第三章 實驗架構
3.2 元件製作流程
(1) ITO 玻璃基板的圖樣化(pattern)：
ㄧ開始先將買來的 ITO 玻璃基板清洗乾淨，利用玻璃清潔劑(detergent) 與丙酮(Aceton)搓洗基板表面，再利用去離子水(DI water)將 ITO 基板沖洗 乾淨，之後利用高壓氮氣槍，將ITO 玻璃基板的水漬吹乾，而後放上加熱 板加以烘烤去除殘餘的水分。將烘烤乾的ITO 基板放置在室溫中冷卻後，
利用旋轉塗佈的方式將正型光阻均勻塗佈在ITO 玻璃基板上，接著至於加 熱板上，以100 ℃烘烤大約一分鐘，將上面所塗佈的正型光阻烤乾，形成 一個薄膜覆蓋在基板的表面上。再將所需要的圖樣之光罩和ITO 玻璃基板 準確的對位之後，放入紫外光曝光機進行曝光，曝光完成之後，再將 ITO 玻璃基板放入顯影液，以去除曝光後的光阻，待顯影液將ITO 基板上所不 需要的光阻去除乾淨後，再利用DI water 將基板表面沖洗乾淨，之後再放 入鹽酸(HCl)中，將無覆蓋到光阻的 ITO 薄膜給蝕刻掉，待蝕刻掉保留剩 下我們所需要的ITO 圖樣之後，用 DI water 將其板沖洗乾淨之後，再利用 丙酮將剩下覆蓋在ITO 基板上圖樣的光阻給去除，本實驗所進行的流程簡 易圖，以及ITO pattern 的圖樣如圖 3-7。
圖 3- 7 pattern 流程簡易圖以及 pattern 後的圖樣
(2) ITO 基板清洗：
首先利用高壓氮氣槍將蝕刻處理圖樣化後的 ITO 玻璃基板表面的可見 灰塵吹落乾淨，接著使用玻璃清潔劑(detergent)搓洗去除玻璃表面殘存的油 脂以及髒污，再用DI water 將表面沖洗乾淨之後，放入特製的鐵氟龍盛裝 容器，置入超音波震盪器依序以去離子水(DI water)、丙酮(Aceton)以及異 丙醇(IPA)進行震盪，最後將 ITO 玻璃基板表面用高壓氮氣槍吹乾後，置入 烘箱中烘烤去除殘餘的水分以及有機溶劑。圖3-8 為其簡易示意圖。
圖 3- 8 清洗 ITO 玻璃基板簡易示意圖
(3) 旋轉塗佈 Cs2CO3：
首先將 Cs2CO3調配成0.2 wt %( 2 mg/ 1 ml)的溶液，溶解在乙二醇單 乙醚(2-ethoxyethanol)中，放置於加熱板上以 40 ℃攪拌超過 24 小時。清洗 過後的ITO 玻璃基板，放置在 100 ℃的烘箱超過 12 小時，之後拿出等室 溫冷卻以後，將Cs2CO3 溶液以轉速2000 rpm 旋轉塗佈成膜後，置於 140 ℃ 上的加熱板進行15 分鐘的烘烤至乾。圖 3-9 為其簡易示意圖。
圖 3- 9 旋轉塗佈 Cs2CO3簡易示意圖
(4) 旋轉塗佈有機感光層(P3HT: PCBM blending layer)：
先將P3HT、PCBM 以 1：1 之重量比的粉末秤重好之後放入容器中，
置入手套箱內(手套箱內充滿氮氣惰性氣體，其水和氧氣的含量都低於 2 p.p.m 以 下 ) ， 接 著 以 濃 度 為 2 wt %(20 mg/ml) 溶 於 1 ml 的 1,2-dichlorobenzene(1,2 鄰二氯苯)中，並利用加熱攪拌器以 40 ℃攪拌 24 小時以上。當有機主動層材料溶解完成後，以轉速600 rpm 將主動層混合 材料旋轉塗佈於 Cs2CO3 薄膜的表面後，立刻置於塑膠培養皿中以降低溶 劑揮發速率，此步驟為溶劑退火處理[41, 42]。最後在基板移入真空蒸鍍機前 以110 ℃於加熱板上熱退火處理 15 分鐘[43]。下圖圖3-10 為其塗佈主動層 的簡易示意圖。
圖 3- 10 coating 有機材料主動層簡易示意圖
(5) 熱蒸鍍陽極金屬與元件封裝：
熱處理後的基板確實地放入特定圖樣之shadow mask 並移至熱蒸鍍的 真空腔體內，利用油氣擴散幫浦將真空度抽至6×10-6 torr 以下即可開始蒸 鍍陽極材料MoO3、Al、Au。蒸鍍速率分別維持在 0.3～0.4 Å/s、0.3 Å /s、
1 Å /s，三氧化鉬厚度為 5 nm，鋁厚度為 1 nm，金的厚度為 10～30 nm，
元件主動區域面積為0.12 cm2，圖3-11 為元件蒸鍍製作過程及封裝過程示 意圖。熱蒸鍍完成後冷卻至室溫並在手套箱內進行元件封裝作業，封裝為 利用蓋玻片配合epoxy 來對太陽能電池主動區域封裝，利用 epoxy 吸收 UV 光會硬化的特性，使得主動區域被蓋玻片密封住以減少金屬與有機主動層 受到水、氧影響，保持元件在大氣環境下量測的穩定性，以及延長元件整 體的壽命。