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 PEDOT:PSS：

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，先將 ITO 玻璃基板進行表面處理，將其板置入 UV-Ozone 臭氧產生機中進行表面處理 15 分鐘，此步驟將可以清除殘存於 基板表面的有機污染物、提高ITO 功函數用以降低有機主動層材料 HOMO 與陽極(anode)間能位障差。此外還可以增加 ITO 薄膜表面的親水性，以 利於水溶性的PEDOT:PSS 附著。表面處理過後，導電高分子 PEDOT:PSS 以轉速4000rpm 旋轉塗佈成膜後，置於 120℃上的加熱板進行一小時的烘 烤至乾。下圖圖3-9 為其簡易示意圖。

圖3- 9 coating PEDOT:PSS 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 C.C 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PEDOT:PSS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coating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) 熱蒸鍍陰極金屬與元件封裝：

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 鍍陰極材料LiF、Al、Ag。蒸鍍速率分別維持在 0.1～0.2 Angstrom per second、0.3 A°/s、1 A°/s，氟化鋰厚度 0.5 nm，鋁厚度 1.5 nm，銀或金的 厚度為10～100 nm，元件主動區域面積為 0.12 cm²，下圖圖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。

圖3- 11 元件蒸鍍製作過程及封裝過程示意圖