TWI761239B - 鈣鈦礦太陽能模組及其製備方法 - Google Patents

鈣鈦礦太陽能模組及其製備方法 Download PDF

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Abstract

一種鈣鈦礦太陽能模組，包含：一透光基板；一透光導電膜，其係設置於該透光基板之上；一第一載子傳輸膜，其係設置於該透光導電膜之上；一鈣鈦礦膜，其係設置於該第一載子傳輸膜之上；一第二載子傳輸膜，其係設置於該鈣鈦礦膜之上；一電性連接膜，其係設置於該第二載子傳輸膜之上；一背板，其係設置於該電性連接膜之上；一阻隔層，其係設置於該背板之下表面的邊緣。本發明亦提供一種鈣鈦礦太陽能模組的製備方法。本發明之鈣鈦礦太陽能模組及其製備方法可應用於太陽能電池。

Description

鈣鈦礦太陽能模組及其製備方法
本發明係關於一種鈣鈦礦太陽能模組，尤指一種包含具有自第一載子傳輸膜之上表面延伸至透光基板的複數個第一溝槽的鈣鈦礦太陽能模組。本發明亦關於一種鈣鈦礦太陽能模組的製備方法，尤指一種使用第一遮罩及第二遮罩的鈣鈦礦太陽能模組的製備方法。
由金屬鹵化物鈣鈦礦(Perovskite)材料所形成之太陽能電池於2009年崛起於學術界。近年來，此類型的太陽能電池的光電轉換效率(Power Conversion Efficiency,PCE)從2009年時的3.8%一路爬升至今(2021年)，目前被認證的光電轉換效率的最高值已達25.5%。此類型的太陽能電池被視為薄膜太陽能電池領域中很有機會進到商業市場的明日之星，發展潛力無窮。
然而，如此亮眼之表現皆源自於學研機構或大學實驗室所製造出的小型太陽能電池，詳細而言，單一小型太陽能電池中之核心鈣鈦礦薄膜(捕捉太陽光並轉換成電的部分)的有效面積極小(<0.2cm2)，以至於其電池所輸出的功率甚低，實難驅動現實生活中任何一個電子裝置，故不適合實際應用。
如上所述，由金屬鹵化物鈣鈦礦(Perovskite)材料所形成之太陽能電池在輸出的功率方面，仍有值得改善的空間。因此，本發明係提供一種鈣鈦礦太陽能模組及其製備方法，以提升鈣鈦礦太陽能模組的光電性能及穩定性以及其製備效率。
為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種鈣鈦礦太陽能模組，包含：一透光基板；一透光導電膜，其係設置於該透光基板之上；一第一載子傳輸膜，其係設置於該透光導電膜之上，其中，複數個第一溝槽係自該第一載子傳輸膜之上表面延伸至該透光基板，且該等複數個第一溝槽係將該透光導電膜及該第一載子傳輸膜分割成複數個區塊；一鈣鈦礦膜，其係設置於該第一載子傳輸膜之上，且該鈣鈦礦膜係透過該等複數個第一溝槽延伸至該透光基板；一第二載子傳輸膜，其係設置於該鈣鈦礦膜之上，其中，複數個第二溝槽係自該第二載子傳輸膜之上表面延伸至該透光導電膜，且該等複數個第二溝槽係將該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜及該第二載子傳輸膜分割成複數個區塊；一電性連接膜，其係設置於該第二載子傳輸膜之上，且該電性連接膜係透過該等複數個第二溝槽延伸至該透光導電膜，其中，該電性連接膜係具有自該電性連接膜之上表面延伸至該第二載子傳輸膜的複數個第三溝槽，且該等複數個第三溝槽係將該電性連接膜分割成複數個區塊； 一背板，其係設置於該電性連接膜之上，且該背板係完全覆蓋該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜；以及一阻隔層，其係設置於該背板之下表面的邊緣，且自該背板之下表面延伸至該透光導電膜，以將該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜與外界隔離，其中，至少部分該等複數個第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽係在一平行於該透光基板的水平方向上依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列。
上述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該透光基板可由玻璃或塑膠所構成。
上述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該透光導電膜可由氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)或摻雜氟之氧化錫(florine-doped tin oxide,FTO)所構成。
上述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該第一載子傳輸膜可由氧化鎳(nickel oxide,NiOx)所構成。
上述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該鈣鈦礦膜可由甲脒鉛碘化物(formamidinium lead iodide,FAPbI3)所構成。
上述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該第二載子傳輸膜可由碳60(C60)或富勒烯衍生物(PC61BM)所構成。
上述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該電性連接膜可由鋁(Al)、銀(Ag)或金(Au)所構成。
上述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該阻隔層係由經固化的UV膠所構成。
為達上述目的及其他目的，本發明亦提供一種鈣鈦礦太陽能模組的製備方法，包含：(A)取一透光基板，以真空鍍膜方式，於該透光基板之上形成一透光導電膜；(B)取一第一遮罩，將該第一遮罩緊靠該透光導電膜的上表面，其中該第一遮罩係具有複數個第一鏤空區域；(C)以真空鍍膜方式，於該透光導電膜之上形成一第一載子傳輸膜，隨後移除該第一遮罩，其中該第一載子傳輸膜係具有對應該第一遮罩的圖案，且對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊；(D)以雷射切割方式，於該透光導電膜以及該第一載子傳輸膜中形成自該第一載子傳輸膜之上表面延伸至該透光基板的複數個第一溝槽，且該等複數個第一溝槽係將該透光導電膜及該第一載子傳輸膜分割成複數個區塊；(E)取該第一遮罩，將該第一遮罩緊靠該透光導電膜的上表面，以真空鍍膜方式，於該第一載子傳輸膜之上形成一鈣鈦礦膜，其中該鈣鈦礦膜係具有對應該第一遮罩的圖案，且對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊，且該鈣鈦礦膜係透過該等複數個第一溝槽延伸至該透光基板；(F)以真空鍍膜方式，於該鈣鈦礦膜之上形成一第二載子傳輸膜，隨後移除該第一遮罩，其中該第二載子傳輸膜係具有對應該第一遮罩的圖案，且對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊，其中該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜以及該第二載子傳輸膜的複數個區塊之間係具有自該第二載子傳輸膜之上表面延伸至該透光導電膜的複數個第二溝槽； (G)取一第二遮罩，將該第二遮罩緊靠該第二載子傳輸膜的上表面，其中該第二遮罩係具有複數個第二鏤空區域；(H)以真空鍍膜方式，於該第二載子傳輸膜之上形成一電性連接膜，隨後移除該第二遮罩，其中該電性連接膜係具有對應該第二遮罩的圖案，且對應該等複數個第二鏤空區域分割成複數個區塊，且該電性連接膜係透過該等複數個第二溝槽延伸至該透光導電膜，其中該電性連接膜的複數個區塊之間係具有自該電性連接膜之上表面延伸至該第二載子傳輸膜的複數個第三溝槽；(I)取一背板，將該背板設置於該電性連接膜之上，且該背板係完全覆蓋該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜；以及(J)於該背板之下表面的邊緣，設置一阻隔層，其係自該背板之下表面延伸至該透光導電膜，以將該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜與外界隔離，其中，至少部分該等複數個第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽係在一平行於該透光基板的水平方向上依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列。
上述之製備方法，其中該步驟(E)可包含：以真空鍍膜方式，通入一金屬鹵化物氣體以及一鈣鈦礦前驅物氣體，使該金屬鹵化物氣體與該鈣鈦礦前驅物氣體反應，以於該第一載子傳輸膜之上形成該鈣鈦礦膜。
本發明之鈣鈦礦太陽能模組，可使該鈣鈦礦太陽能模組中的複數個區塊以更為有效率的方式串接，進而提升該鈣鈦礦太陽能模組的光電性能及穩定性。本發明之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法，可減少雷射切割方法的使用 次數，藉此有效地提升製備鈣鈦礦太陽能模組的效率，且本發明之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法係完全使用真空鍍膜方法，可排除傳統溶液製程(solution process)使用毒性有機溶劑之問題。
10:鈣鈦礦太陽能模組
11:透光基板
12:透光導電膜
13:第一載子傳輸膜
14:鈣鈦礦膜
15:第二載子傳輸膜
16:電性連接膜
17:背板
18:阻隔層
131:第一溝槽
151:第二溝槽
161:第三溝槽
20:鈣鈦礦太陽能模組
21:透光基板
22:透光導電膜
23:第一載子傳輸膜
24:鈣鈦礦膜
25:第二載子傳輸膜
26:電性連接膜
27:背板
28:阻隔層
221:第一溝槽
251:第二溝槽
261:第三溝槽
D:水平方向
D’:水平方向
S101:步驟(A)
S102:步驟(B)
S103:步驟(C)
S104:步驟(D)
S105:步驟(E)
S106:步驟(F)
S107:步驟(G)
S108:步驟(H)
S109:步驟(I)
S110:步驟(J)
〔圖1〕係為實施例1之鈣鈦礦太陽能模組的剖面示意圖；〔圖2〕係為實施例1之鈣鈦礦太陽能模組的俯視示意圖；〔圖3〕係為實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法的流程圖；〔圖4〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(A)~步驟(C)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的剖面示意圖；〔圖5〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(A)~步驟(C)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的俯視示意圖；〔圖6〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(D)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的剖面示意圖；〔圖7〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(D)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的俯視示意圖；〔圖8〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(E)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的剖面示意圖；〔圖9〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(E)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的俯視示意圖； 〔圖10〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(F)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的剖面示意圖；〔圖11〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(F)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的俯視示意圖；〔圖12〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(G)~步驟(H)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的剖面示意圖；〔圖13〕係為經實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中的步驟(G)~步驟(H)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品的俯視示意圖；〔圖14〕係為比較例1之鈣鈦礦太陽能模組的剖面示意圖；以及〔圖15〕係為測試例1所測得的電流-電壓光電特性曲線。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。本發明也可藉由其他不同的具體實施例加以實施或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
除非文中另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之單數形式「一」及「該」包括複數含義。
除非文中另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之術語「或」包括「及/或」之含義。
實施例1(鈣鈦礦太陽能模組)：
如圖1及圖2所示，實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，包含：一透光基板11。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，亦包含：一透光導電膜12，其係設置於該透光基板11之上。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，亦包含：一第一載子傳輸膜13，其係設置於該透光導電膜12之上，其中，複數個第一溝槽131係自該第一載子傳輸膜13之上表面延伸至該透光基板11，且該等複數個第一溝槽131係將該透光導電膜12及該第一載子傳輸膜13分割成複數個區塊。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，亦包含：一鈣鈦礦膜14，其係設置於該第一載子傳輸膜13之上，且該鈣鈦礦膜14係透過該等複數個第一溝槽131延伸至該透光基板11。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，亦包含：一第二載子傳輸膜15，其係設置於該鈣鈦礦膜14之上，其中，複數個第二溝槽151係自該第二載子傳輸膜15之上表面延伸至該透光導電膜12，且該等複數個第二溝槽151係將該第一載子傳輸膜13、該鈣鈦礦膜14及該第二載子傳輸膜15分割成複數個區塊。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，亦包含：一電性連接膜16，其係設置於該第二載子傳輸膜15之上，且該電性連接膜16係透過該等複數個第二溝槽151延伸至該透光導電膜12，其中，該電性連接膜16係具有自該電性連接膜16之上表面延伸至該第二載子傳輸膜15的複數個第三溝槽161，且該等複數個第三溝槽161係將該電性連接膜16分割成複數個區塊。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，亦包含：一背板17，其係設置於該電性連接膜16之上，且該背板17係完全覆蓋該第一載子傳輸膜13、該鈣鈦礦膜14、該第二載子傳輸膜15以及該電性連接膜16。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10，亦包含：一阻隔層18，其係設置於該背板17之下表面的邊緣，且自該背板17之下表面延伸至該透光導電膜12，以將該第一載子傳輸膜13、該鈣鈦礦膜14、該第二載子傳輸膜15以及該電性連接膜16與外界隔離。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10中，至少部分該等複數個第一溝槽131、第二溝槽151及第三溝槽161係在一平行於該透光基板的水平方向D上依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列。如圖1所示，較佳地，該等複數個第一溝槽131、第二溝槽151及第三溝槽161係在一平行於該透光基板的水平方向D上重複地依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列，且於該水平方向D上之最左側及最右側之溝槽皆為第一溝槽，但本發明並不限於此。如圖1所示，較佳地，該電性連接膜16之右側端部係沿著該第二載子傳輸膜15、該鈣鈦礦膜14以及該第一載子傳輸膜13之側邊延伸至該透光導電膜12之上表面。
實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10中，該透光基板11係由玻璃所構成；該透光導電膜12係由氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)所構成；該第一載子傳輸膜13係由氧化鎳(nickel oxide,NiOx)所構成；該鈣鈦礦膜14係由甲脒鉛碘化物(formamidinium lead iodide,FAPbI3)所構成；該第二載子傳輸膜15係由碳60(C60)所構成；該電性連接膜16係由鋁(Al)所構成；以及該阻隔層18係由經固化的UV膠所構成，但本發明並不限於此，該透光基板11亦可由塑膠所構成，該透光導電膜12亦可由摻雜氟之氧化錫(florine-doped tin oxide,FTO)所構成，該第二載子傳輸膜15亦可由富勒烯衍生物(PC61BM)所構成，電性連接膜16亦可由銀(Ag)或金(Au)所構成。實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10的面積係為50mm×50mm的正方形，但本發明並不限於此。
相較於先前技術，實施例1之鈣鈦礦太陽能模組10中複數個第一溝槽131係自該第一載子傳輸膜13之上表面延伸至該透光基板11，並藉由該等複數個第一溝槽131將該透光導電膜12及該第一載子傳輸膜13分割成複數個區塊，藉此，可使該鈣鈦礦太陽能模組10中的複數個區塊以更為有效率的方式串接，進而提升該鈣鈦礦太陽能模組10的光電性能及穩定性。
實施例2(鈣鈦礦太陽能模組的製備方法)：
如圖3所示，實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法，包含：(A)取一透光基板，以真空鍍膜方式，於該透光基板之上形成一透光導電膜S101；(B)取一第一遮罩，將該第一遮罩緊靠該透光導電膜的上表面S102；(C)以真空鍍膜方式，於該透光導電膜之上形成一第一載子傳輸膜，隨後移除該第一遮罩S103；(D)以雷射切割方式，於該透光導電膜以及該第一載子傳輸膜中形成自該第一載子傳輸膜之上表面延伸至該透光基板的複數個第一溝槽S104；(E)取該第一遮罩，將該第一遮罩緊靠該透光導電膜的上表面，以真空鍍膜方式，於該第一載子傳輸膜之上形成一鈣鈦礦膜S105；(F)以真空鍍膜方式，於該鈣鈦礦膜之上形成一第二載子傳輸膜，隨後移除該第一遮罩S106；(G)取一第二遮罩，將該第二遮罩緊靠該第二載子傳輸膜的上表面S107；(H)以真空鍍膜方式，於該第二載子傳輸膜之上形成一電性連接膜，隨後移除該第二遮罩S108；(I)取一背板，將該背板設置於該電性連接膜之上S109；以及(J)於該背板之下表面的邊緣，設置一阻隔層S110。
上述步驟(B)中，該第一遮罩係具有複數個第一鏤空區域。
經上述步驟(A)~步驟(C)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品係如圖4及圖5所示，其中該透光導電膜12係形成於該透光基板11之上；該第一載 子傳輸膜13係形成於該透光導電膜12之上，該第一載子傳輸膜13係具有對應該第一遮罩的圖案，且該第一載子傳輸膜13係對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊。
經上述步驟(D)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品係如圖6及圖7所示，其中該等複數個第一溝槽131係將該透光導電膜12及該第一載子傳輸膜13分割成複數個區塊。
經上述步驟(E)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品係如圖8及圖9所示，其中該鈣鈦礦膜14係形成於該第一載子傳輸膜13之上，該鈣鈦礦膜14係具有對應該第一遮罩的圖案，且該鈣鈦礦膜14係對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊，且該鈣鈦礦膜14係透過該等複數個第一溝槽131延伸至該透光基板11。
經上述步驟(F)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品係如圖10及圖11所示，其中該第二載子傳輸膜15係形成於該鈣鈦礦膜14之上，該第二載子傳輸膜15係具有對應該第一遮罩的圖案，其中該第二載子傳輸膜15係對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊，其中該第一載子傳輸膜13、該鈣鈦礦膜14以及該第二載子傳輸膜15的複數個區塊之間係具有自該第二載子傳輸膜15之上表面延伸至該透光導電膜12的複數個第二溝槽151。
上述步驟(G)中，該第二遮罩係具有複數個第二鏤空區域。
經上述步驟(G)~步驟(H)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組半成品係如圖12及圖13所示，其中該電性連接膜16係具有對應該第二遮罩的圖案，且對應該等複數個第二鏤空區域分割成複數個區塊，且該電性連接膜16係透過該等複數個第二溝槽151延伸至該透光導電膜12，其中該電性連接膜16的複數個區塊 之間係具有自該電性連接膜16之上表面延伸至該第二載子傳輸膜15的複數個第三溝槽161。
經上述步驟(I)~步驟(J)後，所形成之鈣鈦礦太陽能模組係如圖1及圖2所示，其中該背板17係完全覆蓋該第一載子傳輸膜13、該鈣鈦礦膜14、該第二載子傳輸膜15以及該電性連接膜16；以及該阻隔層18係自該背板17之下表面延伸至該透光導電膜12，以將該第一載子傳輸膜13、該鈣鈦礦膜14、該第二載子傳輸膜15以及該電性連接膜16與外界隔離。
實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中，係藉由控制步驟(D)之雷射切割的位置，以及該第一遮罩及該第二遮罩的圖案，使至少部分該等複數個第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽係在一平行於該透光基板的水平方向D上依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列。
實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中，該透光基板係由玻璃所構成；該透光導電膜係由氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)所構成；該第一載子傳輸膜係由氧化鎳(nickel oxide,NiOx)所構成；該鈣鈦礦膜係由甲脒鉛碘化物(formamidinium lead iodide,FAPbI3)所構成；該第二載子傳輸膜係由碳60(C60)所構成；該電性連接膜係由鋁(Al)所構成；以及該阻隔層係由經固化的UV膠所構成，但本發明並不限於此，該透光基板亦可由塑膠所構成，該透光導電膜亦可由摻雜氟之氧化錫(florine-doped tin oxide,FTO)所構成，該第二載子傳輸膜亦可由富勒烯衍生物(PC61BM)所構成，電性連接膜亦可由銀(Ag)或金(Au)所構成。
實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法中，該步驟(E)包含：以真空鍍膜方式，通入一金屬鹵化物氣體以及一鈣鈦礦前驅物氣體，使該金屬鹵化物氣體與該鈣鈦礦前驅物氣體反應，以於該第一載子傳輸膜之上形成該鈣鈦 礦膜，其中該金屬鹵化物氣體係為碘化鉛(Lead(II)iodide,PbI2)氣體，該鈣鈦礦前驅物氣體係為甲脒氫碘酸(Formamidinium iodide,FAI)氣體，以於該第一載子傳輸膜之上形成甲脒鉛碘化物(formamidinium lead iodide,FAPbI3)膜，但本發明並不限於此。
上述之形成該鈣鈦礦膜的方法中，通入該金屬鹵化物氣體與該鈣鈦礦前驅物氣體的的先後次序並未特別限制。於一實施方式中，係同時通入該金屬鹵化物氣體以及該鈣鈦礦前驅物氣體，以形成該鈣鈦礦膜。於另一實施方式中，係先通入該金屬鹵化物氣體，以於該第一載子傳輸膜之上形成一金屬鹵化物膜(例如：PbI2膜)，隨後再通入該鈣鈦礦前驅物氣體(例如：FAI氣體)，使該鈣鈦礦前驅物氣體與該金屬鹵化物膜反應，以形成該鈣鈦礦膜。
實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法係應用該第一遮罩以及該第二遮罩來形成該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜，並藉由該第一遮罩以及該第二遮罩形成該等複數個第二溝槽以及該等複數個第三溝槽，使得僅該等複數個第一溝槽必需使用雷射切割方法，可減少雷射切割方法的使用次數，減少使用雷射切割方法不易精確掌握切割深度的問題，藉此有效地提升製備鈣鈦礦太陽能模組的效率，此外，實施例2之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法係完全使用真空鍍膜方法，可排除傳統溶液製程(solution process)使用毒性有機溶劑之問題。
比較例1(鈣鈦礦太陽能模組)
如圖14所示，比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，包含：一透光基板21。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，亦包含：一透光導電膜22，其係設置於該透光基板21之上，其中複數個第一溝槽221係自該透光導電膜22之上表面延伸至該透光基板21，且該等複數個第一溝槽221係將該透光導電膜22分割成複數個區塊。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，亦包含：一第一載子傳輸膜23，其係設置於該透光導電膜22之上，且該第一載子傳輸膜23係透過該等複數個第一溝槽221延伸至該透光基板21。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，亦包含：一鈣鈦礦膜24，其係設置於該第一載子傳輸膜23之上。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，亦包含：一第二載子傳輸膜25，其係設置於該鈣鈦礦膜24之上，其中，複數個第二溝槽251係自該第二載子傳輸膜25之上表面延伸至該透光導電膜22，且該等複數個第二溝槽251係將該第一載子傳輸膜23、該鈣鈦礦膜24及該第二載子傳輸膜25分割成複數個區塊。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，亦包含：一電性連接膜26，其係設置於該第二載子傳輸膜25之上，且該電性連接膜26係透過該等複數個第二溝槽251延伸至該透光導電膜22，其中，該電性連接膜26係具有自該電性連接膜26之上表面延伸至該第二載子傳輸膜25的複數個第三溝槽261，且該等複數個第三溝槽261係將該電性連接膜26分割成複數個區塊。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，亦包含：一背板27，其係設置於該電性連接膜26之上，且該背板27係完全覆蓋該第一載子傳輸膜23、該鈣鈦礦膜24、該第二載子傳輸膜25以及該電性連接膜26。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20，亦包含：一阻隔層28，其係設置於該背板27之下表面的邊緣，且自該背板27之下表面延伸至該透光導電膜22，以將該第一載子傳輸膜23、該鈣鈦礦膜24、該第二載子傳輸膜25以及該電性連接膜26與外界隔離。
比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20中，該等複數個第一溝槽221、第二溝槽251及第三溝槽261係在一平行於該透光基板的水平方向D’上重複地依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列。
與實施例1相同地，比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20中，該透光基板21係由玻璃所構成；該透光導電膜22係由氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)所構成；該第一載子傳輸膜23係由氧化鎳(nickel oxide,NiOx)所構成；該鈣鈦礦膜24係由甲脒鉛碘化物(formamidinium lead iodide,FAPbI3)所構成；該第二載子傳輸膜25係由碳60(C60)所構成；該電性連接膜26係由鋁(Al)所構成；以及該阻隔層28係由經固化的UV膠所構成。與實施例1相同地，比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20的面積係為50mm×50mm的正方形。
相較於實施例1，比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20中的該等複數個第一溝槽221係自該透光導電膜22之上表面延伸至該透光基板21，並非自該第一載子傳輸膜23之上表面延伸至該透光基板21。因此，相較於實施例1，比較例1之鈣鈦礦太陽能模組20中，該等複數個第一溝槽221僅將該透光導電膜22分割成複數個區塊，但並未將該第一載子傳輸膜13分割成複數個區塊。
測試例1
分別取實施例1及比較例1之鈣鈦礦太陽能模組，於100mW/cm2的照光量測條件下，測試其電流-電壓光電特性曲線，其測試結果係如圖15所示。
根據圖15之電流-電壓光電特性曲線，可分別獲得如下列表1所示之實施例1及比較例1之鈣鈦礦太陽能模組的最大輸出功率(Pmax)以及光電轉換效率(PCE)。
Figure 110123156-A0305-02-0018-1
如表1所示，實施例1之鈣鈦礦太陽能模組藉由該等複數個第一溝槽將該透光導電膜及該第一載子傳輸膜分割成複數個區塊，藉此，可使實施例1之鈣鈦礦太陽能模組中的複數個區塊以更為有效率的方式串接，因此相較於比較例1具有較高的最大輸出功率(Pmax)及光電轉換效率(PCE)。
綜合上述，相較於先前技術，本發明之鈣鈦礦太陽能模組，可使該鈣鈦礦太陽能模組中的複數個區塊以更為有效率的方式串接，進而提升該鈣鈦礦太陽能模組的光電性能及穩定性；且本發明之鈣鈦礦太陽能模組的製備方法，可有效地提升製備鈣鈦礦太陽能模組的效率，且可排除傳統溶液製程使用毒性有機溶劑之問題。
上述實施例僅例示性說明本發明之鈣鈦礦太陽能模組及其製備方法，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所載。
10:鈣鈦礦太陽能模組
11:透光基板
12:透光導電膜
13:第一載子傳輸膜
14:鈣鈦礦膜
15:第二載子傳輸膜
16:電性連接膜
17:背板
18:阻隔層
131:第一溝槽
151:第二溝槽
161:第三溝槽
D:水平方向

Claims (10)

  1. 一種鈣鈦礦太陽能模組，包含：一透光基板；一透光導電膜，其係設置於該透光基板之上；一第一載子傳輸膜，其係設置於該透光導電膜之上，其中，複數個第一溝槽係自該第一載子傳輸膜之上表面延伸至該透光基板，且該等複數個第一溝槽係將該透光導電膜及該第一載子傳輸膜分割成複數個區塊；一鈣鈦礦膜，其係設置於該第一載子傳輸膜之上，且該鈣鈦礦膜係透過該等複數個第一溝槽延伸至該透光基板；一第二載子傳輸膜，其係設置於該鈣鈦礦膜之上，其中，複數個第二溝槽係自該第二載子傳輸膜之上表面延伸至該透光導電膜，且該等複數個第二溝槽係將該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜及該第二載子傳輸膜分割成複數個區塊；一電性連接膜，其係設置於該第二載子傳輸膜之上，且該電性連接膜係透過該等複數個第二溝槽延伸至該透光導電膜，其中，該電性連接膜係具有自該電性連接膜之上表面延伸至該第二載子傳輸膜的複數個第三溝槽，且該等複數個第三溝槽係將該電性連接膜分割成複數個區塊；一背板，其係設置於該電性連接膜之上，且該背板係完全覆蓋該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜；以及一阻隔層，其係設置於該背板之下表面的邊緣，且自該背板之下表面延伸至該透光導電膜，以將該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜與外界隔離； 其中，至少部分該等複數個第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽係在一平行於該透光基板的水平方向上依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列。
  2. 如請求項1所述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該透光基板係由玻璃或塑膠所構成。
  3. 如請求項1所述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該透光導電膜係由氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)或摻雜氟之氧化錫(florine-doped tin oxide,FTO)所構成。
  4. 如請求項1所述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該第一載子傳輸膜係由氧化鎳(nickel oxide,NiOx)所構成。
  5. 如請求項1所述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該鈣鈦礦膜係由甲脒鉛碘化物(formamidinium lead iodide,FAPbI3)所構成。
  6. 如請求項1所述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該第二載子傳輸膜係由碳60(C60)或富勒烯衍生物(PC61BM)所構成。
  7. 如請求項1所述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該電性連接膜係由鋁(Al)、銀(Ag)或金(Au)所構成。
  8. 如請求項1所述之鈣鈦礦太陽能模組，其中該阻隔層係由經固化的UV膠所構成。
  9. 一種鈣鈦礦太陽能模組的製備方法，包含：(A)取一透光基板，以真空鍍膜方式，於該透光基板之上形成一透光導電膜；(B)取一第一遮罩，將該第一遮罩緊靠該透光導電膜的上表面，其中該第一遮罩係具有複數個第一鏤空區域； (C)以真空鍍膜方式，於該透光導電膜之上形成一第一載子傳輸膜，隨後移除該第一遮罩，其中該第一載子傳輸膜係具有對應該第一遮罩的圖案，且對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊；(D)以雷射切割方式，於該透光導電膜以及該第一載子傳輸膜中形成自該第一載子傳輸膜之上表面延伸至該透光基板的複數個第一溝槽，且該等複數個第一溝槽係將該透光導電膜及該第一載子傳輸膜分割成複數個區塊；(E)取該第一遮罩，將該第一遮罩緊靠該透光導電膜的上表面，以真空鍍膜方式，於該第一載子傳輸膜之上形成一鈣鈦礦膜，其中該鈣鈦礦膜係具有對應該第一遮罩的圖案，且對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊，且該鈣鈦礦膜係透過該等複數個第一溝槽延伸至該透光基板；(F)以真空鍍膜方式，於該鈣鈦礦膜之上形成一第二載子傳輸膜，隨後移除該第一遮罩，其中該第二載子傳輸膜係具有對應該第一遮罩的圖案，且對應該等複數個第一鏤空區域分割成複數個區塊，其中該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜以及該第二載子傳輸膜的複數個區塊之間係具有自該第二載子傳輸膜之上表面延伸至該透光導電膜的複數個第二溝槽；(G)取一第二遮罩，將該第二遮罩緊靠該第二載子傳輸膜的上表面，其中該第二遮罩係具有複數個第二鏤空區域；(H)以真空鍍膜方式，於該第二載子傳輸膜之上形成一電性連接膜，隨後移除該第二遮罩，其中該電性連接膜係具有對應該第二遮罩的圖案，且對應該等複數個第二鏤空區域分割成複數個區塊，且該電性連接膜係透過該等複數個第二溝槽延伸至該透光導電膜，其中該電性連接膜的複數個區塊之間 係具有自該電性連接膜之上表面延伸至該第二載子傳輸膜的複數個第三溝槽；(I)取一背板，將該背板設置於該電性連接膜之上，且該背板係完全覆蓋該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜；以及(J)於該背板之下表面的邊緣，設置一阻隔層，其係自該背板之下表面延伸至該透光導電膜，以將該第一載子傳輸膜、該鈣鈦礦膜、該第二載子傳輸膜以及該電性連接膜與外界隔離；其中，藉由控制步驟(D)之雷射切割的位置，以及該第一遮罩及該第二遮罩的圖案，使至少部分該等複數個第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽係在一平行於該透光基板的水平方向上依第一溝槽-第二溝槽-第三溝槽之順序排列。
  10. 如請求項9所述之製備方法，其中該步驟(E)包含：以真空鍍膜方式，通入一金屬鹵化物氣體以及一鈣鈦礦前驅物氣體，使該金屬鹵化物氣體與該鈣鈦礦前驅物氣體反應，以於該第一載子傳輸膜之上形成該鈣鈦礦膜。
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