Abstract
此篇論文主要探討有機太陽能電池結構上改善與內部物理機制的問題，並延伸到目前有機太陽能電池的主要吸光材料(推電子材料)，其紅外光吸收光譜的增加，並將其應用到有機紅外光偵測器上。我們主要是應用三重態材料(磷光發光材料)中，三重態激子的生命期遠長於單重態激子(約為10^3 ~ 10^6 倍)與內部系統轉換速率增加的兩項重要特性。第一，因三重態激子生命期長，故其擴散長度亦隨之而增長，此可以改善在有機太陽能電池中，激子擴散長度小於吸收厚度的問題。第二，因內部系統轉換速率的增加，故三重態的佈居數(三重態激子數)增加，此增加了太陽能電池中，可拆解激子的數量。 為了印證擴散長度增加，我們使用了光誘發吸收光譜來監測三重態激子的吸收，並觀測到三重態激子的數量在三重態材料的參雜下增強10倍，將此應用於有機太陽能電池(混合異質接面)中，短路電流增加了100 %；另外我們亦使用了瞬時光激發螢光光譜來觀測單重態激子的生命期變化，研究結果顯示，在三重態材料的參雜下，螢光放光生命期減少，推測是因為內部系統轉換速率的提升，而與單重態放光速率競爭，使得三重態激子數量增加。我們更製作了雙層異質接面的太陽能電池，並與混和異質接面做比較，結果發現，短路電流在雙層異質接面的太陽能電池中有100 % 的提升；在混和異質接面下亦有 10 % 的增加，顯示三重態材料參雜的正面效益與釐清內部物理機制。除上述工作外，我們將太陽能電池的厚度增加到微米等級，並在外加負偏壓下，得到紅外光的偵測效果，此為第一個不需紅外吸收材料參雜，藉由自身介面激子吸收所得的有機紅外偵測器。