TWI699019B - 具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件、串接式鈣鈦礦光電元件以及串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法 - Google Patents

具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件、串接式鈣鈦礦光電元件以及串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法 Download PDF

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一種具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件、串接式鈣鈦礦光電元件以及串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法，該鈣鈦礦光電元件係於基板上依序設置有電極層、光電模組以及導電層，電極層具有間隔設置之第一電極與第二電極，光電模組係由下載子傳輸層、上載子傳輸層，以及位於下載子傳輸層與上載子傳輸層之間的鈣鈦礦主動層所構成，且上載子傳輸層於靠近第二電極側方延伸有遮蔽部覆蓋於下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方，俾使導電層與第二電極形成電性連接時，避免導電層與鈣鈦礦主動層產生接觸，進而可防止鈣鈦礦主動層與導電層的變質，改善鈣鈦礦光電元件的效能與使用壽命，以及保持美觀。

Description

具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件、串接式鈣鈦礦光電元件以及串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法
一種具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件、串接式鈣鈦礦光電元件以及串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法，尤指可避免鈣鈦礦主動層與導電層接觸，而導致材料變質以及元件失效之鈣鈦礦光電元件、串接式鈣鈦礦光電元件以及串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法。
鈣鈦礦光電材料近年發展迅速，因其具有良好的光學性質與電性，可被用來製作具低成本且高功能性的光電元件，包括太陽能電池、發光二極體或光感測器等。
然而，製作鈣鈦礦光電元件所使用的導電層，常見的為金屬材料如Au, Ag, Cu, Al, Ca等，會與鈣鈦礦光電模組之主動層之間有物質與離子擴散現象，導致材料變質，進而造成元件失效。尤其在放大製成模組元件時，導電層於主動層之邊緣處會有更大面積的接觸，不僅更嚴重地導致元件失效，也會造成上導電層因變質而改變外觀，這使光電元件的效能與外觀造成不良的影響。
是以，要如何有效防止導電層與鈣鈦礦主動層直接接觸，避免鈣鈦礦主動層與導電層的變質，即為相關業者所亟欲改善之課題所在。
本發明之主要目的乃在於，利用光電模組之上載子傳輸層所延伸之遮蔽部，來覆蓋光電模組之下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方，避免導電層與電極層電性連接時，導電層與鈣鈦礦主動層產生接觸，進而可防止鈣鈦礦主動層與導電層的變質，藉此改善鈣鈦礦光電元件的效能與使用壽命，以及保持美觀。
本發明之次要目的在於，除了藉由遮蔽部防止導電層與鈣鈦礦主動層產生接觸，進一步利用阻絕層更加確保導電層與鈣鈦礦主動層不會產生接觸。
為達上述目的本發明之鈣鈦礦光電元件係於基板上設置有電極層、光電模組以及導電層，基板係以透光且絕緣之材質所製成，具有入光面以及出光面；電極層具有第一電極與第二電極間隔設置於基板之出光面表面；光電模組係由下載子傳輸層、上載子傳輸層，以及位於下載子傳輸層與上載子傳輸層之間的鈣鈦礦主動層所構成，且下載子傳輸層係覆蓋於前述電極層之第一電極表面，而上載子傳輸層於靠近第二電極側方延伸有遮蔽部，遮蔽部係朝向電極層延伸，並覆蓋於下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方；導電層係覆蓋於前述光電模組之上載子傳輸層表面，導電層於靠近第二電極側方延伸有導通部，並與電極層之第二電極形成電性連接，且導通部覆蓋於光電模組之遮蔽部表面。
前述具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件，其中該光電模組之上載子傳輸層與導電層之間係進一步設置有阻絕層，阻絕層係位於上載子傳輸層靠近遮蔽部之側方，且阻絕層一側延伸有阻絕部，阻絕部位於導通部與遮蔽部之間。
本發明再一實施方式之串接式鈣鈦礦光電元件係於基板上設置有電極層、複數個光電模組以及複數個導電層，基板係以透光且絕緣之材質所製成，具有入光面以及出光面；電極層具有第一電極與第二電極間隔設置於基板之出光面表面；光電模組係由下載子傳輸層、上載子傳輸層，以及位於下載子傳輸層與上載子傳輸層之間的鈣鈦礦主動層所構成，各光電模組之下載子傳輸層係分別位於前述電極層之第一電極與第二電極表面，使兩相鄰之光電模組之間形成有導通空間，並使第二電極一端延伸有位於導通空間內之導通部，而各光電模組之上載子傳輸層於靠近導通空間之側方延伸有遮蔽部，遮蔽部係朝向電極層延伸，並覆蓋於下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方；導電層係分別覆蓋於前述光電模組之上載子傳輸層表面，且位於電極層之第一電極上方之導電層側方延伸有導通部，導通部係位於導通空間內，並與第二電極形成電性連接，且導通部覆蓋於第一電極上方之光電模組所設置的遮蔽部表面。
前述具阻絕結構之串接式鈣鈦礦光電元件，其中該電極層之第一電極上方的光電模組，其上載子傳輸層與導電層之間係進一步設置有阻絕層，阻絕層係位於上載子傳輸層靠近遮蔽部之側方，且阻絕層一側延伸有阻絕部，阻絕部位於導通部與遮蔽部之間。
前述具阻絕結構之串接式鈣鈦礦光電元件，其中該電極層之第二電極上方的光電模組，其遮蔽部與導通部之間形成有間距。
本發明串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法，係依照下列步驟進行製造：
(A)取一以透光且絕緣之材質所製成之基板，於該基板之出光面上設置出電極層，並將電極層圖形化，使其形成有間隔之第一電極與第二電極；
(B)於電極層表面，依序設置出下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層；
(C)對下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層進行圖形化，進而形成有提供第二電極露出下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層之導通空間；
(D)於鈣鈦礦主動層表面設置出上載子傳輸層，且上載子傳輸層於靠近導通空間之側方延伸有遮蔽部，遮蔽部係位於導通空間內，並覆蓋於下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方；
(D)於上載子傳輸層表面設置導電層，且導電層側方延伸有導通部，導通部係位於導通空間內並與第二電極形成電性連接；
(E) 將位於第二電極上方之導電層圖形化，使其形成有斷路空間，讓第一電極上方之導電層與第二電極電性連接形成串接狀。
前述具阻絕結構之串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法，其中該鈣鈦礦主動層表面設置出上載子傳輸層以及遮蔽部後，係先於上載子傳輸層靠近遮蔽部之側方設置阻絕層，以及阻絕層一側延伸且覆蓋遮蔽部之阻絕部，再進行導電層之設置，使導電層覆蓋於上載子傳輸層與阻絕層表面，以及導通部覆蓋於阻絕部表面。
請參閱第一圖所示，由圖中可清楚看出，本發明之鈣鈦礦光電元件係於基板1上設置有電極層2、光電模組3以及導電層4，其中：
該基板1係以透光且絕緣之材質所製成，具有入光面11以及出光面12。
該電極層2具有第一電極21與第二電極22間隔設置於基板1之出光面12表面。
該光電模組3係由下載子傳輸層31、上載子傳輸層32，以及位於下載子傳輸層31與上載子傳輸層32之間的鈣鈦礦主動層33所構成，且下載子傳輸層31係覆蓋於前述電極層2之第一電極21表面，而上載子傳輸層32於靠近第二電極22側方延伸有遮蔽部321，遮蔽部321係朝向電極層2延伸，並覆蓋於下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33側方。
該導電層4係覆蓋於前述光電模組3之上載子傳輸層32表面，導電層4於靠近第二電極22側方延伸有導通部41，並與電極層2之第二電極22形成電性連接，且導通部41覆蓋於光電模組3之遮蔽部321表面。
藉上，由於光電模組3為了提高自身的結構穩定性以及避免離子脫離分解，其載子傳輸層(31、32)都會使用能夠阻隔離子遷移的電子空穴傳輸材料，而本發明係將上載子傳輸層32延伸出遮蔽部321覆蓋於鈣鈦礦主動層33側方，有效的避免鈣鈦礦主動層33與導電層4之導通部41接觸，進而可防止鈣鈦礦主動層33與導通部41的變質，且可讓電極層2之第一電極21與第二電極22形成迴路，方便使用。
請參閱第二圖所示，由圖中可清楚看出，本發明鈣鈦礦光電元件又一實施方式與前述鈣鈦礦光電元件之差異在於，該光電模組3之上載子傳輸層32與導電層4之間係進一步設置有阻絕層5，阻絕層5係位於上載子傳輸層32靠近遮蔽部321之側方，且阻絕層5一側延伸有阻絕部51，阻絕部51位於導通部41與遮蔽部321之間，藉由阻絕部51之設置，讓導通部41同時受到遮蔽部321與阻絕部51的隔絕，更加不易產生接觸，確保產品的穩定性。
請參閱第三圖所示，由圖中可清楚看出，本發明之串接式鈣鈦礦光電元件係於基板1上設置有電極層2、複數個光電模組3以及複數個導電層4，其中：
該基板1係以透光且絕緣之材質所製成，具有入光面11以及出光面12。
該電極層2具有第一電極21與第二電極22間隔設置於基板1之出光面12表面。
該光電模組3係由下載子傳輸層31、上載子傳輸層32，以及位於下載子傳輸層31與上載子傳輸層32之間的鈣鈦礦主動層33所構成，各光電模組3之下載子傳輸層31係分別位於前述電極層2之第一電極21與第二電極22表面，使兩相鄰之光電模組3之間形成有導通空間6，並使第二電極22一端延伸有位於導通空間6內之導通部41，而各光電模組3之上載子傳輸層32於靠近導通空間6之側方延伸有遮蔽部321，遮蔽部321係朝向電極層2延伸，並覆蓋於下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33側方。
該導電層4係分別覆蓋於前述光電模組3之上載子傳輸層32表面，且位於電極層2之第一電極21上方之導電層4側方延伸有導通部41，導通部41係位於導通空間6內，並與第二電極22形成電性連接，且導通部41覆蓋於第一電極21上方之光電模組3所設置的遮蔽部321表面。
再者，該電極層2之第一電極21上方的光電模組3，其上載子傳輸層32與導電層4之間係進一步設置有阻絕層5，阻絕層5係位於上載子傳輸層32靠近遮蔽部321之側方，且阻絕層5一側延伸有阻絕部51，阻絕部51位於導通部41與遮蔽部321之間，且電極層2之第二電極22上方的光電模組3，其遮蔽部321與導通部41之間形成有間距。
藉上，利用第一電極21上方之導電層4與第二電極22形成電性連接，進而將複數個光電模組3串接，並利用遮蔽部321、阻絕部51以及遮蔽部321與導通部41之間所形成之間距，有效的避免鈣鈦礦主動層33與導電層4之導通部41接觸，進而可防止鈣鈦礦主動層33與導通部41的變質。
請參閱第四圖至第十一圖所示，由圖中可清楚看出，本發明串接式鈣鈦礦光電元件於製作時，係依據下列步驟進行：
(A)製作電極層2：請參閱第四圖與第五圖所示，係取一以透光且絕緣之材質所製成之基板1，於該基板1之出光面12上設置出電極層2，並將電極層2圖形化，使其形成有間隔之第一電極21與第二電極22。
(B)製作下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33：請參閱第六圖所示，係於電極層2表面，依序設置出下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33，且載子傳輸層31會填充於第一電極21與第二電極22之間。
(C)第一次圖形化：請參閱第七圖所示，對下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33進行圖形化，使下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33形成有導通空間6，讓第二電極22一側露出下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33。
(D)形成光電模組3：請參閱第八圖所示，於鈣鈦礦主動層33表面設置出上載子傳輸層32，且上載子傳輸層32於靠近導通空間6之側方延伸有遮蔽部321，遮蔽部321係位於導通空間6內，並覆蓋於下載子傳輸層31與鈣鈦礦主動層33側方，俾使第一電極21與第二電極22上方分別形成由下載子傳輸層31、上載子傳輸層32以及鈣鈦礦主動層33所構成之光電模組3。
(E)設置阻絕層5：請參閱第九圖所示，係於各光電模組3之上載子傳輸層32靠近遮蔽部321側方設置阻絕層5，以及阻絕層5一側延伸且覆蓋遮蔽部321之阻絕部51。
(F)設置導電層4：請參閱第十圖所示，於上載子傳輸層32表面設置導電層4，且導電層4側方延伸有導通部41，導通部41係位於導通空間6內並與第二電極22形成電性連接，且導通部41覆蓋於阻絕部51表面。
(G)設置斷路空間7：將位於第二電極22上方之導電層4圖形化，使其形成有斷路空間7，讓第一電極21上方之導電層4與第二電極22電性連接形成串接狀，即完成本發明串接式鈣鈦礦光電元件之製作。
1:基板
11:入光面
12:出光面
2:電極層
21:第一電極
22:第二電極
3:光電模組
31:下載子傳輸層
32:上載子傳輸層
321:遮蔽部
33:鈣鈦礦主動層
4:導電層
41:導通部
5:阻絕層
51:阻絕部
6:導通空間
7:斷路空間
第一圖係為本發明鈣鈦礦光電元件之示意圖。 第二圖係為本發明鈣鈦礦光電元件又一實施方式之示意圖。 第三圖係為本發明串接式鈣鈦礦光電元件之示意圖。 第四圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(一)。 第五圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(二)。 第六圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(三)。 第七圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(四)。 第八圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(五)。 第九圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(六)。 第十圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(七)。 第十一圖係為本發明製作串接式鈣鈦礦光電元件之流程示意圖(八)。
1:基板
11:入光面
12:出光面
2:電極層
21:第一電極
22:第二電極
3:光電模組
31:下載子傳輸層
32:上載子傳輸層
321:遮蔽部
33:鈣鈦礦主動層
4:導電層
41:導通部

Claims (4)

  1. 一種具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件，該鈣鈦礦光電元件係於基板上設置有電極層、光電模組以及導電層，其中：該基板係以透光且絕緣之材質所製成，具有入光面以及出光面；該電極層具有第一電極與第二電極間隔設置於基板之出光面表面；該光電模組係由下載子傳輸層、上載子傳輸層，以及位於下載子傳輸層與上載子傳輸層之間的鈣鈦礦主動層所構成，且下載子傳輸層係覆蓋於前述電極層之第一電極表面，而上載子傳輸層於靠近第二電極側方延伸有遮蔽部，遮蔽部係朝向電極層延伸，並覆蓋於下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方；該導電層係覆蓋於前述光電模組之上載子傳輸層表面，導電層於靠近第二電極側方延伸有導通部，並與電極層之第二電極形成電性連接，且導通部覆蓋於光電模組之遮蔽部表面；前述光電模組之上載子傳輸層與前述導電層之間係設置有阻絕層，阻絕層係位於上載子傳輸層靠近遮蔽部之側方，且阻絕層一側延伸有阻絕部，阻絕部位於導通部與遮蔽部之間。
  2. 一種具阻絕結構之串接式鈣鈦礦光電元件，該鈣鈦礦光電元件係於基板上設置有電極層、複數個光電模組以及複數個導電層，其中：該基板係以透光且絕緣之材質所製成，具有入光面以及出光面；該電極層具有第一電極與第二電極間隔設置於基板之出光面表面；該光電模組係由下載子傳輸層、上載子傳輸層，以及位於下載子傳輸層與上載子傳輸層之間的鈣鈦礦主動層所構成，各光電模組之下載子傳輸層係分別位於前述電極層之第一電極與第二電極表面，使兩相鄰之光電模組之間形成有導通空間，並使第二電極一端延伸有位於導通空間內之導通部，而各光電模組之上載子傳輸層於靠近導通空間之側方延伸有遮蔽部，遮蔽部係朝向電極層 延伸，並覆蓋於下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方；該導電層係分別覆蓋於前述光電模組之上載子傳輸層表面，且位於電極層之第一電極上方之導電層側方延伸有導通部，導通部係位於導通空間內，並與第二電極形成電性連接，且導通部覆蓋於第一電極上方之光電模組所設置的遮蔽部表面；前述電極層之第一電極上方的光電模組，其上載子傳輸層與導電層之間係設置有阻絕層，阻絕層係位於上載子傳輸層靠近遮蔽部之側方，且阻絕層一側延伸有阻絕部，阻絕部位於導通部與遮蔽部之間。
  3. 如請求項2所述具阻絕結構之串接式鈣鈦礦光電元件，其中該電極層之第二電極上方的光電模組，其遮蔽部與導通部之間形成有間距。
  4. 一種具阻絕結構之串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法，該串接式鈣鈦礦光電元件係依照下列步驟製造：(A)取一以透光且絕緣之材質所製成之基板，於該基板之出光面上設置出電極層，並將電極層圖形化，使其形成有間隔之第一電極與第二電極；(B)於電極層表面，依序設置出下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層；(C)對下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層進行圖形化，使下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層形成有導通空間，讓第二電極露出下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層；(D)於鈣鈦礦主動層表面設置出上載子傳輸層，且上載子傳輸層於靠近導通空間之側方延伸有遮蔽部，遮蔽部係位於導通空間內，並覆蓋於下載子傳輸層與鈣鈦礦主動層側方，再於上載子傳輸層靠近遮蔽部之側方設置阻絕層，以及阻絕層一側延伸且覆蓋遮蔽部之阻絕部；(E)於上載子傳輸層表面設置導電層，且導電層側方延伸有導通部，導通部係位於導通空間內並與第二電極形成電性連接，並覆蓋於阻絕部表面；(F)將位於第二電極上方之導電層圖形化，使其形成有斷路空間，讓第一電 極上方之導電層與第二電極電性連接形成串接狀。
TW108147234A 2019-12-23 2019-12-23 具阻絕結構之鈣鈦礦光電元件、串接式鈣鈦礦光電元件以及串接式鈣鈦礦光電元件之製造方法 TWI699019B (zh)

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