中間電極銀的厚度對 tandem cell 的影響

在前一小節，我們成功地疊接兩單一高分子與小分子元件，並且也發現到電流匹配 對於疊層式元件有很大的影響，在這一小節我們討論不同的中間電極銀的厚度是否會對 於整體疊層式元件有影響。由圖 4-8 可以發現當我們把銀的厚度從 45 Å 逐漸降低到 7 Å，疊層式元件的短路電流(Jsc)從 2.79 mA 逐漸增加到 3.68 mA，並且開路電壓(Voc) 從1.15 V 逐漸增加到 1.21 V，而整體的元件效率也從 1.4 %逐漸增加到 1.8 %，但是當銀 厚度降為0 Å 時，我們發現 Voc 從 1.21 V 下降至 0.65 V 並且 Jsc 從 3.68 mA 下降至 3.03 mA，推測是因為當上下兩層元件沒有中間電極連接，下層所產生的電子與上層所產生 的電洞在中間電極沒有銀提供電子電洞再結合的區域(charge recombination zone)，因此 導致上下兩層元件不能有效的連結，使得疊層式元件的Voc 只有 0.65 V，並非上下單層 元件Voc 的疊加。

圖4-8 及疊層式元件在不同中間電極銀的厚度( 0, 7, 15, 30, 45 Å )在標準太陽能模擬光 (AM 1.5G)照射下的電流-電壓(J-V)特性曲線圖

並且經由量測串聯電阻(Rs)與不同銀厚度的疊層式元件的關係可以發現，整體的串

圖4-9 在高分子主動層MEH-PPV：PCBM與介面層Cs2CO3(5 Å)上沈積不同厚度的銀的 AFM圖( 3×3 μm)

圖4-10 不同中間電極銀厚度在可見光範圍下的穿透度與波長關係圖

由上述的討論可以得知，越薄的中間電極銀具有越高的穿透度，能使上層元件可以 吸收更多透過高分子層與中間電極後的太陽光，以增加小分子元件的效能，進而增加整 體疊層式元件的效率。因此，我們藉由量測不同中間電極銀厚度的疊層式元件的IPCE(圖 4-11)來觀察是否因為較薄的銀具有較高的穿透度，使得小分子層因獲得較大的光強而 增加小分子層的效能，使疊層式元件的整體效能更好。首先，由4.2 節的討論可以得知 高分子主動層MEH-PPV：PCBM 的吸收光譜主要在 550 nm以下的短波長波段(圖 4-7)，

而小分子主動層Pentacene/C60在 550 nm以上的長波長波段有不錯的吸收能力，且由圖 4-11 可以觀察到單一小分子元件在可見光較長波段(550~680 nm)，其光子轉換為電子的 效率較佳，而我們可以發現當我們降低疊層式元件的中間電極銀厚度時，其在可見光較 長波段(550~680 nm)的光子轉換電子效率也隨之增加，証明因越薄的銀具有較高的穿透 度，使增加小分子層所能吸收的光強度，而增加疊層式元件在可見光長波段的吸收，因 此使疊層式元件的整體表現更好。另外，在銀厚度降至15 Å與 7 Å時，其IPCE幾乎相同，

這是因為其銀的穿透度已都超過80 %，小分子層所能產生的效能已足於匹配高分子層，

故可以從不論是電性上的表現或是IPCE的表現都可以觀察到整體疊層式元件已達到最 佳的效果。

圖 4-11 不同中間電極銀厚度的疊層式元件(圖形實心部分)與單一小分子元件(圖形空 心部份)的光子轉換電子效率(IPCE)與波長關係圖。