專利名稱：有機太陽能電池及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池的構(gòu)造，尤其涉及一種有機太陽能電池封裝的 構(gòu)造。
背景技術：
目前，人類主要仍仰賴化石燃料來獲取所需的能源。隨著化石燃料的逐漸 耗盡，以及伴隨化石燃料的使用所帶來的溫室效應逐漸嚴重，具環(huán)保價值的新 能源的開發(fā)為迫不容緩的事。太陽能為一源源不絕與干凈的能源。各國科學家致力于開發(fā)各種不同材料 的太陽能電池以用于生活中的各種電器或電子產(chǎn)品。有機太陽能電池由于所使 用的光電轉(zhuǎn)換層的材料多為高分子材料，可使用一些較簡單的形成方法例如涂 布法或噴墨法來制作光電轉(zhuǎn)換層，因此開始獲得學術界與產(chǎn)業(yè)界的重視。有機太陽能電池雖具有上述的優(yōu)點，但其所使用的有機光電轉(zhuǎn)換材料卻對 水氣與氧氣相當敏感，因此通常在使用一段時間后會因為水氣與氧氣的滲入而 使其使用壽命變短或使用效率降低。因此， -種具有水氧阻隔效果的有機太陽 能電池為目前所需。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種具有水氧阻隔效果的有機太陽 能電池及該有機太陽能電池的制作方法。根據(jù)本發(fā)明一實施例，提出了-種有機太陽能電池。此有機太陽能電池 包含基板、有機太陽能電池元件、至少一層的防水性高分子層以及至少一層的 金屬層。有機太陽能電池元件包含位于基板上的第一電極，以及第一電極之上 的有機光電轉(zhuǎn)換層與第二電極。防水性高分子層與金屬層交替迭置于有機太陽 能電池元件上，且防水性高分子層覆蓋于有機太陽能電池元件的表面。防水性 高分子層具有阻隔水氣進入有機太陽能電池元件的功能，金屬層具有防止水氣與氧氣滲入有機太陽能電池元件的功能。根據(jù)本發(fā)明一實施例，提出了一種有機太陽能電池的制作方法，此制作 方法包含先形成有機太陽能電池元件于基板上。之后再形成至少一層的防水性 高分子層與至少一層的去除水氧的金屬層，使防水性高分子層與金屬層交替迭 置于有機太陽能電池元件上，且防水性高分子層覆蓋于有機太陽能電池元件的 表面。本發(fā)明實施例所述的有機太陽能電池中交替迭置的防水性高分子層與金 屬層可用以防止水氣與氧氣進入有機太陽能電池元件中。如此一來，可有效地 提高有機太陽能電池的使用壽命與使用效率。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附 圖式詳細說明如下圖1及圖2繪示了本發(fā)明一實施例所述的有機太陽能電池的制造流程剖面 示意圖。其中，附圖標記 100:有機太陽能電池 102:基板104:第一電極 106:有機光電轉(zhuǎn)換層108:第二電極 110:有機太陽能電池元件120:防水性高分子層 130:金屬層具體實施方式
圖1及圖2繪示了本發(fā)明一實施例所述的有機太陽能電池的制造流程剖面 示意圖。在圖1中，先在基板102上形成有機太陽能電池元件110?；?02 可為玻璃基板或可撓式基板例如塑料基板。有機太陽能電池元件110包含了位 于基板102上的第一電極104，以及第一電極104上方的有機光電轉(zhuǎn)換層106 與第二電極108。上述的有機光電轉(zhuǎn)換層106可為任何可行的構(gòu)造，例如可為由有機施體 材料 (organic donor material)與有機受體材料 (organic acceptor material)所組成的單層/雙層結(jié)構(gòu)，其中有機施體材料與有機受體材料得以相互混合或分層的方式形成有機光電轉(zhuǎn)換層106。前述的有機施體材料例如可 為聚(3-己烷基噻吩)(poly(3-hexylthiophene))或聚(3-辛烷基噻吩) (poly(3-octylthiophene))，受體材料例如可為碳六十(Cj或碳六十的衍生 物，例如PCBM (1-(3-methoxycarbonyl)propy1-1-phenyl[6，6]Cfil)。上述有 機光電轉(zhuǎn)換層106的形成方法例如可為旋轉(zhuǎn)涂布法或蒸鍍法。請再參照圖l，第一電極104可為陽極電極例如ITO電極，第二電極K)8 可為陰極電極例如鋁或銀電極。第一電極及第二電極的形成方法依材料的選擇 而有不同的形成方法，例如可為蒸鍍法或濺鍍法。當然，陽極電極與陰極電極 的位置也可互換，例如第一電極104為陰極電極，第二電極108為陽極電極。 在陽極電極與有機光電轉(zhuǎn)換層106之間也可選擇性地蒸鍍或涂布 -層空穴傳 輸層，其材料例如可為PED0T:PSS (Poly (3， 4-ethylenedioxythiophene) poly(styrene sulfonate))。上述有機太陽能電池元件110的構(gòu)造、材料與形成方式并不受上述材料與形成方法的限制。在圖2中，在完成有機太陽能電池元件110的制作之后，可在太陽能電池元件上形成一層厚度約為10埃 10微米的防水性高分子層120，用以阻隔水氣 進入有機太陽能電池元件110中。防水性高分子層120的形成方式可為旋轉(zhuǎn)涂布 法、噴墨法或網(wǎng)印法，然后再進行聚合反應而成。防水性高分子層120的制作 流程例如可為先涂布一層寡聚物(oligomer)或反應單體于太陽能電池元件l 10 上，此寡聚物或反應單體可為具有疏水性官能基或疏水特性的分子片段的熱硬 化材料、光硬化材料(例如紫外光硬化材料)或自發(fā)性硬化材料。之后，再利用 照光(紫外光)、加熱或靜置的方式使其聚合為高分子。上述防水性高分子層120的反應物可為同時具有疏水特性的分子片段(例 如聚雙甲基硅氧烷(polydimethylsiloxanes))以及位于疏水特性分子片段末 端可進行聚合的官能基?？蛇M行聚合的官能基例如可為烯類官能基(vinyl gro叩)、環(huán)氧官能基(印oxy gro叩)、甲基丙酰酸酯官能基(methacrylate gro叩)、丙酰酸酯官能基(acrylate group)。通過加入觸媒或啟始劑 (initiator),再搭配照光或加熱，可使反應物聚合成高分子。當然，形成防 水性高分子層120的材料也可為兩種不同反應物的組合，其中之一可為同時具 有疏水特性的分子片段以及兩個以上的胺類官能基的反應物，另一個可為具有 兩個以上環(huán)氧基的反應物，胺類官能基可與環(huán)氧基反應并進一步形成高分子。上述同時具有疏水特性的分子片段以及位于疏水特性分子片段末端可進行聚合的官能基的反應物例如可為末端為乙烯基的聚雙甲基硅氧烷(vinyl t erminated polydimethylsiloxanes)、末端為乙烯基的雙苯基硅氧烷-雙甲基 硅氧烷共聚物 (vinyl terminated diphenyl siloxane-dimethyisi.loxane c opolymer)、末端為環(huán)氧丙氧丙基的聚雙甲基硅氧烷(印oxypropoxypropyl te rminated polydimethylsiloxanes)、甲基丙酰酸酯丙基甲基硅氧烷-雙甲基硅 氧院共聚物(methacryloxypropyl methylsi loxane-dimethylsiloxane copol ymers) 、 3-丙酰酸酯-2羥基丙氧丙基甲基硅氧垸-雙甲基硅氧垸共聚物((3-ac ryloxy-2-hydroxypropoxypropyl)methylsiloxane dime thylsiloxane copo lyraer)。除了上述的形成防水性高分子層120的方式外，也可直接將高分子材料溶 解于溶劑中以降低高分子材料的粘度。之后，再以旋轉(zhuǎn)涂布、噴墨或網(wǎng)印的方 式將高分子溶液形成于有機太陽能電池元件110上，并進-步將溶劑去除以形 成防水性高分子層120。請再參照圖2，在防水性高分子層120形成后，可在其t形成一層厚度約 為10埃 10微米的金屬層130。金屬層130可利用與氧氣或水氣的反應來去 除進入有機太陽能電池的氧氣或水氣，同時反應所生成的金屬氧化層也可防止 水氣與氧氣繼續(xù)滲透到有機太陽能電池元件中。金屬層130可為鋁金屬層、銀 金屬層或銀鋁合金層，其形成方法可為濺鍍法、蒸鍍法或電子槍噴涂法。在金屬層130形成后，可繼續(xù)在其上形成交替迭置的防水性高分子層120 與金屬層130，并在最外層以防水性高分子層120作為阻隔水氣的材料，以完 成有機太陽能電池100的制作。不同層的防水性高分子層120可視設計的需求 選擇相同或不同的材料。同樣的，不同層的金屬層130也可視設計的需求選擇 相同或不同的材料，例如一層為鋁金屬層，另一層為銀金屬層。此外，為了提 高有機太陽能電池100的使用效率，也可選擇性地在有機太陽能電池元件的上 形成一層反射層。當光線由基板102方向進入有機太陽能電池100時，此反射 層可將部份穿過有機太陽能電池元件110的光反射回有機太陽能電池元件 110，以提高有機太陽能電池100的效率。當然，本發(fā)明實施例中所述的金屬 層130的金屬表面也可具有將光線反射回有機太陽能電池元件110的功能，在 此情形下，金屬層130可代替反射層進行前述的光線反射。本發(fā)明實施例中利用.t述防水性高分子層與金屬層交替迭置的結(jié)構(gòu)，可更 有效地將水氣與氧氣進行阻隔，以防止水氣與氧氣進入有機太陽能電池元件 中。如此一來，可進一步延長對水氣與氧氣敏感的有機太陽能電池元件的使用 壽命與穩(wěn)定性。當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領域的普通技術人員當可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應的改變和變 形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種有機太陽能電池，其特征在于，至少包含一基板；一有機太陽能電池元件，該有機太陽能電池元件包含一第一電極，位于該基板上；一有機光電轉(zhuǎn)換層，位于該第一電極上；以及一第二電極，位于該有機光電轉(zhuǎn)換層上；至少一防水性高分子層，位于該有機太陽能電池元件的上，且該至少一防水性高分子層之一覆蓋于該有機太陽能電池元件的表面，用以阻隔水氣進入該有機太陽能電池元件；以及至少一金屬層，位于該有機太陽能電池元件之上，每一該至少一金屬層與每一該至少一防水性高分子層交替迭置，用以防止水氣與氧氣滲入該有機太陽能電池元件中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在于，每一該至少一金 屬層為鋁金屬層、銀金屬層或銀鋁合金層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在于，每一該至少一金 屬層的厚度為10埃 10微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在于，每一該至少一防 水性高分子層的厚度為10埃 10微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在于，每一該至少一防 水性高分子層的材料為光硬化材料、熱硬化材料或自發(fā)性硬化材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機太陽能電池，其特征在于，該光硬化材料為 紫外光硬化材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在于，每一該至少一防 水性高分子層與每一該至少一金屬層交替迭置的構(gòu)造的最外層為該至少一防 水性高分子層之一。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在于，還包含一反射層， 該反射層位于該有機太陽能電池元件之上，用以將穿透該有機太陽能電池元件 的光線反射回該有機太陽能電池元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在于，該基板為玻璃基 板或可撓式基板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機太陽能電池，其特征在亍，當該第一電極為陽極電極時，該第二電極為陰極電極，當該第一電極為陰極電極時，該第二 電極為陽極電極。
11. 一種有機太陽能電池的制作方法，其特征在于，包含 形成- 有機太陽能電池元件于--基板上；以及形成至少一防水性高分子層與去除水氧的至少--金屬層，使每一該至少--防水性高分子層與每-一該至少一金屬層交替迭置于該有機太陽能電池元件之 上，且該至少一防水性高分子層之一覆蓋于該有機太陽能電池元件的表面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的有機太陽能電池的制作方法，其特征在于，該 至少一防水性高分子層的形成方法包含形成該至少一防水性高分子層的單體或寡聚物于該有機太陽能電池元件 或該至少-金屬層上；以及固化該單體或該寡聚物以形成該至少一防水性高分子層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的有機太陽能電池的制作方法，其特征在于，形 成該至少一防水性高分子層的單體或寡聚物于該有機太陽能電池元件或該至 少一金屬層上的方法為旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨法或網(wǎng)印法。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的有機太陽能電池的制作方法，其特征在于，固化該單體或該寡聚物的方式為照光固化、加熱固化或自發(fā)性固化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的有機太陽能電池的制作方法，其特征在于，該 至少一防水性高分子層的形成方法包含溶解一高分子材料于一溶劑中；涂布該高分子材料的溶液于該有機太陽能電池元件或該至少一金屬層上； 去除該溶劑以形成該至少一防水性高分子層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的有機太陽能電池的制作方法，其特征在于，每 一該至少一金屬層的形成方法為濺鍍法、蒸鍍法或電子槍噴涂法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機太陽能電池及其制作方法，該電池具有基板、有機太陽能電池組件、至少一層的防水性高分子層以及至少一層的金屬層。上述的防水性高分子層與金屬層交替迭置于有機太陽能電池元件上，其中防水性高分子層具有阻隔水氣進入有機太陽能電池元件的功能，金屬層具有防止水氣與氧氣滲入有機太陽能電池元件的功能。本發(fā)明的有機太陽能電池中交替迭置的防水性高分子層與金屬層可用以防止水氣與氧氣進入有機太陽能電池元件中。因此，可有效地提高有機太陽能電池的使用壽命與使用效率。
文檔編號H01L51/42GK101232078SQ200710000358
公開日2008年7月30日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者藍釧漫, 許秀治, 陳招廷, 黃炳綜 申請人:錸德科技股份有限公司