太阳能电池及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种太阳能电池，特别是关于一种利用金属氧化物作为电洞传输层的 有机太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 染料敏化太阳能电池（dye-sensitizedsolarcell,DSSC)属于新型太阳能电池 的其中一种，相较于硅晶半导体的太阳能电池而言，材料便宜而且不需要在无尘环境下制 作，因此被认为极具有开发及应用的潜力。目前已开发出利用钙钛矿结构的有机无机混合 结晶材料甲胺铅碘（CH3NH3PbI3)作为染料敏化材料形成主动吸光层，并由聚乙烯二氧噻吩 聚苯乙烯横酸（Poly(3, 4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)，PED0T: PSS)的有机高分子聚合材料构成电洞传输层，制备固态的染料敏化电池。钙钛矿结构的材 料具有成本低且易于制造取得的优点，加上搭配不同的电荷传输层，可以被应用于可挠式 基板。此外，其光电转换效率在目前的研究中，已能趋近甚至超越一般昂贵的硅晶半导体的 太阳能电池。
[0003] 然而，在钙钛矿结构的太阳能电池中，通常所搭配的PEDOT:PSS等有机聚合物所 形成的电洞传输层具有材料稳定性的问题，尤其是当太阳能电池总是在长期运行的情况 下，此缺陷特别需要被改善。
[0004] 故，有必要提供一种太阳能电池，利用无机化合物作为电洞传输层，以提高材料的 稳定性，解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种太阳能电池，包括一钙钛矿结构的有机吸光层以 及由金属氧化物所形成的电洞传输层，以提高太阳能电池材料及结构的稳定性。此外，由于 无机金属氧化物相较于有机聚合物较为容易取得或制得，也降低了太阳能电池整体工序的 复杂性。
[0006] 本发明的次要目的在于提供一种太阳能电池的制造方法，利用上述容易制备取得 的金属氧化物，可达成简化工序、降低成本的目的。
[0007] 为达成本发明的前述目的，本发明的一实施例提供一种太阳能电池，包含一有机 吸光层，具有一钙钛矿结构；以及一电洞传输层，配置于所述有机吸光层的一第一表面上， 其中所述电洞传输层由镍氧化物所形成。
[0008] 在本发明的一实施例中，所述镍氧化物具有一平面结构，所述镍氧化物为NiO、 Ni203或其复合物。
[0009] 在本发明的一实施例中，所述有机吸光层为有机铅碘化合物，其分子式为 CH3NH3PbI3〇
[0010] 在本发明的一实施例中，所述有机吸光层另包含一纳米氧化镍的多孔结构，使所 述有机吸光层具有一异质接面。
[0011] 在本发明的一实施例中，另包含一电子传输层，配置于所述有机吸光层的一第二 表面上，所述第二表面相对于所述第一表面。
[0012] 在本发明的一实施例中，所述电子传输层由一金属氧化物所形成。
[0013] 在本发明的一实施例中，所述金属氧化物为氧化锌。
[0014]再者，本发明另一实施例提供一种太阳能电池的制造方法，其包含步骤：⑴提供 一电洞传输层，所述电洞传输层由镍氧化物所形成；（2)形成具有钙钛矿结构的一有机吸 光层，其具有一第一表面以及一第二表面，且所述第二表面位于所述第一表面的对面，所述 电洞传输层位于所述第一表面上；以及（3)形成一电子传输层于所述有机吸光层的所述第 二表面上。
[0015] 在本发明的一实施例中，在步骤（1)中另包含先将所述镍氧化物利用涂布法形成 于一透明电极层之上。
[0016] 在本发明的一实施例中，所述有机吸光层为有机铅碘化合物，其分子式为 CH3NH3PbI3〇
[0017] 在本发明的一实施例中，所述电子传输层的材料为一金属氧化物。
[0018] 在本发明的一实施例中，所述金属氧化物为氧化锌。
[0019] 在本发明的一实施例中，在所述有机吸光层的形成步骤（2)中，另包含形成一纳 米氧化镍的多孔结构，使所述有机吸光层具有一异质接面。
[0020] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作 详细说明如下：
【附图说明】
[0021] 图1是本发明第一实施例的一太阳能电池的结构示意图。
[0022] 图2是本发明第一实施例的太阳能电池的有机吸光层的细部结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施 例。再者，本发明所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧面、周围、中 央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因 此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
[0024] 首先，请参照图1，本发明第一实施例的一种太阳能电池10,包含一有机吸光层 11，具有一钙钛矿结构；以及一电洞传输层12,配置于所述有机吸光层11的一第一表面上， 其中所述电洞传输层12由镍氧化物所形成，所述镍氧化物以化学式NiOx代表，可为不同价 数的镍金属氧化物，例如为Ni0、Ni203或其复合物。由于镍氧化物具有较高的功函数（work function),因此能够提高组件的开路电压（open-circuitvoltage)。优选的，所述镍氧化 物具有一平面（planar)结构。所述具有钙钛矿结构的有机吸光层11可例如是一有机铅 碘化合物，且其分子式为CH3NH3PbI3。依照本发明的第一实施例的所述太阳能电池10,可另 包含一电子传输层13,配置于所述有机吸光层11的一第二表面上，其中所述第二表面的位 置相对于所述第一表面。所述电子传输层13由一金属氧化物所构成，所述金属氧化物是一 般能适用于染料敏化电池的电子传输层材料，举例来说可为氧化锌（ZnO)，然不限于此。此 外，所述太阳能电池10的结构中，依照实际使用的需求，更可以包括有一透明电极层14、一 基板15以及一金属电极16。所述透明电极层14例如为氧化铟锡（ITO)薄膜，所述基板15 为透明玻璃板、塑料板或可挠式聚合物基板，所述金属电极16可例如为铝金属电极，但并 不限于此。太阳光可以从所述透明电极层14及所述基板15进入所述太阳能电池10的内 部结构中，进行了光电转换之后产生电子电洞的电压趋势，而后，所述金属电极16导通其 电流的传递回路。
[0025] 再者，如图2所示，在本发明第一实施例的所述有机吸光层11中，可另包含一纳米 氧化镍的多孔结构11a，使所述有机吸光层11具有一异质接面（Heterojunction)。同样的， 在所述太阳能电池10的结构中，所述有机吸光层的所述第一表面及第二表面上，包括有所 述透明电极层14、所述基板15以及所述金属电极16。所述透明电极层1