[發明專利]有機薄膜太陽能電池半導體薄膜及其形成方法、制造方法

無效

• 申請號: 200810097580.5
• 申請日: 2008-05-14
• 公開（公告）號: CN101582486A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 王式禹;黃炳綜;許秀治;藍釧漫
• 申請（專利權）人: 錸德科技股份有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 紅

技術領域

本發明有關于一種有機薄膜太陽能電池，且特別是有關于一種有機薄膜太陽能電池的施主層或受主層元件及其制造方法。

背景技術

太陽能電池可將太陽能直接轉換成電流，是理想的可再生能源。單晶硅和多晶硅太陽能電池占目前仍是市場的主流。

然而，硅晶片太陽能電池所面臨的最大問題乃是材料成本太高的問題。多晶硅原料的純化過程中需要規模龐大的廠房，耗費大量的能源，所以成本高昂；再者由于物理性質的限制，目前用硅晶片制造太陽能電池目前最少也要200μm的厚度，因此在制造大面積發電模塊時對硅原料的用量也相對龐大。

薄膜太陽能電池節省材料(厚度可低于硅晶片太陽能電池90％以上)，可在價格低廉的玻璃、塑料或不銹鋼基板上制造，價錢便宜而且輕便。

一般而言，單層有機薄膜太陽能電池包括一有機聚合物，該有機聚合物位于二電極間，該有機材料可吸收光線，并相應地產生激子(exciton)。然而在該種單層結構中，光電流很小。

現有技術揭露了一雙層結構。圖1A闡明一雙層結構有機太陽能電池的剖面示意圖，在一基板101上有一透明導電(ITO)層102可作為一陽極，該ITO層102上有一空穴傳輸層103，且空穴傳輸層103與一陰極106之間形成一施主層104及受主層105的雙層結構，透過電子/空穴對在施主層104及受主層105接面的分離而產生電子及空穴傳輸。圖1B為該雙層結構中，施主層104及受主層105的剖面示意圖，由圖1B可發現，施主層104及受主層105間的接面較為平整。

為能增加施主層與受主層間的有效接觸面積，業界提出一種異質結結構(heterojunction)。圖2A闡明一異質結結構有機太陽能電池的剖面示意圖，其中基板201、ITO層202、空穴傳輸層203、及陰極206與圖1相似，不同之處在于異質結結構中有一施主-受主層204。圖2B為該異質結結構中，施主-受主層204的剖面示意圖，由圖2B可發現，異質結結構中施主層及受主層間的接觸面積增加，因而可提升在該接面產生的電流密度。然而，該種異質結結構的形貌不穩定，在某些條件如照光、高溫中，容易出現相分離，而使得該裝置的使用壽年大幅降低。

此外，該異質結結構的形貌與涂布時所用溶劑高度相關，且在形成異質結結構的過程中，無法有效控制所形成的形貌，而影響有機太陽能裝置的效率。

簡言之，雖然異質結結構增加了有機薄膜太陽能電池的施主層及受主層的接面面積，但其形貌并不穩定且所形成的接面面積不易受控制。因此，需要一種技術以提升該施主層及受主層的接面面積，且可控制每次所形成的該接面具有相近的形貌。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種有機薄膜太陽能電池半導體薄膜及其形成方法、制造方法，能有效提升施主層及受主層間的接面面積且使接面具有相近的形貌。

為了實現上述目的，本發明一實施例中提出了一具有粗糙表面的半導體薄膜，其中該半導體薄膜表面具有改良的粗糙度。

為了實現上述目的，本發明另一實施例中提出了一具有粗糙表面的半導體薄膜的制造方法，其是利用在形成施主層或受主層的半導體薄膜的涂布液中加入固型物質，并在半導體薄膜形成的步驟中將該固型物質移除，而形成具有粗糙表面的半導體薄膜。

本發明另一實施例是利用加熱的步驟以升華該固型物質，以此移除該固型物質。

為了實現上述目的，本發明又一實施例中提出了一種形成一施主層/受主層元件的方法。根據該方法，可在形成該元件的一施主層或一受主層之一者的涂布液中加入固型物質，并在該半導體層形成的步驟中將該固型物質移除，而形成具有粗糙表面的半導體層，而后將另一半導體層涂布于其上，以得到具有較大施主層/受主層接面面積的一施主層/受主層元件。

在本發明的又一實施例中，是利用加熱以升華該固型物質，以此移除該固型物質。

在本發明的另一實施例中，在形成該半導體元件的過程中，退火處理該半導體結構。

為了實現上述目的，本發明的一實施例中也提出了一種一有機薄膜太陽能電池的制造方法，該方法至少包含在形成于該有機薄膜太陽能電池的一施主層/受主層元件時，利用在形成一施主層或一受主層之一者的涂布液中加入固型物質，并在該半導體層成形的步驟中將該固型物質移除，而形成具有粗糙表面的半導體層，而后將另一半導體層涂布于其上，而使得該有機薄膜太陽能電池的施主層/受主層元件具有較大的施主層及受主層接面面積。

在本發明的實施例中，用以制造一有機薄膜太陽能電池的基板可包括玻璃、金屬、或塑料。