗結果與討論 50
5.3.1 兩個元件之間距對於阻值之影響 50
5.3.2 利用UV照射兩個元件之間的作用層對於阻值之影響 52
5.3.3 利用UV照射到作用層對於FTIR之影響 54
5.3.4 以串聯電路的方式來改善元件的開路電壓 55
5.4 利用UV照射高分子層來製備串聯電路之總結 58
第六章 P3HT/PCBM薄膜在不同後處理下於光學非均向性之影響 60
6.1 研究動機與目的 60
6.2 實驗方法 61
6.2.1 實驗材料 61
6.2.2 實驗儀器 61
6.2.3 實驗步驟 61
6.3 實驗結果與討論 65
6.3.1 P3HT/PCBM在溶劑退火及溶劑退火後加上熱退火時於光學上之影響 65
6.3.1.1 以氯苯為P3HT/PCBM之溶劑且為溶劑退火時之溶劑 65
6.3.1.2 以鄰二氯苯為P3HT/PCBM之溶劑且為溶劑退火時之溶劑 73
6.3.1.3 氯苯系統之未處理、溶劑退火、溶劑退火及熱退火的元件效率 78
6.3.2 P3HT/PCBM在熱退火後進行不同冷卻方式於光學上之影響 81
6.3.2.1 以氯苯為P3HT/PCBM之溶劑 82
6.3.2.2 以鄰二氯苯為P3HT/PCBM之溶劑 87
6.4 P3HT/PCBM薄膜在不同後處理下於光學及X光繞射之影響總結 91
第七章 結論 93
7.1 實驗結論 93
7.2 未來展望 94
參考文獻 96
dc.language.isozh-TW
dc.subject串聯電路zh_TW
dc.subject金屬網zh_TW
dc.subject非均向性zh_TW
dc.subject大面積zh_TW
dc.subjectanisotropicen
dc.subjectlarge areaen
dc.subjectseries cellsen
dc.subjectmetal meshen
dc.title大面積有機太陽能電池效率增益技術之研究zh_TW
dc.titleStudy of the efficiency improvement techniques
for large area organic solar cells
en
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear97-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee王子建,陳昇暉,賴宇紳,岑尚仁
dc.subject.keyword大面積,串聯電路,金屬網,非均向性,zh_TW
dc.subject.keywordlarge area,series cells,metal mesh,anisotropic,en
dc.relation.page99
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2009-08-24
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept材料科學與工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:材料科學與工程學系

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