有機p-n接面太陽能電池效率的改善

Abstract

從1973年以後，由於能源危機，各個國家開始發展再生能源，例如：太陽能、風力、水力等。在眾多的再生能源之中，太陽能的提供最為充足的。 相較於已知的太陽能電池科技，由有機半導體製成的太陽能電池提供了相當有前途的可能性。有機太陽能電池最大的潛力在於可預知的低成本與物理學的適應性。這兩個特性給了太陽能電池一個充滿可能性的新領域。目前，基本的研究是使太陽能電池商業化的必要工作。最重要的是太陽能電池在製程上的成本、效率與長期的穩定性。 使用p型與n型有機材料所建成的p-n接面有機光伏(OPV cells)是相當卓越的。為了達到高效率的有機光伏，使用了許多的方法，如：增加有機材料的載子遷移率(mobility)、提高對高的吸收力或減少元件的串聯電阻。串聯電阻的最佳化很困難，因為減少串聯電阻意味著必須減少所有層(layer)的厚度，所以我們傾向於提高其吸收力與達到較高的效率。 首先，我們試著找出基本p-n接面有機光伏電池的最佳的結構與設定幾種材質。p-n接面OPV cells元件為ITO/CuPc/ C /BCP/Al/ LiF，其中ITO(氧化銦錫)噴在玻璃基板上為陽極，被堆成的Al(鋁)為陰極，CuPc為p型電洞傳導層(HTL)，C 為n型電子傳導層(ETL)，BCP為電洞阻擋層(HBL)。 接下來，我們調整CuPc與C 的薄膜層得到最好的短路電流(short-circuit current)與效率。然後同時加入pentacene為摻雜物到p型電洞傳導層，發現高的短路電流與效率。最後，調整pentacene濃度到獲得最好的短路電流與效率。然後加入DCJTB去提高在p型與n型傳導層之間的吸收力，達到高的短路電流與效率。