本實驗製備的有機太陽能電池元件，其有機反應層為P3HT/PCBM奈米 棒結構，且每根垂直排列的奈米棒間有50~100 nm寬度不等的間隙孔洞，當 鍍上Al電極時，Al金屬是否會鍍進間隙孔洞內，並包覆在每根奈米棒的周 圍，增加鋁電極與反應層的接觸面積。因此本實驗製備400 nm P3HT/PCBM 奈米棒結構之薄膜，將此薄膜鍍上Al電極，做SEM和EDS Al元素的分析。
圖5-15(a)顯示鍍上厚度為50 nm的Al金屬後，依然可以明顯看出每根奈米棒 間的間隙孔洞，表示Al金屬確實鍍進奈米棒彼此間的孔隙中，因為所製備 奈米棒的高度(400nm)遠大於所蒸鍍Al金屬的厚度(50 nm)，所以不會形成將 空隙填滿的現象；假若Al金屬無法鍍進孔隙中，則會在奈米棒結構上方沉 積成平面的鋁電極，SEM照片應該呈現出相當平整的形態。圖5-15(b)顯示 鍍上厚度為100 nm的Al金屬時，因為鋁電極的厚度較厚，使其間隙孔洞不 再那麼明顯，但每根奈米棒間之間隙仍隱約存在，顯示Al金屬確實鍍進每 根奈米棒彼此間的間隙中。
為了更加證實Al金屬確實鍍進孔洞間隙中，並包覆在每根奈米棒的外 圍，於是使用EDS做Al元素的分析，希望能夠得知Al金屬在奈米棒外圍的分 佈情形。圖5-16顯示EDS所做的奈米棒之側向剖面Al元素分析，首先利用line scanning的方式，鑑定奈米棒外圍Al元素分佈的相對含量，如圖5-16(a)所
示，右圖為含量趨勢圖，此含量趨勢之顯示，無法表示定量分析，只能顯 示奈米棒上層與底層Al元素的相對含量，從此圖可以發現，Al元素在奈米 棒上的縱深分佈區域約為200 nm，且分佈含量趨勢是由頂端區域向底端區 域減少，顯示Al金屬在蒸鍍的過程中，主要還是沉積在靠近奈米棒上層的 區域。圖5-16(b)顯示了EDS的mapping元素分析圖，左圖所框的區域是主要 偵測分析的區域，右圖所顯示藍色的點為代表偵測到Al元素之訊號，當藍 色點出現越多，代表偵測到越多Al元素的訊號，顯示有越高含量的Al元素 分布在此區域，從此圖可得知，縱深200 nm高度之前的Al元素含量，比縱 深200 nm之後的多，且藍色點平均地分布在奈米棒外圍，證明Al金屬確實 包覆在奈米棒的外圍，如圖5-17所示。增加更多Al電極與反應層接觸面積，
也因此增加更多電子的收集，以及減少電子在奈米棒中傳遞的距離，更能 有效地收集電子。希望因此能增進太陽能電池元件的光電轉換效率。
圖5-15 P3HT/PCBM奈米棒之薄膜蒸鍍Al電極後的SEM圖 (a)蒸鍍50 nm Al 金屬，(b)蒸鍍100 nm Al金屬，(c)蒸鍍50 nm Al金屬之側向剖面圖。
(a)
(b)
(c)
圖5-16 P3HT/PCBM奈米棒之側向剖面EDS元素分析圖 (a)line scanning之 Al元素分析圖，(b)mapping之Al元素分析圖。
圖5-17 顯示400 nm P3HT/PCBM奈米棒蒸鍍Al電極後的示意圖。
(a)
Al
PCBM rich region P3HT rich
region
(b)
200nm