第二章 結果與討論
2.6 元件性質
CPDT-co-TPADCN 所做出來的元件最佳表現為：Voc = 0.68 V, Jsc = 3.25 mA/cm2, FF = 0.43, PCE = 0.95%，其 J-V 曲線如 Figure 36 所示。此材料的吸收範 圍涵蓋可見光，對於吸收太陽光產生激子是很有利的，而且CPDT-co-TPADCN 的LUMO 位置高於 PC71BM (-3.8 eV) 的 LUMO 位置大於 0.3 eV，因此有利於激 子分離及電荷轉移，這一點從Jsc值就可以看得到。
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -20
-15 -10 -5 0 5 10 15 20
Current density (mA/cm2 )
Voltage (V)
Figure 36. J-V characteristics of the CPDT-co-TPADCN with the structure of ITO/
PEDOT:PSS/polymer:PC71BM (1:4, w/w)/Ca/Al.
CPDT-co-TPADTA 所做出來的元件最佳表現為：Voc = 0.7 V, Jsc = 3.07 mA/cm2, FF = 0.33, PCE = 0.84%，其 J-V 曲線如 Figure 37 所示。此材料的吸收範 圍涵蓋可見光，對於吸收太陽光產生激子是很有利的，而且 CPDT-co-TPADTA 的LUMO 位置高於 PC71BM LUMO 的位置大於 0.3 eV，因此有利於激子分離，
不過在Jsc及PCE 方面就不及 CPDT-co-TPADCN，這一點有可能是在 morphology 或是膜厚等等方面的問題，因而導致Jsc較小，造成PCE 比較差。
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Figure 37. J-V characteristics of the CPDT-co-TPADTA with the structure of ITO/
PEDOT:PSS/polymer:PC71BM (1:4, w/w)/Ca/Al.
CPDT-co-TPATCN 所做出來的元件最佳表現為：Voc = 0.58 V, Jsc = 1.26 mA/cm2, FF = 0.32, PCE = 0.22%，其 J-V 曲線如 Figure 38 所示。雖然此材料的吸 收範圍涵蓋可見光甚至接近近紅外光部分，但是 CPDT-co-TPADTA 的 LUMO 位置高於PC71BM LUMO 的位置不到 0.3 eV，大約 0.08 eV，而且相當接近，因 此非常不利於激子分離，所以即使此材料的吸光能力很好，可以產生很多激子，
但無法有效使激子分離產生載子，使得Jsc值很小，因此此材料的PCE 才會如此 低。
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -20
-15 -10 -5 0 5 10 15 20
Current density (mA/cm2 )
Voltage (V)
Figure 38. J-V characteristics of the CPDT-co-TPATCN with the structure of ITO/
PEDOT:PSS/polymer:PC71BM (1:4, w/w)/Ca/Al.
CPDT-co-FADCN 所做出來的元件最佳表現為：Voc = 0.8 V, Jsc = 2.3 mA/cm2, FF = 0.42, PCE = 0.78%，其 J-V 曲線如 Figure 39 所示。此材料的吸收範圍涵蓋 可見光，對於吸收太陽光產生激子是很有利的，而且CPDT-co-FADCN 的 LUMO 位置高於PC71BM LUMO 的位置大於 0.3 eV，因此有利於激子分離，但其 Jsc及 PCE 方面就不及CPDT-co-TPADCN，這一點有可能是在 morphology 或是膜厚方 面等等的問題，因而導致Jsc較小，造成PCE 比較差。
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -10
-5 0 5 10
Curren density (mA/cm2 )
Voltage (V)
Figure 39. J-V characteristics of the CPDT-co-FADCN with the structure of ITO/
PEDOT:PSS/polymer:PC71BM (1:4, w/w)/Ca/Al.
CPDT-co-FADTA 所做出來的元件最佳表現為：Voc = 0.82 V, Jsc = 2.78 mA/cm2, FF = 0.47, PCE = 1.07%，其 J-V 曲線如 Figure 40 所示。此材料的吸收範 圍涵蓋可見光，對於吸收太陽光產生激子是很有利的，雖然CPDT-co-FADTA 的 LUMO 位置高於 PC71BM LUMO 位置不到 0.3 eV，大約 0.28 eV，但相差不多，
因此還是有利於激子分離。除此之外，雖然其 Jsc值不及 CPDT-co-TPADCN，
但由於Voc值及FF 比CPDT-co-TPADCN 要來的好，因此其 PCE 值較好。
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 -10
-5 0 5 10
Current density(mA/cm2 )
Voltage (V)
Figure 40. J-V characteristics of the CPDT-co-FADTA with the structure of ITO/
PEDOT:PSS/polymer:PC71BM (1:4, w/w)/Ca/Al.
CPDT-co-FATCN 所做出來的元件最佳表現為：Voc = 0.7 V, Jsc = 1.17 mA/cm2, FF = 0.38, PCE = 0.31%，其 J-V 曲線如 Figure 41 所示。CPDT-co-FATCN 的 PCE 這麼低，其原因與CPDT-co-TPATCN 相同。雖然此材料的吸收範圍涵蓋可見光 甚至接近近紅外光部分，但是CPDT-co-FADTA 的 LUMO 與 PC71BM (-3.8 eV) LUMO 的差值小於 0.3 eV，而且相當接近，甚至低於 PC71BM 的 LUMO，因此 非常不利於激子分離，所以即使此材料的吸光能力很好，可以產生很多激子，但 無法有效使激子分離產生載子，使得Jsc值很小，所以此材料的PCE 才會如此低。
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Figure 41. J-V characteristics of the CPDT-co-FATCN with the structure of ITO/
PEDOT:PSS/polymer:PC71BM (1:4, w/w)/Ca/Al.
所有元件最佳表現性質整理成 Table 12 所示，從表中，我們可以看出來，在 Voc方面，fluorene 系列共軛高分子比起 TPA 系列共軛高分子都要來的大，這與 文獻報導的結果是一致的[52]，也與我們當初所預期的是一樣的；在PCE 方面，
CPDT-co-TPADCN 與 CPDT-co-FADCN 之外，fluorene 系列的共軛高分子材料 都比TPA 系列共軛高分子要來的好，這可能是 fluorene 系列 donor 的推電子能力 比較好，有利於電子轉移，而CPDT-co-TPADCN 與 CPDT-co-FADCN 卻出現相 反的結果，這可能是來自於其morphology 或是膜厚等等方面的影響，同樣地，
這樣的情形也發生在CPDT-co-TPADCN 以及 CPDT-co-TPADTA 上，DTA 的拉
電子能力要優於DCN，但是在效率方面卻看不到我們所預期的結果，這可能也
是來自上述的原因。
從所有結果看來，我們得到以下結論：共軛高分子側鏈上 acceptor 的拉電子 強度並不是愈強愈好，當拉電子強度太強的時候，可能造成激子無法有效分離，
然後導致電子無法轉移至n 型材料上，因此即使共軛高分子材料的吸收有多好，
能隙有多低，若無法達到有效的激子分離及電荷轉移，也都是沒有用，元件效率 也都不會太好。
Table 12. Photovoltaic Performance of the Polymers Measured under the Illumination of Simulated AM 1.5 G Conditions (100 mW/cm2)
Polymer Hole