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研究生: 洪雋涵
Hung, Chun-Han
論文名稱: 交流阻抗法分析有機太陽能電池等效電路與衰退機制之研究
Study of Equivalent Circuit and Decay Mechanism of Organic Solar Cell by AC Impedance Spectroscopy
指導教授: 施權峰
Shih, Chuan-Feng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 104
中文關鍵詞: 有機太陽能電池交流阻抗法前退火後退火
外文關鍵詞: organic solar cell, AC impedance spectroscopy, pre-annealing, post-annealing
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  • 本論文研究重點為交流阻抗法對有機太陽能電池造成的影響,分成三個部分討論。第一部分為改變有機太陽能電池主動層,在不同濃度的PCBM 、bilayer、純的P3HT以及前後退火等條件下,使用阻抗分析法探討元件,並把電路模型定義出來,在此研究發現改變主動層材料並不會對電路模型造成影響。
    第二部分則是改變主動層的厚度至200(nm)且在前退火以及後退火的環境下,給予不同的光照強度量測情況下、放置不同的時間做阻抗量測,比較不同時間以及不同光照強度造成阻抗量測以及模型的差異,並且定義各個電路參數的意義,此研究結果發現電路模型跟第一部分會有所差異。
    第三部分則是對應到第二部分的實驗,測量條件改為給予不同偏壓的情況下去做阻抗量測,量測以及定義不同的時間每個有機太陽能電池對應到的阻抗模型,並猜測造成模型改變的原因,此研究發現電路模型會隨著時間變化而有所改變。

    In this study, focus on the influence on organic solar cell by AC impedance spectroscopy. In the first topic, change the active layer of organic solar cell: different concentration of PCBM, bilayer, and pure P3HT in post annealing and pre annealing condition, finding out the circuit model by AC impedance method.
    In the second topic, change the thickness to 200(nm) at post-annealing or pre-annealing, use AC impedance spectroscopy to discuss the different circuit model in different light intensity and measure time to define the parameters in circuit model. Find that different with the first topic.
    According to the second topic in the third topic, we measure AC impedance spectroscopy by different bias voltage in the non-illuminated condition, finding the factors of the change in the circuit model in different measure time.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1-1太陽能電池發展 1 1-2各種太陽能電池簡介 1 1-2-1 無機太陽能電池介紹 1 1-2-2有機太陽能電池的發展 2 1-3交流阻抗量測法 6 1-4研究動機 7 第二章 有機太陽能電池的原理 8 2-1有機太陽能電池的工作原理 8 2-2 有機太陽能電池的特性分析 10 2-3交流阻抗量測法的分析以及原理 13 2-3-1 基本的交流阻抗分析介紹 13 2-3-2 簡單的等效電路介紹 15 2-3-3 常見的電路元件 17 第三章 實驗步驟與儀器量測 20 3-1 黃光蝕刻 21 3-1-1 清潔ITO玻璃 21 3-1-2 黃光微影與蝕刻 21 3-2 元件製作 23 3-2-1 試片清洗 23 3-2-2 塗佈電洞傳輸層(PEDOT:PSS) 23 3-2-3塗佈主動層 23 3-2-4 主動層退火 24 3-2-5蒸鍍陰極金屬Al 24 3-3 分析量測 25 3-3-1 效率量測 25 3-3-2 阻抗量測 25 3-4 元件模擬(fitting) 28 第四章 實驗結果與討論 30 4-1 調變不同的主動層結構對試片造成的影響 30 4-1-1 純P3HT以及bilayer的比較 31 4-1-1-1 效率相關參數比較 31 4-1-1-2阻抗分析圖以及對應模型 33 4-1-1-3 模型數據的比較 36 4-1-2固定P3HT濃度且調變不同的PCBM濃度的比較 42 4-1-2-1效率相關參數比較 42 4-1-2-2 阻抗分析圖以及對應模型 44 4-1-2-3模型數據的比較 47 4-1-3相同結構試片改變退火條件的比較 54 4-1-3-1 效率相關參數比較 54 4-1-3-2 阻抗分析圖以及對應模型 56 4-1-3-3模型數據的比較 57 4-1-4結論 62 4-2給予不同的光照強度隨著時間觀察試片的變化 63 4-2-1效率相關參數比較 64 4-2-2阻抗分析圖以及對應模型 71 4-2-3模型數據的比較 74 4-2-4 結論 84 4-3給予不同的偏壓隨著時間觀察試片的變化 85 4-3-1效率相關參數比較 85 4-3-2阻抗分析圖以及對應模型 90 4-3-3模型數據的比較 95 4-3-4 結論 99 第五章 結論與未來規劃 100 5-1 結論 100 5-2 未來規劃 101 參考文獻 102

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