不同緩衝層和陰極對高分子太陽能電池的影響

Chun-Tse Tseng; 曾君策

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DC 欄位	值	語言
dc.contributor.advisor	吳志毅(Chih-I Wu)
dc.contributor.author	Chun-Tse Tseng	en
dc.contributor.author	曾君策	zh_TW
dc.date.accessioned	2021-06-08T05:13:35Z	-
dc.date.copyright	2011-08-04
dc.date.issued	2011
dc.date.submitted	2011-08-01
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dc.identifier.uri	http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/23987	-
dc.description.abstract	本篇論文探討以聚（3-己烷噻吩）：[6,6] 苯基-碳61-丁酸甲酯（P3HT：PCBM）為主動層的高分子太陽能電池效能，實驗主題分為兩大部分，第一部分是以鋁（Al）和鈣/鋁（Ca/Al）為電極。採用前退火製程時，若是在蒸鍍Al電極之前先加入低功函數的氟化鋰（LiF）、碳酸銫（Cs2CO3）緩衝層，元件的開路電壓、短路電流密度會因為主動層和LiF/Al、Cs2CO3/Al電極形成歐姆接觸而有所提升，尤其開路電壓可以提升至接近0.6V，因此，元件的效率能從1.5%提升至2.9~3.1%。同樣採取前退火製程並將Al電極換成Ca/Al電極也會觀察到類似的結果，此時元件效率為3.3%。比較前、後退火製程對以Al為電極的元件的影響，可以發現開路電壓、短路電流密度在採取後退火製程時會提升許多，這是因為採取後退火製程會使並聯通路（shunt path）減少以及主動層的表面粗糙度增加，前者能夠增加開路電壓，後者則是增加短路電流密度。以LiF/Al、Cs2CO3/Al為電極的元件，其短路電流密度在採取後退火製程也會因為主動層的表面粗糙度增加而較採取前退火製程大，然而後退火使並聯通路減少的情形卻對其開路電壓沒什麼改變。相反地，以Ca/Al為電極的元件在採取後退火製程時會導致鈣的氧化，因此元件效能自然不如採取前退火製程。以Al、LiF/Al、Cs2CO3/Al和Ca/Al為電極並採取後退火製程的元件效率分別為3.0%、3.5%、3.4%和0.7%。至於第二部份的實驗主題為使用Cs2CO3搭配銀（Ag）電極。此元件不論採取前或後退火製程都會因為Ag原子破壞了主動層的結構造成元件短路，因此效率皆低於0.6%。採取前退火製程並在蒸鍍Cs2CO3/Ag電極之前加入阻擋層CuPc、BCP，元件效率分別為0.4%和1.2%，這顯示BCP比CuPc能有效修復元件的短路情形。	zh_TW
dc.description.provenance	Made available in DSpace on 2021-06-08T05:13:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-100-R98941033-1.pdf: 1318019 bytes, checksum: 417157328132081c804a9862ace1d997 (MD5) Previous issue date: 2011	en
dc.description.tableofcontents	誌謝.......................................................i 摘要.....................................................iii Abstract..................................................iv 目錄......................................................vi 圖目錄....................................................ix 表目錄....................................................xi 第一章緒論...............................................1 1.1 太陽能電池的歷史.......................................1 1.2 有機太陽能電池的歷史...................................4 1.2.1 單層主動層的有機太陽能電池...........................4 1.2.2 雙層異質接面有機太陽能電池...........................4 1.2.3 本體異質接面有機太陽能電池...........................5 1.3 太陽能電池的種類.......................................7 1.3.1 第一代矽基板太陽能電池...............................7 1.3.2 第二代薄膜太陽能電池.................................7 1.3.3 第三代有機太陽能電池、染料敏化太陽能電池.............8 1.3.4 其他太陽能電池－多接面串疊型太陽能電池...............9 1.4 有機太陽能電池的優勢與研究動機........................10 1.5 參考資料..............................................12 第二章太陽能電池的理論背景..............................16 2.1 太陽頻譜..............................................16 2.2 空氣質量..............................................16 2.3 太陽光模擬器..........................................18 2.4 有機太陽能電池的工作原理..............................19 2.5 太陽能電池的等效電路..................................21 2.6 衡量電池效能的六大參數................................22 2.7 參考資料..............................................25 第三章高分子太陽能電池的研究............................27 3.1 材料介紹..............................................27 3.1.1 共軛高分子的導電機制................................27 3.1.2 主動層P3HT：PCBM的介紹..............................27 3.1.3 電洞傳輸層PEDOT：PSS：DMSO的介紹....................30 3.2 主動層結構的選定......................................31 3.3 實驗相關細節..........................................32 3.3.1 實驗流程圖..........................................32 3.3.2 實驗步驟............................................33 3.3.3 避免誤判電池效能的量測方法..........................37 3.4 參考資料..............................................38 第四章熱退火製程對加入緩衝層、改變電極的元件的影響......39 4.1 前退火下加入緩衝層對標準元件的影響....................39 4.1.1 元件結構與參數......................................39 4.1.2 結果與討論..........................................42 4.2 前退火下以鈣/鋁為電極對標準元件的影響.................43 4.2.1 元件結構與參數......................................43 4.2.2 結果與討論..........................................45 4.3 前、後退火對標準元件的影響............................46 4.3.1 元件結構與參數......................................46 4.3.2 結果與討論..........................................48 4.4 前、後退火對加入緩衝層元件的影響......................50 4.4.1 元件結構與參數......................................50 4.4.2 結果與討論..........................................53 4.5 前、後退火對以鈣/鋁為電極元件的影響...................56 4.5.1 元件結構與參數......................................56 4.5.2 結果與討論..........................................58 4.6 結論..................................................59 4.7 參考資料..............................................63 第五章碳酸銫緩衝層搭配銀電極的元件效能..................64 5.1 前、後退火對碳酸銫/銀電極元件的影響...................64 5.1.1 元件結構與參數......................................64 5.1.2 結果與討論..........................................66 5.2 加入阻擋層對碳酸銫/銀電極元件的影響...................67 5.2.1 元件結構與參數......................................67 5.2.2 結果與討論..........................................69 5.3 結論..................................................70 5.4 參考資料..............................................70 第六章總論與未來展望....................................71 6.1 總論..................................................71 6.2 未來展望..............................................73
dc.language.iso	zh-TW
dc.title	不同緩衝層和陰極對高分子太陽能電池的影響	zh_TW
dc.title	The Effects of Different Buffer Layers and Cathodes in Polymer Solar Cells	en
dc.type	Thesis
dc.date.schoolyear	99-2
dc.description.degree	碩士
dc.contributor.oralexamcommittee	陳奕君(I-Chun Cheng),何志浩(Jr-Hau He),陳美杏(Mei-Hsin Chen)
dc.subject.keyword	高分子太陽能電池,陰極緩衝層,歐姆接觸,前退火製程,後退火製程,	zh_TW
dc.subject.keyword	polymer solar cells,cathode buffer layer,ohmic contact,pre-annealing process,post-annealing process,	en
dc.relation.page	73
dc.rights.note	未授權
dc.date.accepted	2011-08-01
dc.contributor.author-college	電機資訊學院	zh_TW
dc.contributor.author-dept	光電工程學研究所	zh_TW
顯示於系所單位：	光電工程學研究所

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