從2009 eMRS Spring Meeting 看太陽光電及TCO的應用發展

 

刊登日期:2009/7/20
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2009 eMRS Spring Meeting於2009年6月8~12日在法國的斯特拉斯堡(Strasbourg)舉行,參加者來自60個國家的,共19個Symposia,3400篇論文,當然主要的作者都是歐洲人,美國人很少。亞洲的部份,韓國是其大宗,其次才是日本人。由於討論的技術範圍龐大,故本次參與的場次僅限於: P: Protective coatings and thin films;F: Advances in transparent electronics: from materials to devices,以及A: Mesoscopic Dye Sensitized and Organic Heterojunction Solar Cells等三個Symposia及其Poster展示場中穿插參與。本文將介紹部份關於太陽光電及TCO的應用發展現況。

1. “Plastic” solar cells: Self-assembly of bulk heterojunction nano-materials by spontaneous phase separation. ~Alan J. Heeger, University of California, Santa Barbra

本篇講者為著名的諾貝爾獎得主。投影片的內容與去年在MRS Fall的內容無異。首先介紹Polymer太陽能電池的概念,是藉由Polymer半導體(donor)吸收光能,將電子傳給PCBM(acceptor)。兩種材料混合的Heterojunction藉由兩極金屬電極的功函數來提升電荷分離的效率。

 

在Voc的部份,藉由新合成的deep HOMO polymer,可以有效的將原本P3HT的0.6V提升至0.9V。其中的PCDTBT材料組成的元件可以提昇Power efficiency至6%(藉由TiO2的Optical spacer及Hole blocker層)。

F3-1: Properties of TiO2 based transparent conducting oxide  ~Taro Hitosugi, University of Tokyo, Japan
本篇利用TiO2 doping Nb來製作TCO,在Nb為0.06的時候,有最佳的導電性。與傳統的ITO, IZO, AZO等系統不同,TiO2系列的TCO為過渡金屬為主的系統。這樣的材料,其carrier density比傳統的ITO高,且mobility比傳統的ITO低,依據公式,其主要的光學吸收峰值應該會往可見光偏移(波長變短,藍移),但是由於TiO2系列的介電係數很大,所以使得吸收波長在實際上,並沒有接近可見光區段,使得這樣的材料還保有一定的透明性。目前濺鍍的膜層約可以達到6.5×10-4Ωcm,不過看起來穿透度並沒有很好。

F5-6: Characteristics of ITO-ZnO composition spred thin films synthesized using combinational sputtering system.
~Tae-Won Kim, KITECH, Korea.

本篇的主要動機是降低TCO導電層中的In含量,並且藉由ZnO含量的提升來提升其功函數,以符合OLED的需求。使用的方法是兩種濺鍍源的組合合成方式。結果顯示,a-ITZO可以節省約40%的In含量,並維持阻值在-----本文節錄自材料世界網「材料最前線」專欄,更多資料請見下方附檔。

作者:廖鎔榆/工研院材化所


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