TW201417325A - 加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法 - Google Patents

加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201417325A
TW201417325A TW101139748A TW101139748A TW201417325A TW 201417325 A TW201417325 A TW 201417325A TW 101139748 A TW101139748 A TW 101139748A TW 101139748 A TW101139748 A TW 101139748A TW 201417325 A TW201417325 A TW 201417325A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
bulk heterojunction
photoelectric conversion
fullerene
conversion device
carbon
Prior art date
Application number
TW101139748A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI500177B (zh
Inventor
Cheng-Si Tsao
Lee-Yih Wang
Yu-Ching Huang
Charn-Ying Chen
Hung-Wei Liu
Chih-Min Chuang
Hou-Chin Cha
Fan-Hsuan Hsu
Yeong-Der Lin
Original Assignee
Iner Aec Executive Yuan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iner Aec Executive Yuan filed Critical Iner Aec Executive Yuan
Priority to TW101139748A priority Critical patent/TWI500177B/zh
Priority to US13/967,710 priority patent/US20140116510A1/en
Publication of TW201417325A publication Critical patent/TW201417325A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI500177B publication Critical patent/TWI500177B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
    • H10K85/215—Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一種塊狀異質接合結構太陽電池，包括一電子予體材料、一電子受體材料以及一多取代富勒烯衍生物。該電子受體材料，其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及與該電子予體材料相混摻而成之一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料。該多取代富勒烯衍生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集。在另一實施例中，本發明更提供利用該塊狀異質結構材料之光電轉換裝置與製造方法，以維持光電轉換裝置所具有的光電轉換效率。

Description

加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法
本發明係為一種光電技術，尤其是指一種可加強熱穩定性已控制中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸之塊狀異質接合結構材料以及其光電轉換裝置與製造方法。
塊狀異質接合結構(bulk heterojunction,BHJ)高分子/富勒烯混摻(blend)薄膜，已經廣泛應用在太陽能發電的領域。一般而言，塊狀異質接合結構材料包括有一電子予體(donor)材料以及一電子受體(acceptor)材料，其中該電子予體材料係為一共軛性高分子，一般多為聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene),P3HT)。而電子受體材料係為具有一單取代富勒烯衍生物，其係具有富勒烯結構以及與該富勒烯結構連接之一單取代衍生物。一般而言該單取代富勒烯衍生物為碳60衍生物，[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)。
在習用技術中，共軛高分子與單取代富勒烯衍生物混摻所形成之太陽電池，在經過傳統習用之熱退火或溶劑退火後，會形成雙連續相奈米尺度結構，作為激子分離與電子電洞傳遞之用，稱為BHJ結構；雙連續相之奈米尺度結構，一般認知為奈米等級之電子受體聚集粒子與共軛高分子晶體所組成，其通常在高溫(>110℃)長時間(>20分鐘)下，奈米尺度電子受體粒子會聚集(segregation)形成大尺度 的聚集體，導致激子分離效率變差，進而降低光電轉換效率(power conversion efficiency,PCE)，習稱熱不穩定性。
一般認知，原來之BHJ結構在熱力學上為不平衡狀態，會因持續加熱而導致大尺度相偏析。為了提升熱穩定性，在習用技術中有很多種解決方式，例如：(1)降低高分子的立體規則度(regioregularity)或修改其主鏈，以降低其結晶驅動力，如此可抑制大尺度的電子受體聚集(或稱為相偏析，phase segregation)，而保持良好的熱穩定性；(2)採用具高玻璃轉換溫度的高分子為電子予體，以控制其熱穩定性；(3)以高分子修飾或用交聯(cross-linking)方式形成大型高分子網路，以限制電子受體分子的大尺度擴散行為；(4)添加具不同官能基之富勒烯衍生物作為相容物(compatibilizer)，其會改進電子受體及予體間的相容性(compatibility)，以有效抑制長期高溫下的大尺度聚集；(5)加入共聚高分子(copolymer)為添加劑(additive)，以穩定其在長期高溫下的結構；或(6)用具有非晶質(amorphous)特性之富勒烯衍生物取代部分習用之電子受體，這種具有非晶質特性的富勒烯衍生物，可以遲緩主要富勒烯電子受體因為長期受熱而產生大尺度聚集或相偏析行為。
在習用技術中雖有上述的方式來處理以避免富勒烯結構大尺度聚集或相偏析效應(熱不穩定性)產生，不過還是具有以下的衍生問題：
(1)在退火製造過程中會干擾共軛高分子電子予體的結晶性，結晶性的降低會降低電荷移動性，光電轉換效果，甚至會破壞在BHJ結構中，電子受體與電子予體間有效介面面積，不利電荷分離；
(2)使用非晶材料或改質富勒烯衍生物來阻礙富勒烯形成高溫相偏析，同樣也會影響奈米等級的BHJ結構中最佳化的電子受體聚集粒子結構，反而也會降低電荷傳遞至電極的效率，進而導致光電轉換效率的降低。
(3)即使在製程中避免了富勒烯電子受體因為長期受熱而產生大尺度聚集，然而習用技術的材料被製作成太陽能電池之後，還是無法避免長時間使用下產生的高溫，以及後續封裝製程中造成太陽能電池模組長期處於高溫環境下，所造成大尺度聚集的問題。
綜合上述，BHJ結構(由奈米等級之電子受體聚集粒子及電子予體結晶體形成之雙連續相結構)是有效電荷分離及傳導(即高效率)的關鍵，而為了提升熱穩定性所施予的方法，往往卻也破壞最佳的BHJ結構導致效率降低，兩者互相牴觸而難以兩全。另一方面，這些方法使得製造成本提高，以及製程步驟也相對的複雜化。
本發明提供一種強化塊狀異質接合結構(bulk heterojunction,BHJ)太陽電池熱穩定性提高的方法，藉由富勒烯結構以及與該富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/ 予體混摻區域尺寸及防止在長時間(>20分鐘)高溫(>110℃)下產生彼此間的聚集，導致大尺度的電子受體聚集產生，以提高BHJ結構太陽電池之熱穩定性，進而解決傳統習用之BHJ結構高分子太陽電池在長時間高溫下，會產生大尺度的電子受體聚集，致使電池效率急遽的降低，一般稱之為”熱不穩定性”，此為高分子太陽電池劣化的原因之一。
本發明提出一個可以維持最佳BHJ結構(即高效率)，並同時提升熱穩定性(防止長時間高溫下所產生的大尺度相偏析結構)的結構與形成方法；另一方面，其亦具有降低習用技術之成本及簡化製程之特點。
在一實施例中，本發明提供一種加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，包括：一電子予體材料；一電子受體材料，其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料；以及一多取代富勒烯衍生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集。
在另一實施例中，本發明提供一種塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，包括：一光電轉換層，其係將入射光轉換成複數個電洞-電子對，該光電轉換層內具有一電子予體材料、一電子受體材料以及一多取代富勒烯衍生物，該電子受體材料其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料，該多取代富勒烯衍 生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集；以及一第一電極與一第二電極，其係分別耦接於該光電轉換層之兩側，該第一電極與該電洞傳導層耦接以導引電洞，而該第二電極則導引該電子。
在另一實施例中，本發明提供一種塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其係包括有下列步驟：提供一光電材料溶液，其係包括有一電子予體材料、一電子受體材料以及一多取代富勒烯衍生物，該電子受體材料其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料，該多取代富勒烯衍生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集；將該光電材料溶液塗佈於一第一電極上以形成一光電轉換層；以及於該光電轉換層上形成一第二電極。
為使 貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，下文特將本發明之裝置的相關細部結構以及設計的理念原由作一說明，以使得 審查委員可以了解本發明之特點，詳細說明陳述如下： 請參閱第1圖所示，該圖係為本發明之光電轉換裝置示意圖。在本實施例中，該光電轉換裝置2具有一第一電極20以及一第二電極21，在該第一與第二電極20與21之間具有一光電轉換層22，其係將入射光轉換成複數個電洞-電子對。在本實施例中，該第一電極20係為一透明之電極，其係具有一基板200以及形成於該基板200上之一導電層201。該基板200係為一透明之基板，例如：玻璃基板或者是塑膠基板等。該導電層201係可為氧化銦錫(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)或者是氧化鋅(ZnO)等透明導電材料，但不以此為限。在本實施例中，該導電層200係為一氧化銦錫材料。在該第一電極20與該光電轉換層22之間更具有一電洞傳導層23，其係可傳遞電洞至該第一電極20上。該電洞傳導層23係可為P型高分子有機材料或者是P-型半導體材料。在本實施例中，該電洞傳導層23係為PEDOT：PSS材料，但不以此為限。在該光電轉換層22上之該第二電極21可以為如前述之第一電極之20透明電極之結構；或者是，其係可選擇為鋁(Al)或鋁/鈣(Al/Ca)等導電金屬材料，所形成之不透明之電極。本實施例之第二電極21為鋁/鈣(Al/Ca)電極。
該光電轉換層22，在本實施例中，係為一種塊狀異質接合結構材料。請參閱第2圖所示，該圖係為本發明之光電轉換層局部放大示意圖。構成光電轉換層22之塊狀異質接合結構材料220其組成包括有一電子予體材料221、一電子受體材料222以及一多取代富勒烯衍生物223。該電子予體材料221係為一共軛性高分子，在本實施例中，該 共軛性高分子，其係為聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene),P3HT)或其衍生物。在本實施例中，該電子予體材料221更包括有非晶型(amorphous)與結晶型(crystal)材料。以P3HT為例，該電子予體材料221包含有非晶型P3HT(amorphous P3HT)2210以及結晶型P3HT(P3HT crystal)2211。
該電子受體材料222，其係具有一奈米尺度之電子受體材料2220以及該奈米尺度之電子受體材料2220與該電子予體材料221混摻而形成之一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料2221。在本實施例中，該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料2221係由奈米尺度之電子受體材料2220與非晶型P3HT(amorphous P3HT)2210混摻而成。其中該奈米尺度之電子受體材料2220係為具有一單取代富勒烯衍生物，其係具有一富勒烯結構以及與該富勒烯結構連接之一單取代衍生物。該富勒烯結構係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。而在本實施例中，該單取代富勒烯衍生物係為碳60衍生物，[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)，其結構如第3圖所示。要說明的是，本實施例之奈米尺度之範圍係小於20nm；該中介尺度之範圍係大於等於20nm且小於等於300nm。
該多取代富勒烯衍生物223，其係具有一富勒烯結構以及與該富勒烯結構連接之一多取代衍生物。該富勒烯結構係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。該多取代衍生物，在本實施例中係為雙取代衍生物，但不以此為限制，例如三取代(tris-)或四取代(tetrakis-)等。在本實施例中該 多取代富勒烯衍生物223係為如第4圖所示之bis-PCBM結構。該bis-PCBM之重量百分比介於4wt%~17wt%，亦即P3HT/PCBM：xbis-PCBM(x=4~17%)。該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集。要說明的是，該特定溫度與特定時間係為溫度110℃以上，時間超過20分鐘；或者是溫度100℃以下，時間超過5小時。
請參閱第5圖所示，該圖係為本發明製作光電轉換裝置方法流程示意圖。該製作光電轉換裝置方法3包括有下列步驟，首先進行步驟30提供一高分子溶液，在本實施例中，該高分子溶液更作為電子予體材料。該高分子溶液之材料係為一共軛性高分子，在本實施例中，該共軛性高分子，其係為聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene),P3HT)或其衍生物。接著進行步驟31，該高分子溶液內添加一電子受體材料以及一多取代富勒烯衍生物，該電子受體材料其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及與該電子予體材料混摻而形成之一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料，該多取代富勒烯衍生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸。其中，該電子予體材料更包括有非晶型(amorphous)與結晶型(crystal)材料，而該多取代富勒烯衍生物，其係具有一富勒烯結構以及與該富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該電子予體材料與多取代富勒烯衍生 物之結構係如前第2圖所述，在此不做贅述。要說明的是，本實施例之奈米尺度之範圍係小於20nm；該中介尺度之範圍係大於等於20nm且小於等於300nm。多取代富勒烯衍生物之重量百分比介於4wt%~17wt%。
接著，進行步驟32將該光電材料溶液塗佈於一第一電極上以形成一光電轉換層。塗佈的方式，可以利用旋轉塗佈、噴塗或者是刮刀塗佈的習用之塗佈方式，在本實施例中，係利用旋轉塗佈的方式來實施。最後再進行步驟33於該光電轉換層上形成一第二電極。該製作光電轉換裝置方法3所形成的結構係如第1圖所示。
請參閱第6圖所示，該圖係為含有多取代富勒烯衍生物之光電轉換層與其他未含有多取代光電轉換層之光電轉換效率與退火時間長度關係示意圖。其中矩形符號所形成的曲線代表由P3HT/PCBM所構成的光電轉換層之能量轉換效率(power conversion efficiency,PCE)與退火時間之關係曲線；圓形符號所連成的曲線代表P3HT/PCBM：8.3%bis-PCBM所構成的光電轉換層之能量轉換效率與退火時間之關係曲線；而三角形符號連成的曲線，則代表由P3HT/PCBM所構成的光電轉換層之能量轉換效率與退火時間之關係曲線。由圖中可以看出有含有雙取代富勒烯衍生物(bis-PCBM)之光件轉換層，其光電轉換效率在高溫退火的過程下持續大概900分鐘，可以維持在一特定效率下。反觀不含有bis-PCBM之光電轉換層，其光電轉換效率隨著高溫退火的時間增加而逐漸降低。
本發明之強化塊狀異質接合結構(bulk heterojunction, BHJ)以及所形成的光電轉換裝置，藉由富勒烯結構以及與該富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻區域尺寸及防止在長時間(>20分鐘)高溫(>110℃)下產生彼此間的聚集，導致大尺度的電子受體聚集產生，以提高BHJ結構太陽電池之熱穩定性，進而解決傳統習用之BHJ結構高分子太陽電池在長時間高溫下，會產生大尺度的電子受體聚集，致使電池效率急遽的降低。
以上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
2‧‧‧光電轉換裝置
20‧‧‧第一電極
200‧‧‧基板
201‧‧‧導電層
21‧‧‧第二電極
22‧‧‧光電轉換層
220‧‧‧塊狀異質結構材料
221‧‧‧電子予體材料
2210‧‧‧非晶型P3HT
2211‧‧‧結晶型P3HT
222‧‧‧電子受體材料
2220‧‧‧奈米尺度之電子受體材料
2221‧‧‧中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料
223‧‧‧多取代富勒烯衍生物
23‧‧‧電洞傳導層
3‧‧‧製作光電轉換裝置方法
30~33‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之光電轉換裝置示意圖。
第2圖係為本發明之光電轉換層局部放大示意圖。
第3圖係為本發明之一實施例之單取代富勒烯衍生物結構示意圖。
第4圖係為本發明之一實施例之多取代富勒烯衍生物結構示意圖。
第5圖係為本發明製作光電轉換裝置方法流程示意圖。
第6圖係為含有多取代富勒烯衍生物之光電轉換層與其他未含有多取代光電轉換層之光電轉換效率與退火時間 長度關係示意圖。
2‧‧‧光電轉換裝置
20‧‧‧第一電極
200‧‧‧基板
201‧‧‧導電層
21‧‧‧第二電極
22‧‧‧光電轉換層
23‧‧‧電洞傳導層

Claims (36)

  1. 一種加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，包括：一電子予體材料；一電子受體材料，其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及與該電子予體材料混摻而形成之一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料；以及一多取代富勒烯衍生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該電子予體材料係為一共軛性高分子。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該共軛性高分子，其係為聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene),P3HT)或其衍生物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該電子受體材料係為具有一單取代富勒烯衍生物，其係具有一第二富勒烯結構以及與該第二富勒烯結構連接之一單取代衍生物。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之加強塊狀異質接合太陽 電池之熱穩定的結構，其中該第二富勒烯結構係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該單取代富勒烯衍生物係為碳60衍生物，[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該第一富勒烯結構係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該多取代富勒烯衍生物係為bis-PCBM。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該bis-PCBM之重量百分比介於4wt%~17wt%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該中介尺度之範圍係大於等於20nm且小於等於300nm。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該奈米尺度之範圍係小於20nm。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構，其中該特定溫度與特定時間係為溫度110℃以上，時間超過20分鐘；或者是溫度100℃以下，時間超過5小時。
  13. 一種塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，包括：一光電轉換層，其係將入射光轉換成複數個電洞-電子對，該光電轉換層內具有：一電子予體材料；一電子受體材料，其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及與該電子予體材料混摻而形成之一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料；以及一多取代富勒烯衍生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集；以及一第一電極與一第二電極，其係分別耦接於該光電轉換層之兩側，該第一電極與該電洞傳導層偶接以導引電洞，而該第二電極則導引該電子。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該電子予體材料係為一共軛性高分子。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該共軛性高分子，其係為聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene),P3HT)或其衍生物。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該電子受體材料係為一單取代富勒烯衍生物。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該富勒烯係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該單取代富勒烯衍生物係為[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該第一富勒烯結構係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該多取代富勒烯衍生物係為bis-PCBM。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該bis-PCBM之重量百分比介於4wt%~17wt%。
  22. 如申請專利範圍第13項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該中介尺度之範圍係大於等於20nm且小於等於300nm。
  23. 如申請專利範圍第13項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該奈米尺度之範圍係小於20nm。
  24. 如申請專利範圍第13項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置，其中該特定溫度與特定時間係為溫度110℃以上，時間超過20分鐘；或者是溫度100C以下，時間超過5小時。
  25. 一種塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其 係包括有下列步驟：提供一光電材料溶液，其係包括有一電子予體材料、一電子受體材料以及一多取代富勒烯衍生物，該電子受體材料其係具有一奈米尺度之電子受體材料以及與該電子予體材料混摻而形成之一中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料，該多取代富勒烯衍生物，其係具有一第一富勒烯結構以及與該第一富勒烯結構連接之一多取代衍生物，該多取代富勒烯衍生物係用於控制該中介尺度之電子受體/予體混摻結構材料之尺寸，以及維持其熱穩定性，避免在超過一特定溫度下，經過一特定時間之後產生聚集；將該光電材料溶液塗佈於一第一電極上以形成一光電轉換層；以及於該光電轉換層上形成一第二電極。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該電子予體材料係為一共軛性高分子。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該共軛性高分子，其係為聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene),P3HT)或其衍生物。
  28. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該電子受體材料係為一單取代富勒烯衍生物。
  29. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光 電轉換裝置之製造方法，其中該富勒烯係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。
  30. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該單取代富勒烯衍生物係為碳60衍生物，[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)。
  31. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該第一富勒烯結構係為碳60分子、碳70分子或碳84分子。
  32. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該多取代富勒烯衍生物係為bis-PCBM。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該bis-PCBM之重量百分比介於4wt%~17wt%。
  34. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該中介尺度之範圍係大於等於20nm且小於等於300nm。
  35. 如申請專利範圍第25項所述之塊狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該奈米尺度之範圍係小於20nm。
  36. 如申請專利範圍第25項所述之狀異質接合結構之光電轉換裝置之製造方法，其中該特定溫度與特定時間係為溫度110℃以上，時間超過20分鐘；或者是溫度100℃以下，時間超過5小時。
TW101139748A 2012-10-26 2012-10-26 加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法 TWI500177B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101139748A TWI500177B (zh) 2012-10-26 2012-10-26 加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法
US13/967,710 US20140116510A1 (en) 2012-10-26 2013-08-15 Structure for improving thermal stability of bulk heterojunction solar cells and related photovoltaic apparatus and method for making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101139748A TWI500177B (zh) 2012-10-26 2012-10-26 加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201417325A true TW201417325A (zh) 2014-05-01
TWI500177B TWI500177B (zh) 2015-09-11

Family

ID=50545843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101139748A TWI500177B (zh) 2012-10-26 2012-10-26 加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140116510A1 (zh)
TW (1) TWI500177B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10319914B2 (en) 2014-09-01 2019-06-11 Merck Patent Gmbh Fullerene mixtures for use in organic electronic devices
CN107482083A (zh) * 2017-07-25 2017-12-15 王勇 可透光薄膜光伏电池的使用方法
CN108269920A (zh) * 2018-01-12 2018-07-10 电子科技大学 一种基于富勒烯衍生物的太阳能电池及制备方法
WO2024178679A1 (zh) * 2023-03-01 2024-09-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 富勒烯复合材料及其制备方法、钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以及用电装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2524253T3 (es) * 2006-07-06 2014-12-04 Solenne B.V. I.O. Mezclas de derivados de fullereno y usos de las mismas en dispositivos electrónicos
US9231214B2 (en) * 2008-04-08 2016-01-05 The Regents Of The University Of California Photovoltaic devices including self-assembling fullerene derivatives for improved efficiencies
TWI405808B (zh) * 2009-04-09 2013-08-21 Univ Nat Taiwan 光敏性複合材料及其應用

Also Published As

Publication number Publication date
US20140116510A1 (en) 2014-05-01
TWI500177B (zh) 2015-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Well-aligned single-crystalline silicon nanowire hybrid solar cells on glass
CN103890989B (zh) 光电转换元件及其制造方法
Wu et al. All-polymer solar cells
Ikram et al. Influence of fullerene derivative replacement with TiO2 nanoparticles in organic bulk heterojunction solar cells
TW201108485A (en) Organic solar cell and method forming the same
TWI500177B (zh) 加強塊狀異質接合太陽電池之熱穩定的結構以及其光電轉換裝置與製造方法
Jing et al. Highly efficient inverted quantum dot light-emitting diodes employing sol-gel derived Li-doped ZnO as electron transport layer
CN103296209A (zh) 异质结构等离激元与体异质结结合的太阳电池
Otsuka et al. Silicon nanocrystal hybrid photovoltaic devices for indoor light energy harvesting
Yun et al. Fabrication and morphological characterization of hybrid polymeric solar cells based on P3HT and inorganic nanocrystal blends
Park et al. Water-processable electron-collecting layers of a hybrid poly (ethylene oxide): Caesium carbonate composite for flexible inverted polymer solar cells
CN109244242B (zh) 一种有机太阳电池及其制备方法
KR100785954B1 (ko) 에너지 변환 효율이 개선된 유기 광기전력 장치 및 이의제조 방법
WO2009061134A1 (en) Method of fabricating solar cell utilizing semiconductor nanoparticles embedded in polymer layer
Yusli et al. Solvent effect on the thin film formation of polymeric solar cells
Hu et al. Efficiency enhancement of inverted organic photovoltaic devices with ZnO nanopillars fabricated on FTO glass substrates
WO2014020989A1 (ja) 有機薄膜太陽電池の製造方法
CN112259687A (zh) 一种三元富勒烯有机太阳能电池
Zhou et al. Fabrication of carbon nanotube hybrid films as transparent electrodes for small-molecule photovoltaic cells
TW201511376A (zh) 活性層，含有彼之有機光伏打電池及其製法
KR101495764B1 (ko) 단일층 양자점 전자수송층을 가진 역구조 유기 태양전지소자 및 제작방법
Tan et al. Formation of cathode buffer layer by surface segregation of fluoroalkyl-modified ZnO for polymer solar cells
Ikram et al. Efficient ternary blended hybrid organic solar cells: fullerene derivative replacement with metal oxide nanoparticles
TWI458151B (zh) 有機太陽能元件及其製作方法
Hema et al. Polymer blend nanocomposites for solar cell applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees