太陽能電池之製造方法

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

106131252

專利證號

I 657862

專利獲證名稱

太陽能電池之製造方法

專利所屬機關 (申請機關)

國立中央大學

獲證日期

2019/05/01

技術說明

有機無機混合之鈣鈦礦材料被認為是最有可能之下世代的太陽能電池材料，而鈣鈦礦材料的結晶大小及覆蓋率對於元件的效能會有相當大的影響，本研究結合簡單、低成本及高產出的超音波噴塗技術(ultrasonic spray coating)來製備有機無機混合之鈣鈦礦材料(perovskite materials)作為主動層，並製作於經過蝕刻及利用旋轉塗佈法塗佈 PEDOT:PSS 之 ITO 玻璃基材之上，再利用真空蒸鍍碳60 及 BCP 分別作為電子傳輸層及電子萃取層，最後再利用熱蒸鍍銀作為電極，以製作照光面積為 0.1平方公分的鈣鈦礦太陽能電池元件。 第一部分採用一步法製程：利用不同的溶劑比例、前驅物之比例及熱退火的溫度、時間來處理此鈣鈦礦太陽能電池之主動層，以探討此些條件對於元件的效能及表面形貌之影響。經由選用最佳化參數所製作之元件，最高效率之元件可以達到光電轉換效率為11.3 %，開環電壓為0.78 V，短路電流密度為每平方公分19.7 mA，填充因子為73.6 %，且藉由分光光譜儀測得外部量子效率達到80 %。 第二部分採用全噴塗式二步法製程：通過控制碘化鉛的化學計量和濃度以控制主要鈣鈦礦層之厚度，而後再噴塗甲基胺碘可與先成膜之碘化鉛反應形成鈣鈦礦，之後控制退火溫度達到元件最適化的調整，該器件顯示出最高的功率轉換效率為10.1％，短路電流密度為每平方公分18.8 mA ，開環電壓為0.78V，填充因子為68.5％。通過使用超音波噴塗的方法證明了製備大規模化製程和低成本鈣鈦礦太陽能電池的潛力。 In this study we combine a simple, high throughput and low-cost ultrasonic spray coating process which can be compatible with the roll to roll fabrication process for the large scale production and mixing solvents method to fabricate the planar hetero-junction perovskite solar cell, with a device architecture ITO/PEDOT:PSS/Perovskite/C60/BCP. In the first part, by manipulating the stoichi-ometry and total concentration of precursors, mixing solvent ratio, post-annealing temperature and spray deposition parameters to optimize the perovskite active layer, the devices show the highest power conversion efficiency of 11.3 %, short-circuit current density of 19.7 mA cm-2, fill factor of 73.6 % and open circuit voltage of 0.78 V. In the second part, we use two-step spray coating method to fabricat the device shows the highest power conversion efficiency of 10.1 %, short-circuit current density of 18.8 mA cm-2, open circuit voltage of 0.78 V and fill factor of 68.5 %.

備註

本部(收文號1110013046)同意該校111年3月8日中大研產字第1111400280號函申請終止維護專利(國立中央大學)

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