穩定高效率軟板鈣鈦礦敏化太陽能電池用電洞傳輸層材料與製程之開發

研究計畫: 國家科學及技術委員會(原科技部) 國家科學及技術委員會學術補助

研究計畫-專案詳細資料

摘要

本計畫將著重於鈣鈦礦太陽能電池用之電洞傳輸材料層(HTM)與P 型材料的合成與製程開發,開發重點在於提出一個更適合鈣鈦礦太陽能電池使用之電洞傳輸材料層,藉由提升電洞傳輸材料層的導電性與載子傳導率,以及改善與鈣鈦礦層及上金屬電極層的能階與界面搭配性做完整探討,並進行與電池元件最適化調整。本計畫第一年首先將建構鈣鈦礦電池各層結構製程與組裝量測比較平台,以效率穩定大於10%做為比較基準依據,使數據比較更具客觀性。我們將著重在Carbazole-based 電洞傳輸材料的新結構合成並選擇不同尺度陽離子基團鹽類做為HTM 層的摻雜來源,探討結構與摻雜對HTM 層之載子傳導性影響,進一步嘗試導入系列結構之含碘離子液體(ionic liquid)進行碘摻雜比較,做為與鈣鈦礦層界面之間及元件內層間界面處理,降低層間阻抗以降低元件內部電阻(RS)提高電池效能的FF(填充因子)與光電轉換效率。本計畫第二年將延伸探討高分子與無機材料HTM 的研究與元件搭配性。由於高分子與無機材料具有較小分子環境穩定的特色,因此開發對製程與使用穩定性較高的HTM 為第二年的重點之一。高分子HTM 則以PEDOT 與ProDOT 系列結構為開發重點,本計畫將會探討鍍膜方法、成膜性能階與光吸收範圍及摻雜對於HTM 之載子傳導性與電池元件效能間作關聯性探討。無機材料方面將以開發MoO3、MoS2、CuSCN 的濕式製程並以金屬摻雜做為切入點,搭配碳材衍生物(C60, PCBM, graphene等)以提高薄膜導電性,並控制成膜時的表面結構,增加與HTM 上下層之接觸面積與特性。本計畫第三年將進行電池封裝材料與封裝方法的探討,並結合其他子計畫所開發之最佳鈣鈦礦層與軟性基板進行鈣鈦礦太陽電池元件分析與最適化探討。利用交流阻抗分析儀(EIS)分析電池界面電容與阻抗特性以及利用雷射暫態分析元件內載子壽命等基礎特性,並且針對電池各材料與製程間最佳化作調整與探討,以得到最佳化電池表現,預計本計畫完成後鈣鈦礦太陽電池光電效率可達>15%。

Project IDs

系統編號:PB10408-5750
原計畫編號:MOST104-2221-E182-073
狀態已完成
有效的開始/結束日期01/08/1531/07/16

Keywords

  • 能源工程
  • 鈣鈦礦敏化太陽能電池
  • 電洞傳輸層材料
  • 高光電轉換效率
  • 電池封裝材料與方法
  • 軟板低溫製程

指紋

探索此研究計畫-專案觸及的研究主題。這些標籤是根據基礎獎勵/補助款而產生。共同形成了獨特的指紋。