鈣鈦礦太陽能電池製作流程

本研究之鈣鈦礦太陽能電池的製備流程如圖 3-3 所示，奈米銀線電極沉積完 成以及後處理之鈣鈦礦太陽能元件結構示意圖如圖 3-4 所示，所採用之實驗材料 如表 3-1 所列。

圖 3-3 鈣鈦礦太陽能電池的製備流程圖

基材蝕刻、切割與清洗

電子傳輸層調配、塗佈與燒結 鈣鈦礦調配、塗佈與燒結

電洞傳輸層調配與塗佈

奈米銀線電極沉積與後處理

圖 3-4 全溶液製程鈣鈦礦太陽能電池結構及其後處理示意圖

表 3-1 實驗材料

材料 純度 製造商 備註

無鹼玻璃 - Corning EAGLE XG

FTO 玻璃 - Pilkington TEC7

片電阻: 8 /square 穿透率: >80%

玻璃厚度: 2.2 mm

Titanium isopropoxide 97% Aldrich -

Lead(II) iodide 99% Acros Organics -

Mathylammonium iodide

>98% UniRegion -

Spiro-OMeTAD - Ruilong RLO-D1

Li-TFSI 99.95% Aldrich - 2-propanol <0.005% H2O Aldrich Dried

Acetonitrile 99.8% Aldrich Anhydrous

Dimethylformamide 99.8% Aldrich Anhydrous

Chlorobenzene 99.8% Aldrich Anhydrous

Hydrochloric acid 37% Fisher Scientific 2 M

Silver nanowire 99.9% Starek 1wt% in IPA

3.2.1 基材蝕刻、切割與清洗 基材蝕刻與切割

本研究所採用之基板為摻氟氧化錫 (Fluorine-doped tin oxide, FTO) 玻璃，為 透明導電薄膜的玻璃基板。我們向銓盛光科公司購入100 mm  100 mm 之 FTO 玻 璃，接著送至晶湛光電公司進行蝕刻4 條 2 mm  20 mm 且彼此間隔 2 mm 之條狀 FTO 於切割面積為 20 mm  20 mm 之玻璃上，如圖 3-5 與圖 3-6 所示。

圖 3-5 FTO 蝕刻圖案設計手稿 (斜線部分為 FTO)

圖 3-6 FTO 蝕刻圖案電腦繪製設計圖 (斜線部分為 FTO) 基材清洗

將實驗所需數量之切割好的20 mm  20 mm FTO 玻璃正面朝外放入鐵氟龍基 材清洗架並置於燒杯中，進行不同溶液之清洗步驟，首先倒入去離子水 (DI water) 以超音波震盪器震洗12 分鐘，之後接續更換成丙酮 (Acetone)、異丙醇 (Isopropanol) 溶液同樣震洗12 分鐘，震洗完成後將基材由鐵氟龍架取下以氮氣槍將殘餘溶液吹 乾並放入紫外光臭氧系統之腔體內，進行15 分鐘之洗淨處理製程。完成所有清洗 步驟後，將基材置於乾淨之結晶皿中，進行後續之製程步驟。

3.2.2 電子傳輸層調配、塗佈與燒結 電子傳輸層調配

本研究中所使用之電子傳輸層材料為二氧化鈦。首先準備經丙酮與異丙醇洗 淨之5 ml 樣品瓶與磁攪拌子，放入手套箱內以定量滴管 (pipet) 吸取 2530 ul 無水 異丙醇滴定入樣品瓶內，接著再加入184.5 l 的異丙醇鈦 (Titanium isopropoxide,

且置於電磁攪拌器上攪拌30 分鐘，完成二氧化鈦前驅溶液之配置。

事先準備好的定量滴管吸取 200 l 之無水氯苯 (Chlorobenzene) 作為反溶劑瞬間 17.5 l 之 Li-TFSI (Lithium bis(trifluoromethane)sulfonamide) 溶液於常溫下攪拌之，

完成 spiro-OMeTAD 溶液之配置。其 Li-TFSI 溶液之配置方法為天平秤取 520 mg 箱內一天，使spiro-OMeTAD 充分氧化，增加其導電性[65]。

3.2.5 奈米銀線電極沉積與後處理

其中在上方噴塗時同步藉由下方載台加熱大幅提升溶劑之揮發速度，可使溶劑在 下方的spiro-OMeTAD 之停留時間縮至最短，達到溶劑對 spiro-OMeTAD 之影響最 小化。基本製程參數如下所述。

本研究所採用的後處理方法為紫外光臭氧系統 (Ultraviolet ozone, UVO)。我們 將濃度 0.5 wt%的奈米銀線溶液以空氣為載流氣體噴塗 15 次於平面正規結構之鈣 鈦礦太陽能電池的電洞傳輸層spiro-OMeTAD 上作為對電極，再對元件之奈米銀線 對電極面進行紫外光臭氧處理30, 60, 120, 240 s。