[发明专利]透明电极及其制作方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种透明电极，其特别有关于一种使用金属复合材料的透明电极，其于可见光区有较高的透光率，可用于透明的光电元件产品，如应用于建筑物的玻璃窗、落地窗、车窗及公共运输交通工具的玻璃上。

背景技术

透明导电薄膜(Transparent conductive film)是一种具有复合功能的光电薄膜，定义为在可见光范围内(波长380-760nm，1nm=10^-9m)具有平均约80%以上的穿透率，且其电阻率低于1×10^-3Ω-cm。透明导电薄膜从早期用于加热除雾，到了近代的光电产业，例如使用于各式平面显示器(Flat Panel Display，FPD)、触控式萤幕(Touch Panel)及建筑能源用透光玻璃等透光导电电极，同时也是太阳能电池(Solar Cell)的重要薄膜层。最常用的透明导电薄膜材料氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)，其性质优良已广泛用于平面显示器。

此外，随着绿建筑浪潮席卷全球，以光电板结合建筑材料的建筑整合太阳能电池(Building Integrated Photovoltaics，BIPV)，也在2000年之后，从建筑物外墙、遮阳板、屋檐雨庇，甚至是窗户，都可见到太阳能发电的足迹。目前应用在窗户上的穿透式(See-Through type)硅基太阳能电池制作方式有两种：一是利用激光移除部份会遮光的背金属电极与太阳电池面积，达到部份透光的效果，如美国专利第6858461号、第5254179号及第6858461号皆揭示利用激光选择性地去除不透明层的一些部份，调整等线之间的间距，以改变在一度空间中的光学透明度；另一个方法则是降低吸收层的厚度，针对不同材料的吸收层，控制其适合的厚度，借此修正穿透光谱，如中国台湾专利公开201115763号揭示，当吸收层材料为a-SiGe，厚度为100nm时，在可见光波长380nm~780nm的平均穿透率为26.8%。

相较于硅基太阳能电池，染料敏化太阳电池(Dye-sensitized solar cell, DSSC)具有半透明(Semitransparent)的特性，因此适合于建筑窗材的整合，同时作为遮阳、绝热及发电利用的功能，达到建筑物节能与产能的双重能源效益，极可能成为下一世代广泛应用的太阳能利用技术。

目前染料敏化太阳能电池中的相对电极，最好的是利用溅镀的方式在FTO玻璃上沉积0.2~2μm的白金薄膜。这种相对电极具有良好的催化效果、高导电度且具有光反射效果等优点，但却不可透光，若作为透明电极时，则影响其整体的可见光穿透率，使其无法有效应用于建筑物的玻璃窗、落地窗、车窗及公共运输交通工具的玻璃上。

为达透明的目的，在1997年，Papageorgiou等人于J. Electrochem. Soc.期刊提出“An Iodine/Triiodide Reduction Electrocatalyst for Aqueous and Organic Media”，利用白金热解法制备透明的相对电极。此种方式利用旋转涂布法将5mM的H₂PtCl₆ 异丙醇溶液涂布至透明导电基板上，然后再以380℃烧结30分钟还原成白金。利用此种方式制备相对电极所需的白金量相当少(约10-100μg·cm^-2)，有优异的催化特性，且其于可见光具有较高的穿透率(~80%)。

除了白金电极外，纳米碳管亦是最常被用来取代白金电极作为透明电极的材料。2003年，K. Imoto等人于Sol. Energy Mater. Sol. Cell期刊提出“High-performance carbon counter electrode for dye-sensitized solar cells”，即利用纳米碳管作为透明电极。由于纳米碳管薄膜具有高穿透率(~80%)，使其应用于染料敏化太阳能电池上可达到半透明的效果。然而，碳材料的催化特性及导电度仍是比白金差。

另外中国台湾专利公开案第201021222号，其标题为“太阳能电池的金属薄膜电极及其形成方法”，该专利揭示一种微影技术，经由穿透性孔洞阵列的工艺方法，借此提升金属薄膜电极的光穿透率。然而，其工艺技术较为复杂，生产成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种透明电极及其制作方法，并且能有效地消除现有的制备透明电极的缺点，并提供一简单、迅速的方法制作出于可见光区有高穿透率的相对电极，可降低白金使用量，并提高与其他材料的接触能力。