[发明专利]具图案化电极的有机太阳能电池

说明书

技术领域

本发明为有关一种太阳能电池，尤指一种有机太阳能电池。

背景技术

由于能源短缺与全球暖化是世界各国一直以来想要解决的重大议题，目前许多国家生产电力的方式大多以火力发电或是核能发电为主，然而火力发电即藉由燃烧石化燃料而产生电力的方式，不仅会产生许多种不同程度的污染排放物，所产生的二氧化碳与全球暖化的效应具有一定的关联，而核能发电所制造出的核废料如何安全的储存，以及所储存的地点一直是争议所在，尤其是核电厂在发生意外时，放射性物质对周遭环境生态所造成的影响，更是令人闻之色变，因此发展绿色的替代能源，如太阳能，风力发电、生质能、地热及海洋能等，已成为一种趋势，其中由于太阳能取之不尽、用之不竭，又不会有额外的废弃物及安全性极高，现已成各国能源发展的重点。

太阳能电池发展至今，以单晶硅与多晶硅太阳能电池为主流，不过随着科技的发展，有机太阳能电池的发展已受相当大的注意；虽然有机薄膜太阳能电池的转换效率仍有改善的空间，不过因其制程简单、成本低廉，且具有大面积制造及可挠的特性，使其成极具发展潜力的产业。因此，如何提升有机太阳能电池的转换效率，已成为国内外研究的重点方向。传统的有机太阳能电池，结构主要包含有一透明电极、一金属电极以及一设置于该透明电极及该金属电极之间的有机层，由于该有机层均匀混合了P型有机分子与N型有机分子，因此无法有效地将激子分离而产生电子及电洞，而在传递的过程中也容易发生电子及电洞的再结合，导致光电转换效率的降低，此外，有机分子对载子的传输能力比一般的半导体差，尤其是电子的传输能力更差，故为了解决上述的两个问题，有新的结构被提出并证明其效用。

于美国专利公开第20090133751号中，描述了一种有机太阳能电池，其中P型有机分子及N型有机分子各别形成一连续相(continuous phase)的载子传输层，且以纳米压印的方式形成一纳米图案化的界面于上述两有机分子传输层之间，此种结构有利载子的传输、分开，有效地提升有机太阳能电池的光电转换效能。

为使载子传输速率获得改善，由Chh-Wei Chu及Jing-Jong Shyue等人于Nanotechnology，2008，vol.19，255202中，提出另一种有机太阳能电池，其特征主要在于氧化铟锡电极与混合有机层之间，于氧化铟锡上成长了二氧化钛的纳米结构，有效增加与混合有机层之间的反应面积，再加上二氧化钛有好的电子传输特性，因而可将光致电子有效地导出，提升元件的光电转换效率。虽然二氧化钛的纳米结构，有效增加与混合有机层之间的反应面积，但金属氧化物电阻毕竟比金属高，而有电子传输能力提升有限的问题，且二氧化钛与电极之间为不同的材质，所形成的界面有可能会有载子传输上的损失。

发明内容

本发明的主要目的，在于改善有机太阳能电池的载子分隔与传输效率，以提升有机太阳能电池的光电转换效率。

经由以上可知，为达上述目的，本发明提供一种具图案化电极的有机太阳能电池，包含有：一第一电极层、一第二电极层以及一有机光电转换层。该第一电极层与该第二电极层相对设置，并分别具有彼此相对的一第一载子注入面及一第二载子注入面，该第一载子注入面形成有多个第一突起部；而该有机光电转换层设于该第一电极层与该第二电极层之间，该有机光电转换层具有分别与该第一载子注入面及该第二载子注入面相接合的一第一表面与一第二表面，且该第一表面顺应该第一突起部而与该第一载子注入面形成一具有多个波峰段及波谷段的第一载子供输界面。

藉由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

一、本发明直接于该第一电极层上形成多个第一突起部，增加该第一载子供输界面的面积，提升载子的传输效率。

二、该第一突起部由该第一电极层所延伸，两者之间并无界面存在，减少载子传输中的损失，达到提升光电转换效率的作用。

附图说明

图1，为本发明第一实施例的结构剖面示意图；

图2A-图2I，为本发明第一实施例的制作流程示意图；

图3，为本发明第二实施例的结构剖面示意图；

图4，为本发明第三实施例的结构剖面示意图；

图5，为本发明第四实施例的结构剖面示意图；

图6，为本发明第五实施例的结构剖面示意图；

图7，为本发明第六实施例的结构剖面示意图；

图8A-图8F，为本发明第七实施例的制作流程示意图。

具体实施方式