林清富臺灣大學:電機工程學研究所蔡國華Tsai, Kao-HuaKao-HuaTsai2010-07-012018-07-062010-07-012018-07-062009U0001-3007200915263000http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/188053有機共軛高分子太陽能電池具有低成本、低溫製程、可撓、容易大面積製造等等優點，近年來引起廣大的注意。而在此篇論文中，我們首先使用有機材料P3HT/PCBM來製作玻璃基板傳統型共軛高分子太陽能電池，並對其電洞傳導層PEDOT:PSS改質，使得PEDOT:PSS的導電率增加，因此而增進我們元件的效率。然而，因傳統型結構主動層需要高溫退火且PEDOT:PSS易侵蝕ITO的缺點，使其製作在可撓塑膠基板上的效率表現不佳，且傳統結構元件放置在空氣中其元件效率衰減很快。此我們又以反轉結構制作主動層不需退火處理的可撓塑膠基板太陽能電池，且以AFM觀察主動層表面結構隨著時間的變化以及對元件效率增加的影響，而這容易製作且主動層不需退火的反轉結構塑膠基板太陽能電池元件具有很高的效率(3.66%)，快可以比上以玻璃基板製作的元件效率。除此之外，我們還實驗新的有機材料Plexcore® PV2000來製作反轉結構塑膠基板太陽能電池，並得到了更高的效率(3.83%)。顯示此反轉結構太陽能電池除了製程簡單外還具備在大氣中的高穩定性，因此製作在可撓塑膠基板上具有很大的發展潛力。Conjugated polymer-based organic solar cells have attracted considerable attention in recent years because they have many advantages, such as low-cost, processing with low temperature, flexibility, large area production and so on. In this study, we use poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) to fabricate the conventional polymer solar cells on glasses. The hole conductive layer (PEDOT:PSS) is modified to increase its conductivity and improve the device performance. However, the conventional structure has the disadvantages of the high annealing temperature of the active layer and the etching reaction of the PEDOT:PSS with ITO. The efficiency of the conventional polymer solar cell on polyester (PET) is very low. Besides, the efficiency of the conventional polymer solar cell in air decreases very fast with time. he inverted polymer solar cell on PET substrate with a non-annealing active layer is investigated. The atomic force microscope images show that the morphology of the non-annealing active layer of the inverted plastic solar cell evolves with time, which improves the performance of the solar cell. The easily processed inverted device with a non-annealing active layer on the indium-tin-oxide coated PET substrate exhibits a high power conversion efficiency of ~3.66%, which is comparable to the device on the glass substrate. Besides, we use the new materials Plexcore® PV2000 to fabricate the inverted polymer solar cells on PET and have a high power conversion efficiency of ~3.83%. The inverted structure has air-stable characteristics and can be processed easily, so it has the potential for polymer solar cells on PET substrates.致謝 II要 IIIbstract IV錄 V目錄 VIII目錄 XI一章 緒論 1-1 簡介 1-2 研究動機 5-3 論文導覽 6-4 參考文獻 8二章 共軛高分子太陽能電池 9-1 太陽能電池理論 10-1-1 太陽光頻譜 10-1-2 無機太陽能電池原理 11-1-3 有機太陽能電池原理 11-1-4 太陽能電池電路分析 14-2 共軛高分子太陽能電池架構介紹 17-2-1 單層結構 18-2-2 雙層異質結構 18-2-3 混摻異質結構 19-3 共軛高分子太陽能電池特性分析 20-3-1 開路電壓(open circuit voltage, Voc)分析 21-3-2 短路電流(short circuit current, Isc)分析 22-3-3 填充因子(fill factor, FF)分析 22-3-4 光電轉換效率(power conversion efficiency)分析 23-4 共軛高分子太陽能電池文獻回顧 23-5 參考文獻 25三章 傳統型共軛高分子太陽能電池的製備研究 29-1 前言 29-2 傳統型共軛高分子太陽能電池的製備 30-2-1 實驗材料 30-2-2 元件結構與製作流程 33-3 傳統型共軛高分子太陽能電池的量測分析 37-4 電洞傳導層的改質對傳統型共軛高分子太陽能電池的影響 40-4-1電洞傳導層導電率的改善 40-4-2 改質後電洞傳導層穿透率的比較 44-4-3 共軛高分子太陽能電池的量測分析 46-5 結論 48-6 參考文獻 49四章 反轉型共軛高分子太陽能電池的製備研究 51-1 前言 51-2 反轉型共軛高分子太陽能電池的製備 52-2-1 實驗材料 52-2-2元件結構與製作流程 52-3 反轉型共軛高分子太陽能電池的量測分析 56-4 退火過程對反轉型共軛高分子太陽能電池的影響 58-5 結論 66-6 參考文獻 68五章 可撓性基板共軛高分子太陽能電池的製備研究 70-1 前言和可撓性塑膠基板簡介 70-2 可撓性基板傳統型共軛高分子太陽能電池的製備 72-3 可撓性基板傳統型共軛高分子太陽能電池的量測分析 74-4 可撓性基板反轉型共軛高分子太陽能電池的製備 76-5 可撓性基板反轉型共軛高分子太陽能電池的量測分析 78-6 元件主動層AFM量測與分析 81-7 電流電壓特性曲線隨時間變化的分析 83-8 結論 86-9 參考文獻 86六章 新型共軛高分子材料在可撓基板太陽能電池的分析研究 88-1 Plexcore® PV2000簡介 88-2 Plexcore® PV2000之反轉結構可撓塑膠基板太陽能電池 90-3 後退火溫度對Plexcore® PV2000元件的影響 95-4 結論 100-5 參考文獻 101七章 總結 104-1 論文回顧 104-2 建議與未來展望 106作列表 1072232071 bytesapplication/pdfen-US高分子可撓太陽能電池混掺異質結構退火PET substratepolymerflexible solar cellsbulk heterojunction structureannealthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/188053/1/ntu-98-J96921009-1.pdf