TW201607092A

TW201607092A - 有機－無機串疊型太陽能電池

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Publication number: TW201607092A
Application number: TW104123389A
Authority: TW
Inventors: 菲力克斯艾可邁爾; 丹尼爾瓦德曼; 威爾芙烈德艾瑪斯; 彼得爾克; 馬來科阿夫; 麥可拉雅格理; 馬克西米連荷姆葛斯柏
Original assignee: 巴斯夫歐洲公司
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2016-02-16
Also published as: WO2016012274A1

Abstract

本發明係關於有機-無機串疊型太陽能電池。詳言之，本發明係關於包含以下次序之以下層的太陽能電池金屬層(10)，n摻雜型結晶矽層(20)，p摻雜型結晶矽層(30)，電子傳導層(40)，鈣鈦礦層(50)，電洞傳導層(60)，及透明導體層(70)。

Description

有機-無機串疊型太陽能電池

本發明屬於有機-無機串疊型太陽能電池之領域。本發明進一步係關於一種製造此等太陽能電池之方法及其用於產生電能之用途。

太陽能電池對於環保發電起重要作用，因為其在操作時不依賴化石資源。出於經濟觀點，為使太陽能電池甚至更具吸引力，需要降低每單位所產生電能之成本。此可藉由改良太陽能至電能之轉化效率或藉由降低太陽能電池之生產成本達成。在習知太陽能電池中，此效率受限於吸收劑之能帶隙。對於大能帶隙，僅吸收能量超過能帶隙之彼等光子，從而丟棄其他光子之能量。對於小能帶隙之吸收劑，高能光子之超過能帶隙之能量量損失。串疊型太陽能電池提供一種解決方案以藉由組合含有高能帶隙吸收劑之太陽能電池與含有低能帶隙吸收劑之太陽能電池來克服此困境。前者在低能量損失下吸收高能光子，後者吸收剩餘光子。

已知串疊型太陽能電池。WO 2014/045 021 A1揭示一種串疊型太陽能電池，其中基於矽之複合太陽能電池與鈣鈦礦敏化之太陽能電池組合。

本發明之一目標為提供一種太陽能電池，其可相對不太費力地製造，且其同時具有高的太陽能至電能轉化效率。

此等目標藉由包含以下次序之以下層的太陽能電池達成金屬層(10)，n摻雜型結晶矽層(20)，p摻雜型結晶矽層(30)，電子傳導層(40)，鈣鈦礦層(50)，電洞傳導層(60)及透明導體層(70)。

本發明進一步係關於一種製備根據本發明之太陽能電池的方法，其包含(A)製備具有n摻雜型結晶矽層(20)及p摻雜型結晶矽層(30)的金屬層(10)，及(B)在p摻雜型矽層(30)上依序沈積電荷重組層(35)(若存在)、電子傳導層(40)、多孔層(45)(若存在)、鈣鈦礦層(50)、電洞傳導層(60)及透明導體層(70)。

本發明進一步係關於根據本發明之太陽能電池用於產生電能之用途。

本發明進一步係關於一種包含根據本發明之太陽能電池的太陽能板。

本發明之較佳具體實例可見於實施方式及申請專利範圍中。不同具體實例之組合屬於本發明範疇。

10‧‧‧金屬層

20‧‧‧n摻雜型結晶矽層

30‧‧‧p摻雜型結晶矽層

40‧‧‧電子傳導層

50‧‧‧鈣鈦礦層

60‧‧‧電洞傳導層

70‧‧‧透明導體層

圖1展示根據本發明之太陽能電池之層結構的示意圖。

圖2展示破裂之太陽能電池的掃描電子顯微法(SEM)影像。

根據本發明之太陽能電池包含數個層，其通常以圖1所示之堆疊排列。在本發明之情形下層指具有任意表面之薄結構。其可為平滑的，但在大多數情況下其極粗糙。層可甚至與相鄰層形成互穿網路以提高其與相鄰層之接觸面積。層可具有各種大小及形狀之洞。除非另外指明，否則層典型地覆蓋下伏表面之至少50%、較佳至少70%、更佳至少90%、尤其全部或基本上全部。層之厚度可藉由透射電子顯微法量測。

根據本發明，太陽能電池包含金屬層(10)。適合金屬具有高功函數，較佳至少4.0eV，更佳至少4.25eV，尤其至少4.5eV。金屬之功函數典型地藉由如ISO 13424 EN(Surface chemical analysis-X-ray photoelectron spectroscopy-Reporting of results of thin-film analysis；2013年10月)中所述之X射線光發射光譜法(XPS)量測。此類金屬之實例為Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au或包含其之合金(諸如Ti/Pd/Ag)。Ag或Ag合金為較佳，尤其Ag或Ti/Pd/Ag。金屬層(10)通常恰好厚至足以確保電導率，諸如1至100μm，較佳10至25μm。

根據本發明之太陽能電池進一步包含n摻雜型結晶矽層(20)及p摻雜型結晶矽層(30)。結晶矽可意謂多晶或單晶，較佳單晶。

根據本發明，n摻雜型結晶矽層(20)典型地含有10¹³至10¹⁸ 個原子/立方公分元素週期表中之第15族元素作為摻雜劑，較佳10¹⁴至10¹⁶個原子/立方公分。摻雜劑濃度可例如藉由D.Schroder在「Semiconductor material and device characterization」，第3版，IEEE Press,2006中描述的四探針法量測。較佳元素為P、As、Sb，尤其P。n摻雜型結晶矽層(20)中面對金屬層(10)之表面上摻雜劑之濃度較佳相對於n摻雜型結晶矽層(20)之剩餘部分較高，尤其10¹⁸至10²¹個原子/立方公分。此較高摻雜劑濃度典型地自該表面向n摻雜型結晶矽層(20)內自0.05μm延伸至1μm，較佳0.1至0.6μm，尤其0.2至0.4μm。

n摻雜型結晶矽層(20)之電阻率較佳為0.1至20Ω．cm，尤其1至7Ω．cm。n摻雜型結晶矽層(20)面對金屬層(10)之表面的薄層電阻較佳為10至200Ω/sq、較佳50至120Ω/sq、尤其70至90Ω/sq。薄層電阻可藉由例如由Smits在The Bell System Technical Journal,1958，第711-718頁中描述的四探針電阻率量測法量測。n摻雜型結晶矽層(20)的層厚度較佳為10至500μm，更佳20至300μm，尤其50至200μm。

太陽能電池較佳在金屬層(10)與n摻雜型結晶矽層(20)之間包含氮化矽層(15)。氮化矽層(15)之厚度通常為1至500nm、較佳10至200nm、尤其50至100nm。

根據本發明，p摻雜型結晶矽層(30)典型地含有10¹⁶至10²¹個原子/立方公分元素週期表中之第13族元素作為摻雜劑，較佳10¹⁹至5．10²⁰個原子/立方公分。較佳元素為B、Al、Ga、In，尤其B。通常，p摻雜型結晶矽層(30)之表面電阻率為10至200Ω/sq，較佳30至100Ω/sq，尤其50至70Ω/sq。p摻雜型結晶矽層(30)之厚度較佳為0.1至10μm，更佳 0.2至3μm，尤其0.3至1μm。

太陽能電池較佳進一步在p摻雜型結晶矽層(30)與電子傳導層(40)之間包含電荷重組層(35)。電荷重組層(35)之適合材料可導電，其通常意謂其電阻率不超過0.1Ω．cm，較佳不超過10^-2Ω．cm，尤其不超過10^-3Ω．cm。適合材料包括金屬，如Ti、Cr、Fe、Co、Ni或Cu；合金，如Fe/C、Fe/Cr/V或Cr/Mn；含碳材料，如石墨、碳奈米管、石墨烯；導電聚合物，如聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT-PSS)。

較佳地，電荷重組層(35)包含高度摻雜之半導體。甚至更佳地，電荷重組層(35)包含高度n摻雜與高度p摻雜型半導體的組合，其中高度p摻雜型半導體主要位於面對p摻雜型矽層(30)之表面處或附近，且高度n摻雜型半導體主要位於面對電子傳導層(40)之表面處或附近。在本發明之上下文中，高度摻雜通常意謂半導體具有高密度之無電荷載流子，諸如10¹⁸至10²¹cm^-3。摻雜可藉由包括除構成半導體以外之元素或藉由固有缺陷(如晶格中之空位)達成。摻雜亦可藉由缺陷與半導體中之其他元素的組合達成。較佳地，電荷重組層(35)包含高度p摻雜型矽，尤其高度摻雜硼之矽，及n型金屬氧化物，尤其摻雜氟之氧化錫(FTO)、摻雜銦之氧化錫(ITO)或摻雜鋁之氧化鋅(AZO)。電荷重組層(35)應為光學透明的。在本發明之情形下，透明意謂550nm波長之光透射至少50%，較佳至少70%，尤其至少85%。若用於電荷重組層(35)之材料具有高消光係數(諸如金屬)，則電荷重組層(35)宜含有電洞。此等電洞可諸如在柵格中分離或彼此接觸。電洞可以一定方式彼此接觸以使得電荷重組層(35)變得不連續。此類不連續層之實例為經分離液滴之陣列。經分離金屬液滴之陣列為較佳。構成電荷重組層(35)之材料的不同部分之間的距離應足夠小以確保電洞或電子可到達電荷重組層(35)。較佳地，電荷重組層(35)所接觸之表面中的任何點相距構成電荷重組層(35)之材料的下一部分之距離最大為10μm，更佳最大為5μm，尤其最大為1μm。

根據本發明，太陽能電池進一步包含電子傳導層(40)。適合材料包括半導電金屬氧化物，包括鈦、錫、鋅、鐵、鎢、鋯、鉿、鍶、銦、鈰、釔、鑭、釩、銫、鈮或鉭之氧化物。此外，可使用複合半導體(諸如M¹ _xM² _yM³ _zO_t)，其中M¹、M²及M³彼此獨立地為金屬原子，O為氧原子，且x、y、z及t為包括0之數字，其經選擇以使得可形成不帶電分子。實例為TiO₂、SnO₂、Fe₂O₃、WO₃、ZnO、Nb₂O₅、SrTiO₃、Ta₂O₅、Cs₂O、錫酸鋅、複合氧化物(諸如鈦酸鋇、二元及三元鐵氧化物及氧化銦鎵鋅(IGZO))。較佳材料為TiO₂、SnO₂、ZnO，尤其TiO₂。金屬氧化物可進一步摻雜。電子傳導層(40)較佳具有高表面積，其例如為多孔的。

製造半導電金屬氧化物之較佳方法為例如Materia，第35卷，第9期，第1012頁至第1018頁(1996)中所述的溶膠-凝膠法。由Degussa公司開發之方法亦為較佳，其包含藉由使氯化物進行高溫水解來製備氧化物。

在使用氧化鈦作為半導電金屬氧化物之情形下，較佳使用上述溶膠-凝膠法、凝膠-溶膠法、高溫水解法。其他較佳溶膠-凝膠法為Barbé等人，Journal of American Ceramic Society，第80卷，第12期，第3157頁至第3171頁(1997)中所述之方法。

根據本發明，太陽能電池進一步包含鈣鈦礦層(50)，其包含鈣鈦礦吸收劑。鈣鈦礦吸收劑典型地為通式(I)化合物：AMX₃。A表示鹼金屬，諸如Li、Na、K、Rb、Cs；或銨離子，其中一或多個氫原子可由烷基或醯基交換。一或多個氫原子由烷基交換之銨離子包括單烷基銨離子、二烷基銨離子、三烷基銨離子、四烷基銨離子。較佳地，烷基彼此獨立地為C₁至C₆烷基，尤其甲基或乙基。一或多個氫原子由醯基交換之銨離子包括脒鎓離子及N-烷基脒鎓，較佳為脒鎓離子。較佳地，脒鎓離子衍生自C₁至C₆羧醯胺，尤其衍生自甲醯胺或乙醯胺。A較佳為Cs或包含帶正電氮原子之離子。

在通式(I)中，M表示二價金屬原子，較佳表示Pb或Sn。X表示鹵素，尤其Cl、Br、I。通式(I)之化合物中之X可含有所有相同或不同鹵素。鈣鈦礦吸收劑之特定實例包括鹵化甲基銨鉛，諸如碘化甲基銨鉛(CH₃NH₃PbI₃)或CH₃NH₃PbBrI₂；鹵化甲脒鎓鉛，如碘化甲脒鎓鉛(HC(NH₂)PbI₃)、溴化甲脒鎓鉛(HC(NH₂)PbBr₃)或氯化碘化甲脒鎓鉛(HC(NH₂)PbCl₂I)；或碘化銫錫(CsSnI₃)。鹵化甲基銨鉛及鹵化甲脒鎓鉛為較佳的。

另外，除鈣鈦礦吸收劑以外，根據本發明之鈣鈦礦層(50)可包含其他材料。在此情形下，鈣鈦礦層通常包含鈣鈦礦吸收劑與另一材料之混合物。其他材料通常為非晶態。較佳實例為上述鹵化烷基銨鉛或鹵化烷基銨錫與其他鹵化烷基銨之混合物。有時，此混合物由一組合式表示，例如A_1+iMX_3+i，其中A、M及X具有與上述相同之含義，且i為大於零且較佳小於6之數字，更佳地，i為在3至5範圍內之數字。兩個特定實例為(CH₃NH₃)₅PbI_3.5Cl_3.5或(CH₃NH₃)₅SnI_3.5Cl_3.5。

另外，太陽能電池可進一步在電子傳導層(40)與鈣鈦礦層 (50)之間包含絕緣金屬氧化物之多孔層(45)。多孔層(45)之孔填充有構成鈣鈦礦層(50)之材料。適合金屬氧化物為例如Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂或MgO。

根據本發明，太陽能電池進一步包含電洞傳導層(60)，其包含電洞傳導材料。電洞傳導材料可為無機或有機材料。

無機電洞傳輸材料較佳含有Cu(I)物質，諸如CuI、CuSCN、CuInSe₂、Cu(In,Ga)Se₂、CuGaSe₂、Cu₂O、CuS、CuGaS₂、CuInS₂、CuAlSe₂。CuI及CuSCN為較佳。其他無機電洞傳輸材料為GaP、NiO、CoO、FeO、Bi₂O₃、MoO₂、Cr₂O₃。

有機電洞傳輸材料包括p型半導電有機共軛聚合物及可逆可氧化低分子量材料。共軛聚合物之實例為聚乙炔；聚苯；聚苯胺；聚甲苯胺；聚(三苯胺)；聚吡咯；聚噻吩，諸如聚(3-己基噻吩)、聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)或聚(4-十一烷基-2,2'-聯噻吩)；聚伸芳基伸乙烯基，諸如聚(對伸苯基伸乙烯基)或聚伸噻吩基伸乙烯基；聚(N-乙烯基咔唑)；苯并三唑、苯并噻二唑、吡啶噻二唑、二酮基吡咯并吡咯、噻吩并噻吩或噻吩并吡咯-2,6-二酮與伸芳基及伸雜芳基之供體-受體共聚物。

可逆可氧化低分子量材料之實例為例如WO 2010/094 636中所述之芳族胺；例如JP 11 176 489中所揭示之聯伸三苯；例如Journal of the American Chemical Society 120(1998)664-672中所揭示之寡噻吩化合物；寡硒吩化合物。可使用一種有機電洞傳輸材料或兩種或兩種以上有機電洞傳輸材料之混合物。

較佳有機電洞傳輸材料為螺二茀(參見例如US 2006/0 049 397)，更佳為WO 2014/037 847中所揭示之不對稱螺聯茀。尤其較佳螺聯茀為2,2',7,7'-肆(N,N-二對甲氧苯基-胺)9,9'-螺聯茀。

電洞傳導層(60)較佳進一步包含摻雜劑以提高電洞導電性。此類摻雜劑之實例為N(PhBr)₃SbCl₆、雙(三氟甲基磺醯基)亞胺銀、金屬氧化物(諸如V₂O₅)或如例如WO 2011/033 023中所揭示之銅錯合物。另外，電洞傳導層(60)可含有添加劑，例如雙(三氟甲基磺醯基)亞胺鋰、氫草醯胺酸酯或4-第三丁基吡啶。

根據本發明，太陽能電池進一步包含透明導體層(70)，其包含透明導體。適合透明導體包括透明導電氧化物(TCO)。其包括可摻雜有In、F、Cl、As或Sb之SnO₂；可摻雜有Al、Ga或In之ZnO；可摻雜有Ge、Sn、Pb、As或Sb之In₂O₃。摻雜銦之SnO₂(ITO)或摻雜氟之SnO₂(FTO)為較佳。若使用諸如Ag或Au之金屬，則透明導體層(70)必須極薄，諸如1至100nm，較佳5至20nm。或者，透明導體層(70)可具有使光可照射穿過之洞。此例如在金屬柵格中實現，其中網目尺寸不超過10μm，尤其不超過1μm。金屬柵格為較佳。另外，可使用奈米線，其彼此觸碰以使得所有線電連接，但仍保留大百分比之下伏表面未遮住。此方法由Yang等人在ACS Applied Materials & Interfaces 3(2011)4075-4084中描述。其他適合透明導體為導電聚合物，尤其聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT-PSS)。PEDOT-PSS為較佳。另外，可組合數個透明導體，諸如ITO或FTO與PEDOT-PSS組合。通常，透明導體層(70)之厚度為3nm至10μm，較佳100nm至1μm。較佳地，透明導體層(70)包含含碳材料，尤其碳奈米管或石墨烯。

太陽能電池較佳經封裝以使其更堅固地對抗機械應力或天氣條件。封裝可由玻璃(諸如高強度之低成本鈉玻璃或不會發生鹼洗脫之非鹼玻璃)製成。或者，可使用透明聚合物膜，諸如四乙醯基纖維素(TAC)、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)、聚萘二甲酸伸乙酯(PEN)、間規聚苯乙烯(SPS)、聚伸苯基硫化物(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酯(PAr)、聚碸(PSF)、聚酯碸(PES)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚環烯烴(諸如聚降冰片烯)或溴化苯氧基樹脂。玻璃為較佳。

一般而言，入射光自透明導體層(70)側擊中太陽能電池。以此方式，光首先到達通常優先吸收較短波長之光的鈣鈦礦層，隨後到達吸收剩餘光之結晶矽層。

本發明亦關於一種製造根據本發明之太陽能電池的方法。此方法包含製備具有n摻雜型結晶矽層(20)及p摻雜型結晶矽層(30)的金屬層(10)。此通常藉由以矽晶圓為起始物質進行，較佳n摻雜型矽晶圓，尤其摻雜磷光體之矽。Ranjan等人在Computers & Chemical Engineering 35(2011)1439-1453中描述其如何進行。較佳使用單晶矽晶圓，其藉由柴可拉斯基法(Czochralski process)進行。晶圓藉由暴露於含有第13族元素之氣態化合物而在一側進行p摻雜。此類化合物之實例包括B₂H₆、BCl₃、BBr₃、AlH₃，較佳BBr₃。若n摻雜型結晶矽層(20)中面對金屬層(10)之表面上的摻雜劑之濃度相對於n摻雜型結晶矽層(20)之剩餘部分較高，則將晶圓之各別側暴露於含有第15族元素之氣態化合物。此類化合物之實例包括PH₃、PCl₃、POCl₃、AsH₃、AsCl₃、SbH₃、SbCl₃，較佳POCl₃。

若存在氮化矽層(15)，則此層通常藉由化學氣相沈積進行。典型前驅物為SiH₄及N₂或N₂O。

金屬層(10)可藉由施加金屬電鍍或氣相沈積(諸如物理氣相沈積或化學氣相)以直接在金屬將接觸之層上沈積該金屬來製備。或者，金屬層可藉由將含金屬油墨或漿料塗覆於其將接觸之層上且藉由加熱移除諸如溶劑之成分來製備。較佳使用含金屬糊劑，尤其使用含銀漿料。此類金屬漿料之組成物例如描述於WO 2011/026 769中。較佳地，藉由印刷技術、尤其藉由網版印刷塗覆含金屬油墨或漿料。

根據本發明之方法進一步包含在p摻雜型矽層(30)上依序沈積電荷重組層(35)(若存在)、電子傳導層(40)、多孔層(45)(若存在)、鈣鈦礦層(50)、電洞傳導層(60)及透明導體層(70)。較佳地，按以下次序依序沈積該等層：p摻雜型矽層(30)、電荷重組層(35)(若存在)、電子傳導層(40)、多孔層(45)(若存在)、鈣鈦礦層(50)、電洞傳導層(60)及透明導體層(70)。可利用沈積此等層之各種方法，包括氣相沈積法。此等方法包括昇華、物理氣相沈積、化學氣相沈積、原子層沈積或直接液體注射。使形成層之材料成為氣態且沈積於其他層上。較佳地，在減壓下進行氣相法，諸如100至10^-8毫巴，更佳10至10^-5毫巴，尤其1至10²毫巴。

較佳地，電荷重組層(35)(若存在)、電子傳導層(40)、鈣鈦礦層(50)、電洞傳導層(60)及透明導體層(70)彼此獨立地藉由濕式化學塗佈法沈積。此等方法包括旋塗、噴塗、浸塗、滴塗(drop-casting)、刮刀塗塗、狹縫型擠壓式塗佈、2D噴墨印刷、凹版印刷、平版印刷、柔版印刷、網版印刷或微接觸(波)印刷。

沈積後，較佳加熱各別層。適合溫度為100至600℃，較佳 200至500℃。適合時間為1分鐘至2小時，較佳10分鐘至1小時。

實施例

兩端有機金屬鹵化物鈣鈦礦/矽串疊型太陽能電池根據以下步驟製造：

矽太陽能電池：

將雙側拋光之n型<100>矽晶圓(摻雜磷，POCl₃熱擴散)在前側用硼摻雜(BBr₃擴散)，摻雜水準為~7．10¹⁹cm^-3。將晶圓之後側用75nm厚氮化矽(SiN_x)膜鈍化，隨後藉由雷射處理(Nd：YVO₄，532nm)開口，其中約50μm厚之線進入矽晶圓之n側。由於Ag蒸發或藉由使用Ag漿料，因此用Ag進行後接觸。

重組層：

藉由在矽太陽能電池之經拋光前側上濺射來沈積摻雜氟之氧化錫(FTO)及摻雜銦之氧化錫(ITO)。

為在矽太陽能電池之p摻雜型前側與相關重組層之間獲得高品質界面，在濺射方法之前繼而進行兩個清潔程序以自擴散方法移除在矽表面上生長之天然SiO₂層及可能的污染物。將矽太陽能電池(i)在FTO沈積之前在5wt-% HCl中清潔5分鐘及(ii)在ITO沈積之前在5wt-% HCl中清潔5分鐘繼而在2wt-% HF中清潔2分鐘。對於使用ITO及FTO，發現極類似之結果。

阻斷層：

藉由在350℃下噴霧熱裂解沈積TiO₂阻斷層。13個由20秒噴霧時間組成之脈衝得到~30nm之厚度。前驅物溶液由溶解於250ml乙醇中之24.3g作為鈦源之二異丙醇雙(乙醯基丙酮酸鹽)鈦(IV)(TAA)組成。

鈣鈦礦層：

在45秒(1秒加速)中將中孔TiO₂骨架以2500rpm旋塗於TiO₂阻斷層上，隨後在450℃下在馬弗爐(muffle furnace)中燒結。旋塗溶液由莫耳比1：5之18-NRT TiO₂於乙醇中之漿料(Dyesol)組成，其得到~250nm之骨架厚度。

在N₂手套箱內製備莫耳比為3：1之碘化甲基銨(MAI)及氯化鉛PbCl₂之溶液。將397.4mg MAl及231.4mg PbCl₂溶解於1ml二甲基甲醯胺(DMF)中且於加熱板中在60℃下攪拌。隨後經由0.2μm PTFE過濾器過濾溶液以移除可能之凝集物。於電漿清潔中在O₂下預處理骨架2分鐘以活化骨架之表面。在2000rpm下在45秒中於TiO₂骨架層上旋轉100μl此溶液。於乾燥熔爐上在110℃下乾燥所得膜30分鐘。將樣品保留在熔爐內以再冷卻30分鐘。

電洞傳導層：

在N₂手套箱內將含有60mg 2,2',7,7'-肆(N,N-二-4-甲氧基苯基胺基)-9,9'-螺聯茀(螺-OMeTAD)(購自Lumec)、11.6μl第三丁基吡啶(tBP)及25.3μl Li-TFSI溶液(143.5mg鋰-雙(三氟甲磺醯基)亞胺(Li-TFSI)於1ml乙腈中之溶液)之溶液溶解於1ml無水氯苯中。在2500rpm下在30秒中旋轉100μl螺-OMeTAD溶液。使用γ-丁內酯清潔矽太陽能電池之邊緣以去除可能之鈣鈦礦或螺-OMeTAD污染。

透明導體層：

在螺-OMeTAD電洞導體層上蒸發厚度為~~14nm之金薄膜。頂接觸由約200nm之與金互相交叉之指狀電極組成。除TiO₂漿料(購自Dyesol)及螺-OMeTAD(購自Lumec)以外，所有化學品均購自Sigma Aldrich。

串疊型電池之效能藉由用源表(2400型，Keithley Instruments)在使用氙電弧燈之太陽能模擬器LS0106(LOT-Quantum Design)照射下量測其電流-電壓(IV)曲線測定。藉由上述程序，製造開路電壓V_oc=520mV、短路電流I_sc=3.8mA/cm²、填充因子FF=24.5%且效率為0.49%的串疊型電池。

圖2展示破裂之太陽能電池的掃描電子顯微法(SEM)影像，其暴露不同層。