Abstract
本研究利用溶液製程，成長穩定性好、對環境無害、且可大面積製作之新穎Cu-doped Co3O4奈米棒、奈米顆粒與奈米粒薄膜，並以此氧化物材料試製成新穎氧化物異質介面太陽能電池，驗證Cu-doped Co3O4運用於太陽能電池吸收層之可行性。 本研究亦針對不同摻雜濃度之Cu-doped Co3O4奈米棒於X光繞射、穿透式電子顯微鏡、以及拉曼光譜儀分析，確認已成功合成Cu-doped Co3O4奈米棒，且為多晶結構，藉由X-ray 光電子能譜儀分析化學成分確認銅摻雜進入Co3O4，以及利用感應耦合電漿質譜儀做銅定量分析；在光學性質方面，利用紫外/可見光吸收光譜、陰極激發放光系統分析可知隨著調變銅的摻雜量，增加吸收率與其吸收係數。且由不同的銅摻雜量，可在1.3 - 1.4 eV以及2.55 - 3.5 eV之間調變其能隙。驗證出Cu-doped Co3O4奈米棒為一相當具有潛力的光吸收媒介。此外，藉由調整不同參數成長Cu-doped Co3O4奈米粒薄膜，並以霍爾效應量測系統分析電性。得到最佳之載子濃度為1015 - 1016 cm-3，載子遷移率為1 - 10 cm2 / (V•s)。 本研究也製備出p-Cu-doped Co3O4奈米粒薄膜 / n-ZnSe薄膜異質接面太陽能電池，其太陽能電池電性表現為Voc = 0.14 V、Jsc = 0.65 mA/cm2、FF = 27 %、η = 0.028 %，其中短路電流密度較噴塗n-TiO2，及熱壓方式製作之電流上升數百倍。由上述結果可知Cu-doped Co3O4為一新穎之氧化物吸收層材料，且具有應用於太陽能電池之潛力。