熱門專利組合—有機太陽能電池OPV專利組合

 

刊登日期:2019/7/5
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■ 有機太陽能電池材料技術
有機太陽能電池(Organic Solar Cell; OPV)的應用上,其主動層材料必須是高遷移率的電子與電洞傳輸材料,否則光激或電激生成之電荷會經由複合而消散,而降低有機太陽能電池的光電轉換效率。而於光吸收的部分,如能有效的增加材料的太陽光譜吸收能力,配合材料高載子遷移速度的話,將有機會使有機太陽能電池效率有突破性發展。本專利組合發展各種聚吩衍生物,可有效提升光電元件的效能。
專利組合技術特色
① 提供具備共平面基團之可溶性聚吩衍生物,該共平面基團可以增加分子間的共軛程度,以幫助分子間的π-π作用力,進而提升材料的載子遷移率。
② 開發聚吩衍生物,可摻雜例如氯化鐵(FeCl3)或碘(I2)的氧化劑或質子酸,以提高導電度,作為抗靜電塗佈或導電膜的應用。亦可與多種常見的高分子例如俗稱壓克力的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)進行混摻,以增強材料機械性質,提升成膜性。
③ 用於有機高分子太陽能電池之主動層的製造方法,將高分子團聯共聚物經自組裝後所形成的薄膜進行可分解鏈段的裂解反應,以製備出奈米級規則排整的導電高分子薄膜模板,此模板因具有高比表面積及方向一致性,當與N型材料混摻作為主動層材料時,能更有效地幫助電子電洞分離及電荷傳輸。

應用領域
有機薄膜電晶體(Organic Thin-Film Transistor; OTFT)、有機太陽能電池(OPV)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode; OLED)、光感測器

■ 有機太陽能電池元件技術
太陽能電池依材料不同可分為四種,分別為矽半導體、化合物半導體、有機半導體以及染料敏化太陽能電池。由於有機太陽能電池具有低成本、製程容易與可應用於軟性元件的優點,但窄的光譜吸收範圍與低的載子傳輸速度,是無法達到高光電轉換效率的致命傷。相較於太陽光譜範圍而言,小於650 nm光譜只涵蓋了30~40%的太陽光譜範圍(AM 1.5G);同時元件製作時受限於材料載子傳輸遷移率因素,元件厚度無法做的太厚,造成入射光的使用率降低,這些因素都直接影響了元件的光電轉換效率。本專利組合藉由元件結構的改變,增加太陽光譜吸收範圍,以提升有機太陽能電池光電轉換效率。
專利組合技術特色
① 搭配發明之可溶性聚吩衍生物作為光主動層,增加分子間的共軛程度以幫助分子間的π-π作用力,應用在串/並疊型太陽能電池結構時,可提升元件效率,提高電池之效能。
② 具有激發態分子內質子轉移(Excited State Intramolecular Proton Transfer)特性的染料分子,於吸收波長介於350~400 nm的紫外光後,分子結構發生異構化,而放出位於可見光區的長波長螢光,有效保護了主動層材料。而且此染料分子僅需摻雜少量,不會有阻礙電子/電洞傳遞的問題,可保護太陽能電池元件免受紫外光損害外,亦可兼顧光能的再轉換,有效提升電池效能,延長生命週期。

應用領域
軟性電子元件、印刷電子、顯示器

專利洽詢:材料與化工研究所智權加值推廣室
趙弘儒 電話:03-5913737 、E-mail: kevin_chao@itri.org.tw
康靜怡 電話:03-5916928 、E-mail: kang@itri.org.tw


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