TWI455385B - 有機太陽能電池及其形成方法 - Google Patents

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Description

有機太陽能電池及其形成方法
本發明係有關於有機太陽能電池,且特別是有關於一種理想分子型態之吸光層的有機太陽能電池。
普遍來說,有機太陽電池的壽命較矽太陽能電池短,這是因為有機太陽能電池中的有機吸光層具有分子型態上的不穩定性(morphological instability)所造成,同時分子型態上的不穩定性也會導致光電轉化效率低落,使不必要的能源損失。在此,分子型態是指有機吸光層中「傳導電子的n-type分子」及「傳導電洞的p-type分子」於空間中的分佈。理想的分子型態必須使n-type分子及p-type分子具有以下兩種特徵:(1)n-type分子及p-type分子之間的接觸界面(可稱作異質接面;heterojunction)必須最大,此異質接面乃是太陽光轉換為電流(包含電子電流及電洞電流)所發生的位置,因此,異質接面的面積越大,光電轉換效率即越高;(2)n-type分子及p-type分子必須個別形成連續相(continuous phase),電子電流及電洞電流必須個別由n-type及p-type之連續相傳導,因此連續相越大,光電轉換效率也越高。
然而,上述第一種特徵需要均勻混合的n-type分子及p-type分子,但第二種特徵則需要不均勻混合的n-type分子及p-type分子,兩者相互抵觸。因此,製造有機太陽能電池時,必須調控有機吸光層的分子型態至最佳狀態,以同時滿足上述兩種特徵,達到最高的光電轉換效率。而調控有機吸光層的分子型態必須面臨下列兩種問題:(1)分子型態不易調控至最佳狀態;(2)即使調控至最佳狀態後,由於有機吸光層的分子具有高活動性,其最佳型態也難以維持,極易隨時間改變其型態。因此,造成光電轉換效率低落。
美國專利6,670,213及美國專利6,312,971分別以熱退火(thermal annealing)及溶劑退火(solvent annealing)的方式使有機吸光層的分子藉由高溫或溶劑的存在具有高遷移能力而重新排列,改變各種分子之間的相對位置,以改善因塗佈有機吸光層分子時所造成的分子不均勻排列,有效地改善上述的第一種問題。然而,此類的技術使有機吸光層的分子具有高遷移能力,極易使同樣的分子過度聚集(aggregation),而減少異質接面的面積,且無法防止有機吸光層的分子型態隨時間改變。因此,其所製造的太陽能電池穩定性不佳。
美國專利7,329,709則以可交連(cross-linkable)的分子作為有機吸光層的材料,例如以富勒烯(fullerene)共價連接可交連的官能基,並使其交連,因而使有機吸光層內富勒烯(fullerene)具有穩定的分子型態而不再隨時間變化,可有效地解決上述第二種問題。然而,目前已知的可交連的分子並無理想之吸光材料,由其形成的太陽能電池效率不佳。
本發明提供一種有機太陽能電池,包括:一第一電極,位於一基板上;一有機吸光層,位於該第一電極上,包含:具結晶相之第一有機分子,具有第一導電型態;第二分子,具有與該第一導電型態相反之第二導電型態;以及一第二電極,位於該有機吸光層上。
本發明也提供一種有機太陽能電池之形成方法,包含提供一基板,具有一第一電極;塗佈一第一有機分子及第二分子於該第一電極上以形成一溼膜,其中該第一有機分子具有第一導電型態,該第二分子具有與該第一有機分子相反之第二導電型態;將該溼膜置於一第一溫度下,以使該第一有機分子形成晶核且乾燥該溼膜以形成一乾膜;將該乾膜置於一第二溫度下進行晶體成長,以形成一有機吸光層,其包含具結晶相之該第一有機分子及該第二分子;以及形成一第二電極於該有機吸光層上。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
接下來,將詳細說明本發明之較佳實施例及其製作方法。然而,可以知道的是,本發明提供許多可實施於廣泛多樣之應用領域的發明概念。用來說明的具體實施例,僅是利用本發明概念之具體實施方式的說明,並不限制本發明的範圍。此外,一第一層形成於一第二層“上方”、“之上”、“之下”或“上”可包含實施例中的該第一層與第二層直接接觸,或也可包含該第一層與第二層之間更有其他額外膜層使該第一層與第二層無直接接觸。
本發明形成有機吸光層之步驟,係為先在低溫下形成大量結晶,然後再於高溫快速形成高度結晶之大量晶體,可使晶體相連形成細密的晶體網路。此晶體網路可提供大面積的異質接面,利於光電轉化,且亦可作為連續相提供電流傳遞通過,因此具有較高之光電轉換效率。此外,有機吸光層中的非結晶分子也因而不易遷移,有助於保持分子型態維持穩定,有效提升電池壽命。
本發明提供一種有機太陽能電池裝置,至少包含基板、第一電極、有機吸光層及第二電極。上述有機吸光層中包含兩種不同導電型態之分子,且其中至少一種為結晶相之有機分子。此外,此太陽能電池較佳還可包含電洞傳導層,位於第一電極及有機吸光層之間,可增進電洞的注入及傳輸。
依照本發明一實施例之有機太陽能電池100之形成方法,參見第1圖,首先為提供一基板102。基板102可為硬質材質、可撓曲的材質、透明材質、半透明材質。例如,基板102可為玻璃基板或可撓曲的透明塑膠基板。在基板102上具有一第一電極104。第一電極104可為一透明導電層,此透明導電層可包含二氧化錫、氧化鋅、氧化銦錫(indium tin oxide;ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide;IZO)、氧化銻錫(antimony doped tin dioxide;ATO)、摻氟之二氧化錫(fluorine doped tin dioxide;FTO)、摻鋁之氧化鋅(aluminum doped zinc;AZO)或前述之組合。此外,在本實施例中,第一電極104係作為陽極。
參見第2圖,在一實施例中,可於第一電極104上形成一電洞傳導層200(hole transporting layer),此電洞傳導層200可修飾第一電極104的功函數而降低電洞注入屏障(hole injection barrier),使電洞傳導效率提昇。電洞傳導層200亦可扮演阻擋電子(electron blocking)的角色。此外,電洞傳導層200的形成亦可減少第一電極102表面的粗糙度,使基板平坦化。電洞傳導層200較佳包含透明的導電高分子,例如聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸(3,4-polyethylenedioxythiophene:polystyrene sulfonate;PEDOT:PSS)、聚2,7-(9,9-二-1-辛基茀)-(1,4-伸苯基-(4-亞胺基(甲酸))-1,4-伸苯基-(4-亞胺基(甲酸))-1,4-伸苯基))(BFA)、聚苯胺(polyaniline;PAN)、聚對苯乙烯(polyphenylenevinylene;PPV)或前述之組合。電洞導電層200可由任何合適的沉積方法形成,例如旋轉塗佈、刮刀塗佈(doctor blade coating)、滾筒塗佈(roll coating)、噴墨印刷(jet-ink printing)、網版印刷(screen printing)或其他合適方法。在本實施例中,電洞傳導層200較佳可由聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸(3,4-polyethytenedioxythiophene:polystyrene sulfonate;PEDOT:PSS)形成,其功函數約較氧化銦鋅(ITO)之功函數高約0.5eV。電洞傳導層200之厚度可為10~9000nm,較佳可為20~100nm。
接著,準備一含有第一有機分子及第二分子的溶液。第一有機分子及第二分子較佳各自具有相反之第一導電型態及第二導電型態。在一實施例中,當第一有機分子為p型時,第二分子為n型,或當第一有機分子為n型時,第二分子為p型。此外,第一有機分子或第二分子需具有吸光能力以將太陽光轉換為電流。除上述特徵外,第一有機分子係為易形成結晶之有機分子,例如聚3-己吩(poly(3-hexylthiophene);P3HT)、聚3-丁吩(poly(3-butylthiophene);PBHT)、五苯(pentacene)、五苯衍生物(pentacene derivatives)或前述之組合;第二分子可為有機或無機分子,不需具有易結晶的性質,但也可具有易結晶的性質,例如苯基C61丁酸甲酯((6,6)-phenyl C61-butyric acid methyl ester;PCBM)、苯基C71丁酸甲酯、二氧化鈦(titania)奈米顆粒、硒化鎘(cadmium selenide)奈米顆粒或前述之組合。
在一實施例中,第一有機分子及第二分子的質量比例為1:0.1~1:10。在較佳實施例中,第一有機分子及第二分子的質量比例為1:0.5~1:2。此溶液中之溶劑可為任何可使第一有機分子及第二分子溶於其中之溶劑,例如氯仿(chloroform)、二氯甲烷、甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、甲醇、乙醇、其他合適溶劑或前述之組合。
參見第3圖,接著將上述之溶液以任何合適的沉積方法形成在電洞傳導層200上形成濕膜300,例如旋轉塗佈、刮刀塗佈(doctor blade coating)、滾筒塗佈(roll coating)、噴墨印刷(jet-ink printing)、網版印刷(screen printing)或其他合適方法,以形成含有第一有機分子及第二分子的濕膜300。於濕膜300中,第一有機分子及第二分子中係為以非晶相之混合物302的形式存在。值得注意的是,此時濕膜中仍有部分的溶劑殘留。
接著,參見第4圖,將含有濕膜300之有機太陽能電池100置於一第一溫度下,以使濕膜300中的第一有機分子形成晶核402。此第一溫度係為低於室溫之溫度,例如-20~10℃,較佳為-8~0℃。由於此濕膜中仍有部分溶劑存在,當此濕膜300置於該第一溫度時,濕膜中的第一有機分子302即會因低溫環境產生過飽和現象而析出大量的晶核402。接著,乾燥此濕膜300以形成乾膜400。在一實施例中,可將此濕膜300置於該第一溫度下形成晶核,並維持一段足夠長的時間直至完全乾燥。值得注意的是,此時乾膜400中已無溶劑存在。
參見第5圖,其為將含有該乾膜400之有機太陽能電池100置於一溫度較高之第二溫度下,以使乾膜進行結晶形成有機吸光層500。第二溫度係為高於室溫的溫度,例如40~400℃,較佳為110~200℃。在第二溫度下,乾膜400中的第一有機分子之晶核402可成長為結晶相(crystalline phase)之第一有機分子502。第二分子404,因受結晶相之第一有機分子502的限制而均勻地固定在有機吸光層500的剩餘空間中,或如圖中所示僅形成少量聚集504。有機吸光層500之厚度約為10~9000nm,較佳為150~400nm。應注意的是,由於在前述低溫製程中已形成大量第一有機分子的晶核402,當乾膜400其置於第二溫度下時,晶核402可快速成長為結晶相之分子並完全將剩餘非晶相之第一有機分子消耗殆盡,形成細密的結晶網路(crystalline network)。參見第5A圖,其為第5圖中有機吸光層500的局部放大圖,其中結晶相之第一有機分子502係已形成細密的結晶網路,有機吸光層500內幾乎已無非晶相之第一有機分子,且晶體網路有效限制乾膜中任何分子的遷移,因而可有效避免分子的大量聚集,提供第一有機分子及第二分子形成大面積的異質接面508(hetereojunction)。並且,第一有機分子及第二分子各自可形成連續相510、512(continuous phase)(各自可為n型分子或p型分子的連續相),有效地提供電子電流及電洞電流傳遞通過。如此,有機吸光層500即具有大面積的光電轉換位置並同時可有效的傳遞電流。此外,使有機吸光層500內已無可順利遷移之有機分子,因而可使有機吸光層500的分子型態得以穩定不受時間影響。
接著,參見第6圖,其為在有機吸光層500上形成第二電極600,以形成完整的有機太陽能電池100。此第二電極600可包含功函數較低的金屬或合金,例如鋁、鋰、鎂、鈣、銦、鉀或前述之組合。在一實施例中,第二電極600可包含複數個不同材料的膜層,例如鋁/鈣、鎂/銦、銦/銀、鎂/鋰、鋁/鈣、鋁/銀、鋁/鋰或前述之組合。在本實施例中,第二電極600係為鋁/鈣所組成之膜層,並作為陰極。
最後,封裝此有機太陽能電池以避免氧氣及濕氣的進入,而使電池效能受到影響。可使用任何非浸透性(impermeable)的基材來進行封裝,例如玻璃、金屬。並可以UV膠或樹脂來密封此電池及基材的邊緣。或者,也可在密封的有機太陽能電池內部加入乾燥劑或氧氣吸收劑,以確保此密封裝置內不含濕氣及氧氣。如此,形成之有機太陽電池短路電流可達8~25mA/cm2 ,光電轉換效率可達3.5~15%。
由上述方法所形成之有機太陽能電池,其有機吸光層分子型態具有下列優點:(1)利用低溫形成之大量晶核,其在結晶成長的過程中快速消耗周圍分子,因此不若先前技術中存在大量非結晶分子,因此不會產生大量聚集,可增加異質接面的面積,增加光電轉換效率;(2)形成之細密的結晶網路可使產生之電流快速傳遞,也可增加光電轉換效率;(3)形成該細密的結晶網路之過程中,已大幅消耗非晶相之分子,且結晶網路亦會限制非晶相分子遷移,因此此有機吸光層中相同分子無法大量聚集,因此此有機吸光層之分子型態極為穩定,亦即此有機太陽能電池之效能極為穩定。
【實施例1】
準備聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸(3,4-polyethylenedioxythiophene:polystyrene sulfonate;PEDOT:PSS)的混合水溶液,其中聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸:水的質量比例為2:1:10。接著,將此溶液以旋轉塗佈的方式沉積在鍍有氧化銦錫的導電玻璃上,以170℃乾燥20分鐘,此聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸之膜層厚度為50nm。接著,準備聚3-己吩(poly(3-hexylthiophene);P3HT)及苯基C61丁酸甲酯((6,6)-phenyl C61-butyric acid methyl ester;PCBM)的混合溶液,溶劑為鄰二氯苯。聚3-己吩及苯基C61丁酸甲酯(P3HT:PCBM)的質量比為1:1,聚3-己吩(P3HT)為p-type分子,苯基C61丁酸甲酯(PCBM)為n-type分子。在室溫下,將此混合溶液以旋轉塗佈的方式沉積在聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)之膜層上,其中聚3-己吩及苯基/C61丁酸甲酯(P3HT:PCBM)膜層之厚度為240nm。接著,將此未經乾燥之聚3-己吩及苯基/C61丁酸甲酯(P3HT:PCBM)膜層置於為1atm的氮氣中,放入-5℃的環境,直至此膜層完全乾燥。再將此膜層置於190℃下加熱2分鐘,以使聚3-己吩(P3HT)形成結晶相。接著,再將鈣/鋁以蒸鍍的方式沉積在經乾燥之聚3-己吩及苯基/C61丁酸甲酯(P3HT:PCBM)膜層上,鈣/鋁膜層之厚度為10/100nm。最後,將此裝置以玻璃及UV膠完全密封形成完整的有機太陽能電池裝置。其填充因子為(fill factor)66.5%;開路電壓為0.61 V;X光繞射圖(XRD)、短路電流及光電轉換效率如第7-9圖所示。
【比較例1】
如實施例1之相同方式進行,但聚3-己吩及苯基/C61丁酸甲酯(P3HT:PCBM)膜層係為在室溫下乾燥,且未經190℃加熱。其形成完整有機太陽能電池後,填充因子為66.5%;開路電壓為0.53V;X光繞射圖(XRD)、短路電流及光電轉換效率如第7-9圖所示。
由第7圖可知,本實施例之有機太陽能電池中之結晶相之聚3-己吩(P3HT)於100結晶面的結晶強度係為比較例的6.3倍,顯示本實施例確實具有連續結晶相之第一有機分子。參見第8圖,本實施例之有機太陽能電池之短路電流為11mA/cm2 ,比較例僅為9mA/cm2 。接著,參見第9圖,在65℃的操作環境下,本實施例中的有機太陽能電池,其初始光電轉換效率為4.5%,且半生期長達1092小時,而比較例所述之有機太陽能電池,其光電轉換效率僅為3.2%,半生期為143小時,相較之下,本實施例所述之有機太陽能電池,具有較佳的光電轉換效率及較長的半生期,其壽命可達傳統有機太陽能電池的7.6倍。
因此,由上述可知,本發明利用調控有機太陽電池之有機吸光層中具有理想分子型態,利用簡單的製程使有機吸光層中的第一有機分子形成大量結晶相,使其與第二分子的異接面積達到最大且各自具有連續相,並且得以保持此最佳的分子型態,因此,無論在光電轉換效率及電池穩定性均有顯著提升,改善了有機太陽能電池光電轉換效率不佳及壽命不長的缺點。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作任意之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100...有機太陽能電池裝置
102...基板
104...第一電極
200...電洞傳導層
300...濕膜
302...第一有機分子及第二分子之非晶相混合物
400...乾膜
402...第一有機分子之晶核
404...第二分子
500...有機吸光層
502...具結晶相之第一有機分子
504...聚集之第二分子
508...第一有機分子及第二分子之異質接面
510...第一有機分子之連續相
512...第二分子之連續相
600...第二電極
第1~6圖為本發明一實施例之有機太陽電池於各種製造階段之一系列剖面圖。
第7圖為本發明一實施例及比較例之X光繞射圖。
第8圖為本發明一實施例及比較例之短路電流與電壓之關係圖。
第9圖為本發明一實施例及比較例之光電轉換效率與操作時間之關係圖。
100...有機太陽能電池裝置
102...基板
104...第一電極
200...電洞傳導層
500...有機吸光層
502...結晶相之第一有機分子
504...聚集之第二分子
600...第二電極

Claims (28)

  1. 一種有機太陽能電池,包括:一第一電極,位於一基板上;一有機吸光層,位於該第一電極上,包含:具結晶相之第一有機分子,具有第一導電型態,其中該具結晶相之第一有機分子形成一結晶網路,且該有機吸光層中實質上無非晶相之第一有機分子;第二分子,具有與該第一導電型態相反之第二導電型態;以及一第二電極,位於該有機吸光層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中該基板包含玻璃基板、透明塑膠基板或前述之組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中該第一電極包含一透明導電層,該透明導電層係包含二氧化錫、氧化鋅、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銻錫(ATO)、摻氟之二氧化錫(FTO)、摻鋁之氧化鋅(AZO)或前述之組合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之有機太陽能電池,其中在該第一電極及該有機吸光層之間更包含一電洞傳導層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之有機太陽能電池,其中該電洞傳導層包含聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸(3,4-polyethylenedioxythiophene:polystyrene sulfonate;PEDOT:PSS)、聚2,7-(9,9-二-1-辛基茀)-(1,4-伸苯基-(4-亞胺基(甲酸))-1,4-伸苯基-(4-亞胺基(甲酸))-1,4-伸苯基))(BFA)、聚苯胺(polyaniline;PAN)、聚對苯乙烯(polyphenylenevinylene;PPV)或前述之組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中第一有機分子係為聚3-己吩(poly(3-hexylthiophene))、聚3-丁吩(poly(3-butylthiophene))、五苯(pentacene)、五苯衍生物(pentacene derivatives)或前述之組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中第二分子包含苯基C61丁酸甲酯、苯基C71丁酸甲酯、二氧化鈦(titania)奈米顆粒、硒化鎘(cadmium selenide)奈米顆粒或前述之組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中當該第一有機分子為n型且該第二分子為p型。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中當該第一有機分子為p型且該第二分子為n型。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中該第二電極係包含鋁、鋰、鎂、鈣、銦、鉀、銦/銀合金、鎂/銦合金、鎂/鋰合金、鋁/鈣合金、鋁/銀合金、鋁/鋰合金或前述之組合。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中該第一有機分子及第二分子之質量比為1:0.1~1:10。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中該第一有機分子於該有機吸光層中形成結晶網路(crystalline network)。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,其中該有機吸光層之厚度係為10~9000nm。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,該太陽能電池具有短路電流8~25mA/cm2
  15. 如申請專利範圍第1項所述之有機太陽能電池,該太陽能電池具有光電轉換率3.5~15%。
  16. 一種有機太陽能電池之形成方法,包含:提供一基板,具有一第一電極;塗佈一第一有機分子及第二分子於該第一電極上以形成一溼膜,其中該第一有機分子具有第一導電型態,該第二分子具有與該第一有機分子相反之第二導電型態;將該溼膜置於一第一溫度下,以使該第一有機分子形成晶核且乾燥該溼膜以形成一乾膜,其中該第一溫度係為-20~10℃;將該乾膜置於一第二溫度下進行晶體成長,以形成一有機吸光層,其包含具結晶相之第一有機分子及第二分子;以及形成一第二電極於該有機吸光層上。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該基板係包含玻璃基板、透明塑膠基板或前述之組合。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該第一電極係包含一透明導電層,該透明導電層係包含二氧化錫、氧化鋅、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銻錫(ATO)、摻氟之二氧化錫(FTO)、摻鋁之氧化鋅(AZO)或前述之組合。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該第一電極及該有機吸光層之間更包含一電洞傳導層。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該電洞傳導層係包含聚乙烯二羥基噻吩:苯乙烯磺酸(3,4-polyethylenedioxythiophene:polystyrene sulfonate;PEDOT:PSS)、聚2,7-(9,9-二-1-辛基茀)-(1,4-伸苯基-(4-亞胺基(甲酸))-1,4-伸苯基-(4-亞胺基(甲酸))-1,4-伸苯基))(BFA)、聚苯胺(polyaniline;PAN)、聚對苯乙烯(polyphenylenevinylene; PPV)或前述之組合。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該第一有機分子為p型且該第二分子為n型。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該第一有機分子為n型且該第二分子為p型。
  23. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該第二電極係包含鋁、鋰、鎂、鈣、銦、鉀、銦/銀合金、鎂/銦合金、鎂/鋰合金、鋁/鈣合金、鋁/銀合金、鋁/鋰合金或前述之組合。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中第一有機分子係為聚3-己吩(poly(3-hexylthiophene))、3-丁吩(poly(3-butylthiophene))、五苯(pentacene)、五苯衍生物(pentacene derivatives)或前述之組合。
  25. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中第二分子包含苯基C61丁酸甲酯、苯基C71丁酸甲酯、二氧化鈦(titania)奈米顆粒、硒化鎘(cadmium selenide)奈米顆粒或前述之組合。
  26. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該第一有機分子及第二分子之質量比例為1:0.1~1:10。
  27. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該結晶相之第一有機分子於該有機吸光層中形成結晶網路(crystalline network)。
  28. 如申請專利範圍第16項所述之有機太陽能電池之形成方法,其中該第二溫度係為40~400℃。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120054927A (ko) * 2010-11-22 2012-05-31 한국전자통신연구원 화합물 반도체 태양전지
US9012892B2 (en) * 2011-06-21 2015-04-21 Kateeva, Inc. Materials and methods for controlling properties of organic light-emitting device
JP2015502048A (ja) * 2011-11-28 2015-01-19 オーシャンズ キング ライティング サイエンス アンド テクノロジー シーオー.,エルティーディー ポリマー太陽電池、及び、その製造方法
TW201332135A (zh) * 2012-01-20 2013-08-01 Ming Jin Technology Co Ltd Cigs太陽能電池基板材平坦化製程方法
CN103151463B (zh) * 2013-02-28 2015-08-19 武汉大学 一种有机太阳能电池及其制备方法
CN103579504B (zh) * 2013-11-20 2016-01-13 电子科技大学 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法
CN103560208B (zh) * 2013-11-20 2015-10-28 电子科技大学 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法
CN103560207B (zh) * 2013-11-20 2015-12-09 电子科技大学 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法
WO2015178794A1 (ru) * 2014-05-23 2015-11-26 Открытое акционерное общество "Инфотэк Груп" Полимерный фотоэлектрический модуль и способ его изготовления
CN104327428B (zh) * 2014-11-13 2017-01-18 无锡中洁能源技术有限公司 纳米硅改性聚偏氟乙烯太阳能电池背膜材料及其制备方法
CN106430090A (zh) * 2016-10-17 2017-02-22 南昌航空大学 一种稀土掺杂TiO2的杂化太阳电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050279399A1 (en) * 2004-06-02 2005-12-22 Konarka Technologies, Inc. Photoactive materials and related compounds, devices, and methods
US20080163927A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymer solar cell and method of manufacturing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008013446A1 (de) * 2008-02-15 2009-08-27 Ersol Solar Energy Ag Verfahren zur Herstellung monokristalliner n-Silizium-Solarzellen sowie Solarzelle, hergestellt nach einem derartigen Verfahren

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050279399A1 (en) * 2004-06-02 2005-12-22 Konarka Technologies, Inc. Photoactive materials and related compounds, devices, and methods
US20080163927A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymer solar cell and method of manufacturing the same

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