林清富臺灣大學:光電工程學研究所陳柏諭Chen, Po-YuPo-YuChen2010-07-012018-07-052010-07-012018-07-052009U0001-2008200905154500http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/188491最近幾年來，有機高分子材料製作成的太陽能電池受到了許多的關注，主要是因為其有製程便宜、且具有可撓性、製程低溫、輕薄且可大面積的製作等許多的優點，也因此吸引了許多相關的研究專注於此，而要如何更進一步的提升有機高分子太陽能電池的效率也成為大家探討的首要目標，而目前主要能夠提升效率的方法有延長結晶時間、熱處理、在有機層作摻雜或在導電層摻雜，或是是採用一些更有效率的結構，而目前最受到矚目的就是P3HT/PCBM這種donor-acceptor的異質混成結構，許多文獻與實驗都指出這種異質混合結構能夠更有效率的分離電子電洞對，隨著技術的成熟目前已經能夠更有效率的產生電子電洞對，但這裡就出現了ㄧ些問題，雖然產生電子電洞對的效率增加了許多，但若是分離的電子電洞對恰好在陽極的附近，就會使得一些原本該流向陰極的電子流到陽極去，形成所謂的漏電流，漏電流流入陽極內，會與在陽極複合，造成元件的操作電壓下降，進而使得並聯電阻及開路電壓的下降，因此我們希望藉由在有機吸光層與電極之間加入一層電子阻擋層，利用此電子阻擋層的能階障礙來阻擋電子往錯的方向移動，我們分別在傳統結構以及反向結構使用電子阻擋層，此電子阻擋層也成功的使得元件在開路電壓、並聯電阻、以及填充因子有所提升，也使得元件的整體效率提升了。In recent years, organic photovoltaic (OPV) cells offer several advantages over the more traditional inorganic photovoltaic cells, including fabrication with flexible substrates, light-weight, production by low-cost techniques such as spin-coating and printing, large area and low temperature. Thus, the BHJ structure has emerged as an attractive OPV architecture because the phase-separated active layer promotes efficient separation of photogenerated excitons into charge carriers. But there is always a problem in BHJ cells that both the donor polymer and the acceptor molecule are touching both electrodes. This means that electrons in the PCBM may be formed at an interface very close to the ITO anode, which typically collects the holes. Any electrons transferred to the ITO would essentially recombine with holes and reduce the working voltage and the power conversion of the device. A similar effect should take place at the cathode if the device was reversed.We use an electron blocking layer between the active layer and the anode to prevent the leakage current. Result show that the prevention of leakage current leads to the greater performance of shunt resistance and open circuit voltage. The EBL is beneficial to the prevention of leakage current, resulting in higher performance of the photovoltaic cell.目錄要 ibstract ii錄 iii目錄 vi目錄 vi一章 緒論 1.1 簡介 1.1.1 目前能源的使用狀況 1.1.2 太陽能電池的發展 3.2 太陽光能介紹 5.3 研究動機 8.3 論文導覽 8.4 參考資料 10二章 有機高分子太陽能電池 12.1 太陽能電池理論 13.1.1 無機太陽能電池工作原理 13.1.2 有機太陽能電池工作原理 13.1.3 太陽能電池分析 16.1.4 太陽能電池操作原理 19.2 共軛高分子的簡介 22.2.1 共軛高分子能帶圖 22.2.2 共軛高分子的載子傳輸理論 25.2.3 共軛高分子材料特性 27.2.4 共軛高分子太陽能電池特性參數介紹 29.3 共軛高分子太陽能電池的發展演進 32.3.1 單層結構 32.3.2 雙層異質結構 33.3.3 本體異質結構 34.3.4 共軛高分子混掺富勒烯(Fullerene)衍生物異質接面結構之有機太陽能電池之發展過程 35.4 參考資料 39三章 在傳統結構共軛高分子太陽能電池使用電子阻擋層 42.1 實驗簡介 42.1.1 實驗目的簡介 42.1.2 實驗材料介紹 45.2 傳統結構太陽能電池製備流程 48.3 探討電子阻擋層對元件的影響 52.3.1 電子阻擋層的原理介紹 52.3.2 在電子阻擋層內加上醇類來增進其導電性與成膜性 57.3.3 對摻雜醇類的濃度更進一步的探討 60.3.4 使用電子阻擋層的元件受退火的影響 64.4 結論 69.5 參考資料 70四章 在反向結構共軛高分子太陽能電池使用電子阻擋層與電洞傳輸層 72.1 簡介 72.1.1 反向結構共軛高分子太陽能電池介紹 72.1.2 反向結構共軛高分子太陽能電池發展回顧 73.2 反向結構太陽能電池製備流程 75.2.1 實驗材料介紹 75.2.2 反向結構太陽能電池製備流程 75.3 反向結構太陽能電池量測分析 80.4 探討電子阻擋層對反向結構元件的影響 84.4.1 電子阻擋層的原理介紹 84.4.2 使用不同材料做為電子阻擋層 86.5 在電子阻擋層上再加一層電洞傳輸層對元件的影響 90.5.1 實驗簡介 91.5.2 在不同材料上使用電洞傳輸層 91.6 結論 96.7 參考資料 97五章 總結 99.1 論文回顧 99.2 建議與未來展望 10034135919 bytesapplication/pdfen-US電子阻擋層本體異質結構高分子太陽能電池electron blocking layerbulk heterojunction structurepolymer solar cells[SDGs]SDG7thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/188491/1/ntu-98-R96941091-1.pdf