陳昇暉

鈣鈦礦薄膜太陽能電池在近幾年期間，光電轉換效率急速上升地來到25.2 %，不過成長幅度隨著單一接面限制也日漸趨緩，全球的科學家利用堆疊型鈣鈦礦薄膜太陽能電池以突破光電轉換效率，此類型是以高能隙太陽能電池(鈣鈦礦薄膜太陽能電池)堆疊於低能隙太陽能電池(矽基太陽能電池)，分別吸收不同波段的太陽光，因此製備出半透明鈣鈦礦薄膜太陽能電池是實現堆疊型鈣鈦礦/矽薄膜太陽能電池的先前工作。本論文採用半透明雙面鈣鈦礦薄膜太陽能電池的架構為: AZO/Ag/BCP: ZnO NPs/PC61BM/CH3NH3PbI3/PEDOT:PSS/ITO/glass。透明導電的鋁摻雜之氧化鋅(Al-doped ZnO, AZO)薄膜為陰極、氧化銦錫(ITO)薄膜為陽極;奈米級Ag為緩衝層; Bathocuproine: ZnO nanoparticles (BCP: ZnO NPs)為緩衝層兼電子傳輸層; phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PC61BM)為電子傳輸層、poly(3,4- ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS)為電洞傳輸層; CH3NH3PbI3則是元件的吸光層。 透過BCP: ZnO NPs製程參數的調控、Ag厚度與蒸鍍鍍率的改變、濺鍍AZO功率與膜層厚度的挑選，製備出的半透明雙面鈣鈦礦薄膜太陽能電池當太陽光由ITO面照射太陽能電池，元件最高的功率轉換效率（power conversion efficiency, PCE）可達11.08 %，此元件的短路電流密度（short-circuit current density, JSC）為21.30 mA / cm2、開路電壓（open-circuit voltage, VOC）為0.89 V和填充係數（fill factor, FF）為57.46 %；當太陽光由AZO面照射太陽能電池，元件最高的功率轉換效率（power conversion efficiency, PCE）可達5.40 %，此元件的短路電流密度（short-circuit current density, JSC）為9.33 mA / cm2、開路電壓（open-circuit voltage, VOC）為0.88 V和填充係數（fill factor, FF）為64.6 % 最後，透過分析光強度相依的電流密度-電壓曲線，證實了鈣鈦礦薄膜的電洞傳遞的性質優於電子傳遞的性質。此特性的理解有助於將來實現高效率的雙面鈣鈦礦薄膜太陽能電池元件。