元件製作流程

3.3-1 ITO 玻璃基板的圖樣化(pattern)：

首先用玻璃清潔劑(Detergent)與丙酮清洗 ITO 玻璃基板，之後先將清洗過的玻璃基 板置入充滿DI water 的燒杯中進行超音波震盪，最後再將 ITO 玻璃表面稍微吹乾並放置 在加熱板上烤乾。將烤乾的ITO 玻璃放置室溫冷卻後，利用旋轉塗佈方式將正型光阻均 勻塗佈在基板表面，接著置於加熱板上，以90 ℃烘烤 40～50 秒，使光阻硬化附著於基 板表面上。接著進行曝光，將所需圖樣之光罩與ITO 玻璃準確地對位，利用紫外曝光機 進行曝光，曝光完成後之ITO 玻璃放入顯影液中進行顯影，將經曝光區域的光阻藉由顯 影液去除，完成後即可用DI water 沖洗乾淨並利用鹽酸(HCl)進行蝕刻，將不需要的 ITO 區域利用 HCl 蝕刻掉，最後在把蝕刻完成定義圖樣的 ITO 玻璃用丙酮將表面之光阻去 除即可，本實驗所使用ITO 玻璃圖樣化的步驟如圖 3-7 所示。

圖3-7 ITO 玻璃基板圖樣化(pattern)的六大步驟：旋轉塗佈光阻、光罩對位、曝光、顯 影、蝕刻、去光阻。

3.3-2 ITO 基板清洗及旋轉塗佈 PEDOT：PSS：

為了避免ITO 基板上有灰塵，首先利用氮氣槍將 ITO 基板上的可見灰塵去除，接 著使用玻璃清潔劑(Detergent)去除玻璃表面殘存的油脂，以 DI water 沖洗乾淨，接著再 放入充滿丙酮的燒杯進行超音波震盪，隨後再以異丙醇及DI water 進行震盪，最後再將 ITO 玻璃表面用氮氣槍吹乾並置入烘箱去除基板表面殘留的水分。接著在旋轉塗佈 PEDOT：PSS 前，先將清洗後的 ITO 基板置於 UV-Ozone 臭氧產生機中進行表面處理 15 分鐘，這個步驟可以清除殘存於基板表面的有機污染物、提高 ITO 功函數以降低有 機主動層材料 HOMO 與陽極間能障差，此外，增加了 ITO 表面的親水性以利於 PEDOT:PSS 附著[39]。表面處理後，導電高分子 PEDOT:PSS 以轉速 4000 rpm 旋轉塗佈 後，置於120 ℃的 Hot Plate 進行一小時烘烤成膜。

3.3-4 熱蒸鍍中間電極與小分子層

熱處理後的基板穩固地放在特定圖樣的shadow mask，接著移至熱蒸鍍機的真空腔 體內，利用冷凍幫浦將真空度抽至 3×10^-6 torr以下即可開始蒸鍍介面層及中間電極，

利用熱蒸鍍(thermal evaporation)的方式，在高分子主動層上沈積一層Cs2CO3(約0.5 nm) 為介面層，Cs2CO3是很好的電子注入材料，能幫助高分子層電子注入到中間電極，再蒸 鍍約1.5 nm的銀為中間電極，使得上下兩層元件所產生的電子與電洞能在此層再結合，

接著再蒸鍍3 nm的MoO3作為與小分子層的介面層，MoO3是很好的電洞注入材料，可幫 助小分子主動層的電洞注入。而小分子主動層的材料包含以Pentacene(約 45 nm)作為p-型donor材料[41]，以C60(約30 nm)作為n-型acceptor材料[18]，最後在沈積上一層BCP(約 10 nm)作為excitons阻擋層及小分子層的保護層，避免在蒸鍍陰極金屬時對以蒸鍍好的

(a)

(b)

圖3-8 (a)有機疊層式太陽能電池的元件結構圖及各層厚度 (b)主動層的能階圖[19,40]

圖3-9 有機疊層式太陽能電池元件製作步驟。