有機光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其包括一透光性基板、一光電轉(zhuǎn)換復合層以及多個導電膠體，光電轉(zhuǎn)換復合層設置于透光性基板上，光電轉(zhuǎn)換復合層具有多個通過雷射蝕刻技術(shù)所形成的溝槽，其中每一個溝槽的寬度由上而下遞減，且每一個溝槽的至少一側(cè)壁面為曲面，每一個導電膠體沿相對應的一個溝槽的至少一側(cè)壁面延伸，用以建立相鄰的兩個發(fā)電單元之間的上導電層與下導電層的電性連接串聯(lián)。該有機光電轉(zhuǎn)換裝置能克服現(xiàn)有的有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換裝置中因為相鄰的兩個發(fā)電裝置通過垂直孔洞予以區(qū)隔的結(jié)構(gòu)設計所帶來的諸多限制，達到降低制程困難度及增加產(chǎn)品可靠度的技術(shù)效果。
【專利說明】
有機光電轉(zhuǎn)換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及一種可降低制程困難度的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，可應用于太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池的研究是再生能源中受眾人期待的一個方向。雖然現(xiàn)今已商業(yè)化的多數(shù)產(chǎn)品都是以硅為主要材料，不過使用高分子材料所開發(fā)的有機太陽能電池因為制程簡單、造價便宜、材質(zhì)輕盈、可撓曲等特性而逐漸受到業(yè)界與學術(shù)界的矚目。
[0003]現(xiàn)有的有機太陽能電池于制造時，大多是利用涂布(Coating)作為成型太陽能電池薄膜的主要技術(shù)手段，這樣做的優(yōu)點在于所形成的薄膜得以具有較佳的平整性與均勻性，若進一步搭配卷對卷(Roll-to-Roll，R2R)連續(xù)制程技術(shù)，則可大量快速與大面積化制作有機太陽能電池。這樣的做法在業(yè)界已有前例，例如，利用卷對卷方式大量生產(chǎn)可撓性顯示器(flexible display)，能夠簡化制造流程和降低制造成本。
[0004]請參閱圖1，為一種現(xiàn)有的反式有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述光電轉(zhuǎn)換裝置100’具有多個利用微影暨蝕刻方法所形成，且貫穿空穴傳輸層101’、有源層102’、電子傳輸層103’、及導電線路層104’的垂直孔洞105’，然后再使用導電涂料106’(如銀膠)填入垂直孔洞105’內(nèi)以接觸導電線路層104’形成導通。不過事實上所述光電轉(zhuǎn)換裝置100’仍存在諸多限制須加以克服，例如:I)導電基板上各該導電層之間隙為配合各光電轉(zhuǎn)換單元，導致過于繁復而影響蝕刻作業(yè)時程;2)上層銀膠導電層如何順利灌進蝕刻間隙或垂直孔洞而可與部分底層導電層構(gòu)成導通。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其能克服現(xiàn)有的有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換裝置中因為“相鄰的兩個發(fā)電裝置通過垂直孔洞予以區(qū)隔”的結(jié)構(gòu)設計所帶來的諸多限制，達到降低制程困難度及增加產(chǎn)品可靠度的技術(shù)效果。
[0006]為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型所采用的其中一技術(shù)方案是，提供一種有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其包括:一透光性基板、一光電轉(zhuǎn)換復合層、及多個導電膠體。所述光電轉(zhuǎn)換復合層設置于所述透光性基板上，所述光電轉(zhuǎn)換復合層包括一透明導電層、一設置于所述透明導電層上的電子傳輸層、一設置于所述電子傳輸層上的有源層、及一設置于所述有源層上的空穴傳輸層，其中所述光電轉(zhuǎn)換復合層具有多個貫穿所述空穴傳輸層、所述有源層、所述電子傳輸層、及所述透明導電層的溝槽，每一個所述溝槽的寬度沿所述空穴傳輸層往所述透明導電層的方向遞減，且每一個所述溝槽的至少一側(cè)壁面為曲面;多個所述導電膠體設置于所述光電轉(zhuǎn)換復合層上，其中每一個所述導電膠體沿所述空穴傳輸層的表面及相對應的一個所述溝槽的至少一所述側(cè)壁面往所述透明導電層的方向延伸，并接觸所述透明導電層的一部分。
[0007]為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型所采用的另一技術(shù)方案是，提供一種有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其包括:一透光性基板、一光電轉(zhuǎn)換復合層、及多對導電膠體。所述光電轉(zhuǎn)換復合層設置于所述透光性基板上，所述光電轉(zhuǎn)換復合層包括一透明導電層、一設置于所述透明導電層上的電子傳輸層、一設置于所述電子傳輸層上的有源層、及一設置于所述有源層上的空穴傳輸層，其中所述光電轉(zhuǎn)換復合層具有多個貫穿所述空穴傳輸層、所述有源層、所述電子傳輸層、及所述透明導電層的溝槽，每一個所述溝槽的寬度沿所述空穴傳輸層往所述透明導電層的方向遞減，且每一個所述溝槽的至少一側(cè)壁面為曲面;多對所述導電膠體設置于所述光電轉(zhuǎn)換復合層上，其中每一對所述導電膠體的其中一個所述導電膠體設置于所述空穴傳輸層的表面，且每一對所述導電膠體的另一個所述導電膠體設置于相對應的一個所述溝槽底部。
[0008]優(yōu)選地，所述透光性基板上具有多個發(fā)電區(qū)域，多個所述溝槽沿所述透光性基板的長度方向或?qū)挾确较蜷g隔排列，每兩個相鄰的所述發(fā)電區(qū)域之間具有所述溝槽。
[0009]優(yōu)選地，所述透明導電層包括多個透明電極，且多個所述透明電極分別位于多個所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)，其中一個所述導電膠體沿著其中一個所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)的所述空穴傳輸層的表面以及相對應的所述溝槽的至少一所述側(cè)壁面延伸，并接觸另一個所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)的所述透明電極，以使得每兩個相鄰的所述發(fā)電區(qū)域彼此電性連結(jié)。
[0010]優(yōu)選地，至少一所述溝槽的頂部輪廓呈連續(xù)波浪狀。
[0011]優(yōu)選地，所述透光性基板的厚度介于10微米至500微米，所述透光性基板為一透明塑料基板或一玻璃基板。
[0012]優(yōu)選地，所述透明塑料基板的材料為聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亞胺(PD、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、或壓克力。
[0013]優(yōu)選地，所述透明導電層的厚度介于100奈米至10微米，所述透明導電層的透光率介于70 %至95 %，所述透明導電層為有機導體材料或無機導體材料所形成。
[0014]優(yōu)選地，所述有機導體材料為聚3，4_乙撐二氧噻吩(PEDOT)、奈米碳管、或其組合。
[0015]優(yōu)選地，所述無機導體材料為金屬或金屬氧化物。
[0016]優(yōu)選地，所述電子傳輸層的厚度介于10微米至100微米，所述有源層的厚度介于10微米至100微米，所述空穴傳輸層的厚度介于50微米至200微米。
[0017]優(yōu)選地，所述光電轉(zhuǎn)換復合層還包括一光學硬化層，所述光學硬化層設置于所述透光性基板與所述透明導電層之間。
[0018]優(yōu)選地，所述光學硬化層的厚度介于I微米至5微米，所述光學硬化層的材料為壓克力、環(huán)氧樹脂、二氧化硅、或其組合。
[0019]優(yōu)選地，每一個所述溝槽的頂部槽口的寬度介于10微米至100微米，每一個所述溝槽的底部槽口的寬度介于I微米至50微米。
[0020]本實用新型的有益效果主要在于:本實用新型實施例所提供的有機光電轉(zhuǎn)換裝置通過“光電轉(zhuǎn)換復合層中通過雷射蝕刻技術(shù)而形成有多個特殊構(gòu)型的溝槽，其中每一個溝槽的頂部輪廓略呈波浪狀，每一個溝槽的寬度由上而下遞減且具有至少一側(cè)壁面為曲面”的設計，除了在相鄰的發(fā)電區(qū)域之間，上導電層(導電膠體)可以順著溝槽的側(cè)壁面延伸以接觸到下導電層(透明電極)，以達到電性連接串聯(lián)并提升電壓的效果外，還增加導電膠體與空穴傳輸層之間的結(jié)合力。
[0021]為使能更進一步了解本實用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本實用新型的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本實用新型加以限制者。
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有的反式有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本實用新型第一實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖。
[0024]圖3為本實用新型第一實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖。
[0025]圖4為本實用新型第一實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的局部結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0026]圖5為本實用新型第一實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的局部結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0027]圖6為本實用新型第二實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖。
[0028]圖7為本實用新型第二實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖。
【具體實施方式】
[0029]本實用新型所公開的內(nèi)容主要是關(guān)于一種應用于光電轉(zhuǎn)換裝置的有機光電轉(zhuǎn)換復合層的結(jié)構(gòu)改良，其中相鄰發(fā)電單元間由于具有一利用雷射蝕刻技術(shù)所形成的特殊溝槽結(jié)構(gòu)，因此能克服制程上的諸多限制，達到降低制程困難度及增加產(chǎn)品可靠度的技術(shù)效果。
[0030]在下文將參看附圖更充分地描述各種例示性實施例，在附圖中展示一些例示性實施例。然而，本實用新型概念可能以許多不同形式來體現(xiàn)，且不應解釋為限于本文中所闡述的例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本實用新型將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術(shù)者充分傳達本實用新型概念的范疇。在諸附圖中，可為了清楚而夸示層及區(qū)的大小及相對大小。類似數(shù)字始終指示類似組件。
[0031]應理解，雖然本文中可能使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種組件或信號等，但此等組件或信號不應受此等術(shù)語限制。此等術(shù)語乃用以區(qū)分一組件與另一組件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術(shù)語「或」視實際情況可能包括相關(guān)聯(lián)的列出項目中的任一者或者多者的所有組合。
[0032][第一實施例]
[0033]請一并參閱圖2及圖3，其中圖2為本實用新型第一實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖，圖3為本實用新型第一實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖。如圖所示，本實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置10a包括一透光性基板1、一光電轉(zhuǎn)換復合層2、及多個導電膠體3，光電轉(zhuǎn)換復合層2設置于透光性基板I上，多個導電膠體3間隔地設置于光電轉(zhuǎn)換復合層2上。其中，透光性基板I與外界接觸的面可以讓光進入，光電轉(zhuǎn)換復合層2與導電膠體3相互電性連接，且可達成響應入射光或入射能量的準確光電轉(zhuǎn)換。
[0034]本實施例中，透光性基板I可采用一透明塑料基板或一玻璃基板，然而透光性基板I的尺寸和外形并無特別限制，不過依據(jù)產(chǎn)品需求，透光性基板I可為矩形且厚度介于10微米至500微米。所述透明塑料基板的具體例包括:聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、壓克力等。
[0035]請配合參閱圖4及圖5，光電轉(zhuǎn)換復合層2主要包括一透明導電層21、一設置于透明導電層21上的電子傳輸層22、一設置于電子傳輸層22上的有源層23、及一設置于有源層23上的空穴傳輸層24，值得注意的是，光電轉(zhuǎn)換復合層2中通過雷射蝕刻技術(shù)而形成有多個特殊構(gòu)型的溝槽25，具體地說，每一個溝槽25系利用接續(xù)蝕刻方式在透光性基板I的寬度方向上的多個作業(yè)區(qū)塊循序地進行雷射蝕刻所形成;依此方式，可降低制程困難度與制造成本。
[0036]從結(jié)構(gòu)上來看，所形成的溝槽25的頂部輪廓略呈連續(xù)波浪狀(如圖5所示)，且斷面略呈碗形(如圖4所示)；更進一步來說，多個溝槽25系沿透光性基板I的長度方向間隔排列，每一個溝槽25的寬度沿空穴傳輸層24往透明導電層21的方向遞減(即由上而下遞減)，其中頂部槽口的寬度Wl約介于10微米至100微米，底部槽口的寬度W2約介于I微米至50微米，且每一個溝槽25的至少一側(cè)壁面251為曲面(如圖1所示)。從功能上來看，多個的溝槽25系用以在透光性基板I上定義出多個發(fā)電區(qū)域10，其中每兩個相鄰的發(fā)電區(qū)域10之間具有一個溝槽25。
[0037]透明導電層21包括多個透明電極211，其分別位于多個發(fā)電區(qū)域10內(nèi)。透明導電層21可采用有機導體材料或無機導體材料，并經(jīng)由涂布或蒸鍍方式形成于透光性基板I上方，依據(jù)產(chǎn)品需求，透明導電層21的厚度以100奈米至10微米為較佳，且透明導電層21的透光率以70 %至95 %為較佳。所述有機導體材料可為聚3，4-乙撐二氧噻吩(PED0T)、奈米碳管、或其組合，所述無機導體材料可為金屬或金屬氧化物。
[0038]電子傳輸層22、有源層23、及空穴傳輸層24依序?qū)拥谕该鲗щ妼?1上，依據(jù)產(chǎn)品需求，電子傳輸層22的厚度以10微米至100微米為較佳，有源層23的厚度以10微米至100微米為較佳，空穴傳輸層24的厚度以50微米至200微米為較佳。本實施例并不限定電子傳輸層22、有源層23、及空穴傳輸層24的材料和沉積方式，例如，電子傳輸層22可米用有助于電子的注入和傳輸?shù)牟牧?如Zn0、Ti02等)，空穴傳輸層24可采用有助于空穴的注入和傳輸?shù)牟牧?如PED0T、Mo03、V205等)，有源層23可采用有助于增加電子空穴重新結(jié)合的材料，且可為單層異質(zhì)接面(BHJ)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)的方法像是旋轉(zhuǎn)涂布法、真空沉積法等均可使用。
[0039]多個導電膠體3可依設定好的電極圖案印刷于光電轉(zhuǎn)換復合層2上;具體地說，可將一網(wǎng)版(圖中未顯示)置于光電轉(zhuǎn)換復合層2的上方，其中網(wǎng)版具有一相對于所述電極圖案的鏤空圖形，然后通過刮刀(圖中未顯示)擠壓導電鋁膠或銀膠以使其通過網(wǎng)版而轉(zhuǎn)印到光電轉(zhuǎn)換復合層2上，圖形化的導電銀膠于固化后即形成導電膠體3。值得說明的是，在相鄰的發(fā)電區(qū)域10之間，由于導電膠體3系沿其中一個發(fā)電區(qū)域10內(nèi)的空穴傳輸層24的表面延伸，然后順著溝槽25的側(cè)壁面251而接觸到另一個發(fā)電區(qū)域1內(nèi)的透明電極211外露的部分，因此可以達到電性連接串聯(lián)并提升電壓的效果，以及增加導電膠體3與空穴傳輸層24之間的結(jié)合力。
[0040]再者，為了增加有機光電轉(zhuǎn)換裝置10a的機械強度，可進一步于透光性基板I與透明導電層21之間設置一光學硬化層4，其材料可為壓克力、環(huán)氧樹脂、二氧化硅、或其組合，且厚度可介于I微米至5微米之間。
[0041][第二實施例]
[0042]請一并參閱圖6及圖7，其中圖6為本實用新型第二實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖，圖7為本實用新型第二實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖。如圖所示，本實施例的有機光電轉(zhuǎn)換裝置10b包括一透光性基板1、一光電轉(zhuǎn)換復合層2、及多個導電膠體3’。本實施例與前一實施例不同的處主要在于，多個導電膠體3’系以成對方式相互配合以利排版布線;具體地說，每兩個相鄰的發(fā)電區(qū)域10系通過一對導電膠體3’相互電性連接，其中一個導電膠體3’(或稱上導電膠體)設置于空穴傳輸層24的表面，以作為上導電層的引線，另一個導電膠體3’(或稱下導電膠體)則設置于溝槽25底部，且接觸到透明電極211外露的部分，以作為下導電層的引線。
[0043][實施例的可能產(chǎn)生技術(shù)效果]
[0044]首先，本實用新型實施例所提供的有機光電轉(zhuǎn)換裝置所包括的光電轉(zhuǎn)換復合層中通過雷射蝕刻技術(shù)而形成有多個特殊構(gòu)型的溝槽，其中每一個溝槽的寬度由上而下遞減，且每一個溝槽的至少一側(cè)壁面為曲面，因此，在相鄰的發(fā)電區(qū)域之間，上導電層(導電膠體)可以順著溝槽的側(cè)壁面延伸以接觸到下導電層(透明電極)，以達到電性連接串聯(lián)并提升電壓的效果。
[0045]承上述，由于每一個溝槽的頂部輪廓略呈波浪狀，因此還可增加導電膠體與空穴傳輸層之間的結(jié)合力。
[0046]再者，本實用新型實施例所提供的有機光電轉(zhuǎn)換裝置不僅可降低制程困難度與制造成本，而且于制造時可利用卷對卷(R2R)制造技術(shù)，非常適合工業(yè)化量產(chǎn)。
[0047]以上所述僅為本實用新型的較佳可行實施例，非因此局限本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍，故舉凡運用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所做的等效技術(shù)變化，均包含于本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括: 一透光性基板； 一光電轉(zhuǎn)換復合層，設置于所述透光性基板上，所述光電轉(zhuǎn)換復合層包括一透明導電層、一設置于所述透明導電層上的電子傳輸層、一設置于所述電子傳輸層上的有源層、及一設置于所述有源層上的空穴傳輸層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換復合層具有多個貫穿所述空穴傳輸層、所述有源層、所述電子傳輸層、及所述透明導電層的溝槽，每一個所述溝槽的寬度沿所述空穴傳輸層往所述透明導電層的方向遞減，且每一個所述溝槽的至少一側(cè)壁面為曲面；以及 多個導電膠體，設置于所述光電轉(zhuǎn)換復合層上，其中，每一個所述導電膠體沿所述空穴傳輸層的表面及相對應的一個所述溝槽的至少一所述側(cè)壁面往所述透明導電層的方向延伸，并接觸所述透明導電層的一部分。2.一種有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括: 一透光性基板； 一光電轉(zhuǎn)換復合層，設置于所述透光性基板上，所述光電轉(zhuǎn)換復合層包括一透明導電層、一設置于所述透明導電層上的電子傳輸層、一設置于所述電子傳輸層上的有源層、及一設置于所述有源層上的空穴傳輸層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換復合層具有多個貫穿所述空穴傳輸層、所述有源層、所述電子傳輸層、及所述透明導電層的溝槽，每一個所述溝槽的寬度沿所述空穴傳輸層往所述透明導電層的方向遞減，且每一個所述溝槽的至少一側(cè)壁面為曲面；以及 多對導電膠體，設置于所述光電轉(zhuǎn)換復合層上，其特征在于，每一對所述導電膠體的其中一個所述導電膠體設置于所述空穴傳輸層的表面，且每一對所述導電膠體的另一個所述導電膠體設置于相對應的一個所述溝槽底部。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述透光性基板上具有多個發(fā)電區(qū)域，多個所述溝槽沿所述透光性基板的長度方向或?qū)挾确较蜷g隔排列，每兩個相鄰的所述發(fā)電區(qū)域之間具有所述溝槽。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述透明導電層包括多個透明電極，且多個所述透明電極分別位于多個所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)，其中一個所述導電膠體沿著其中一個所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)的所述空穴傳輸層的表面以及相對應的所述溝槽的至少一所述側(cè)壁面延伸，并接觸另一個所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)的所述透明電極，以使得每兩個相鄰的所述發(fā)電區(qū)域彼此電性連結(jié)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，至少一所述溝槽的頂部輪廓呈連續(xù)波浪狀。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述透光性基板的厚度介于10至500微米，所述透光性基板為一透明塑料基板或一玻璃基板。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述透明導電層的厚度介于100奈米至10微米。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述電子傳輸層的厚度介于10微米至100微米，所述有源層的厚度介于10微米至100微米，所述空穴傳輸層的厚度介于50微米至200微米。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換復合層還包括一光學硬化層，所述光學硬化層設置于所述透光性基板與所述透明導電層之間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述光學硬化層的厚度介于I至5微米。11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，每一個所述溝槽的頂部槽口的寬度介于10微米至100微米，每一個所述溝槽的底部槽口的寬度介于I微米至50微米。
【文檔編號】H01L51/44GK205645890SQ201620248650
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】張裕洋, 余德亮, 劉修銘, 丁定國
【申請人】位元奈米科技股份有限公司