專利名稱：有機(jī)疊層太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總的來說涉及有機(jī)疊層太陽電池。還公開了制造這些器件的方法，所述方法可以包括至少一個(gè)用于沉積方酸化合物的升華步驟。
背景技術(shù)：
光電器件依靠材料的光學(xué)和電子學(xué)性質(zhì)，通過電子學(xué)方法產(chǎn)生或檢測(cè)電磁輻射， 或從環(huán)境電磁輻射產(chǎn)生電。光敏光電器件將電磁輻射轉(zhuǎn)變成電。太陽電池、也稱為光伏(PV)器件，是一類特別用于產(chǎn)生電力的光敏光電器件。可以從太陽光之外的其他光源產(chǎn)生電能的PV器件，可用于驅(qū)動(dòng)耗電負(fù)載以提供例如照明、加熱，或?yàn)殡娮泳€路或裝置例如計(jì)算器、無線電、計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)或通訊設(shè)備供電。這些發(fā)電應(yīng)用通常還包括為電池或其他能量?jī)?chǔ)存裝置充電， 以便當(dāng)來自太陽或其他光源的直接照射不可用時(shí)能夠繼續(xù)運(yùn)行，或根據(jù)特定應(yīng)用的要求平衡PV器件的電力輸出。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“電阻性負(fù)載”是指任何耗電或儲(chǔ)電電路、 裝置、設(shè)備或系統(tǒng)。另一種類型的光敏光電器件是光電導(dǎo)體電池。在這種操作過程中，信號(hào)檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)器件的阻抗以檢測(cè)由光的吸收所引起的變化。另一種類型的光敏光電器件是光探測(cè)器。在操作中，光探測(cè)器與電流檢測(cè)線路聯(lián)合使用，所述電流檢測(cè)線路測(cè)量當(dāng)光探測(cè)器暴露于電磁輻射并可以具有施加的偏電壓時(shí)所產(chǎn)生的電流。本文描述的檢測(cè)線路能夠向光探測(cè)器提供偏電壓，并測(cè)量光探測(cè)器對(duì)電磁輻射的電子學(xué)響應(yīng)。這三種類型的光敏光電器件可以根據(jù)是否存在下文定義的整流結(jié)，并且也根據(jù)器件的運(yùn)行是否使用外加電壓、也稱為偏壓或偏電壓來表征。光電導(dǎo)體電池不具有整流結(jié)，并且通常使用偏壓來運(yùn)行。PV器件具有至少一個(gè)整流結(jié)，并且不使用偏壓運(yùn)行。光探測(cè)器具有至少一個(gè)整流結(jié)，并且通常但不總是使用偏壓運(yùn)行。典型情況下，光伏電池向電路、裝置或設(shè)備提供電力。光探測(cè)器或光電導(dǎo)體電池提供信號(hào)或電流以控制檢測(cè)電路或從檢測(cè)電路輸出信息，但是不向電路、裝置或設(shè)備提供電力。傳統(tǒng)上，光敏光電器件由多種無機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)造而成，例如晶體、多晶和無定形硅、 砷化鎵、碲化鎘等。在本文中，術(shù)語“半導(dǎo)體”是指當(dāng)電荷載流子受到熱或電磁激發(fā)誘導(dǎo)時(shí)能夠?qū)щ姷牟牧?。術(shù)語“光電導(dǎo)”一般是指電磁輻射能量被吸收從而轉(zhuǎn)變成電荷載流子的激發(fā)能，以便載流子能夠傳導(dǎo)、例如運(yùn)輸材料中的電荷的過程。術(shù)語“光電導(dǎo)體”或“光電導(dǎo)材料”在本文中用于指稱由于其吸收電磁輻射以產(chǎn)生電荷載流子的性質(zhì)而被選擇的半導(dǎo)體材料。PV器件的性質(zhì)可以由它們能夠?qū)⑷肷淙展饽苻D(zhuǎn)變成有用電能的效率來表征。利用晶體或無定形硅的器件在商業(yè)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位，并且其中某些已經(jīng)達(dá)到23%或更高的效率。但是，基于晶體的器件、特別是大表面積器件，由于在生產(chǎn)沒有明顯的降低效率的缺陷的大晶體中固有的問題，生產(chǎn)起來困難且昂貴。另一方面，高效無定形硅器件仍然受到穩(wěn)定性問題的困擾。目前可商購的無定形硅電池的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換效率在4到8%之間。更近的嘗試聚焦于使用有機(jī)光伏電池以經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)成本獲得可接受的光伏轉(zhuǎn)換效率?？梢詫?duì)PV器件進(jìn)行優(yōu)化，以在標(biāo)準(zhǔn)照射條件(即標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，其為1000W/m2、 AMI. 5光譜照射)下最大化電力產(chǎn)生，用于最大化光電流乘以光電壓的乘積。這種電池在標(biāo)準(zhǔn)照射條件下的電能轉(zhuǎn)換效率取決于下列三個(gè)參數(shù)(1)零偏壓下的電流，即短路電流Isc， 單位為安培；(2)開路條件下的光電壓，即開路電壓V…單位為伏特；以及(3)填充因子ff。PV器件在與負(fù)載相連并用光照射時(shí)，產(chǎn)生光生電流。當(dāng)在無限負(fù)載下照射時(shí)，PV 器件產(chǎn)生其最大可能電壓，即開路電壓或\c。當(dāng)在其電觸點(diǎn)短路的情況下照射時(shí)，PV器件產(chǎn)生其最大可能電流，即短路電流或Isc。當(dāng)實(shí)際用于產(chǎn)生電力時(shí)，PV器件與有限電阻性負(fù)載相連，電力輸出由電流和電壓的乘積IX V給出。由PV器件產(chǎn)生的最大總電力必然不能超過乘積IseXVf當(dāng)對(duì)負(fù)載值進(jìn)行優(yōu)化以獲得最大功率提取時(shí)，電流和電壓分別具有值Imax
和 VfflaxOPV器件的性能指數(shù)是填充因子FF，其定義為FF= IImaxVfflJ/{IscVoJ (1)其中FF總是小于1，因?yàn)樵趯?shí)際使用中永遠(yuǎn)不能同時(shí)獲得Is。和Vre。但是，在最適條件下，當(dāng)FF接近1時(shí)，器件具有較低的串聯(lián)或內(nèi)部電阻，因此向負(fù)載提供較高百分率的Isc 與Vre的乘積。當(dāng)Pin。是器件上的入射功率時(shí)，器件的功率效率ηΡ可以由下式計(jì)算np = FF*(Isc*Voc)/Pinc。當(dāng)適合能量的電磁輻射入射在半導(dǎo)體有機(jī)材料例如有機(jī)分子晶體(OMC)材料或聚合物上時(shí)，光子可以被吸收以產(chǎn)生被激發(fā)的分子狀態(tài)。這用符號(hào)表示為&+^屯&*。這里 S0和Stl*分別表示分子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)。這種能量吸收伴有電子從HOMO能級(jí)中的基態(tài)—— 其可以是B-鍵(B-bond)提升到LUMO能級(jí)——其可以是B*-鍵(B*-bond)，或等價(jià)地，空穴從LUMO能級(jí)提升到Η0Μ0能級(jí)。在有機(jī)薄膜光電導(dǎo)體中，一般相信產(chǎn)生的分子狀態(tài)是激子， 即作為準(zhǔn)粒子運(yùn)輸?shù)奶幱谑`態(tài)的電子-空穴對(duì)。激子在成對(duì)重結(jié)合之前可以具有可觀的壽命，所述成對(duì)重結(jié)合是指原始的電子和空穴彼此重新結(jié)合的過程，這與同來自其他對(duì)的空穴或電子的重新結(jié)合相反。為了產(chǎn)生光電流，將電子-空穴對(duì)分離，典型是在兩個(gè)不同的相接觸的有機(jī)薄膜之間的供體-受體界面處。如果電荷沒有分離，它們可以在成對(duì)重結(jié)合過程、也稱為淬滅過程中，以輻射的形式通過發(fā)射比入射光的能量更低的光，或以非輻射的形式通過產(chǎn)生熱而重新結(jié)合。在光敏光電器件中，這些結(jié)果中的任一種都是不想要的。電場(chǎng)或觸點(diǎn)的不均勻性可能使激子淬滅而不是在供體-受體界面處分離，導(dǎo)致對(duì)電流沒有凈貢獻(xiàn)。因此，希望使光生激子保持遠(yuǎn)離觸點(diǎn)。這具有限制激子向節(jié)附近的區(qū)域擴(kuò)散，以便關(guān)聯(lián)電場(chǎng)有更多的機(jī)會(huì)分離由節(jié)附近的激子解離所釋放的電荷載流子的作用。為了產(chǎn)生占據(jù)顯著體積的內(nèi)生電場(chǎng)，常用的方法是將兩層特別是在其分子的量子能態(tài)分布方面具有適當(dāng)選擇的導(dǎo)電性質(zhì)的材料并置。這兩種材料的界面被稱為光伏異質(zhì)結(jié)。在傳統(tǒng)半導(dǎo)體理論中，用于形成PV異質(zhì)結(jié)的材料一般被稱為η或P型。這里η型是指大部分載流子類型是電子。這可以被視為具有許多處于相對(duì)自由能態(tài)中的電子的材料。P 型是指大部分載流子類型是空穴。這樣的材料具有許多處于相對(duì)自由能態(tài)中的空穴。背景的類型、即非光生的大部分載流子濃度，主要取決于由缺陷或雜質(zhì)引起的無意摻雜。雜質(zhì)和類型和濃度決定了最高占據(jù)分子軌道(HOMO)能級(jí)與最低未占分子軌道(LUMO)能級(jí)之間的能隙、被稱為H0M0-LUM0能隙中的費(fèi)米能(Fermi energy)或能級(jí)的值。費(fèi)米能描述了分子的量子能態(tài)的統(tǒng)計(jì)學(xué)占據(jù)情況，其用占據(jù)概率等于1/2時(shí)的能量值表示。費(fèi)米能接近LUMO 能級(jí)表明電子是優(yōu)勢(shì)載流子。費(fèi)米能接近HOMO能級(jí)表明空穴是優(yōu)勢(shì)載流子。因此，費(fèi)米能是傳統(tǒng)半導(dǎo)體的重要定性性質(zhì)，并且原型PV異質(zhì)結(jié)傳統(tǒng)上是p-n界面。術(shù)語“整流”尤其是指具有不對(duì)稱導(dǎo)電特性的界面，即界面支持優(yōu)選一個(gè)方向上的電荷運(yùn)輸。整流一般與適當(dāng)選擇的材料之間的異質(zhì)結(jié)處產(chǎn)生的內(nèi)建電場(chǎng)相關(guān)。當(dāng)在本文中使用時(shí)，并且正如本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員所通常理解的，如果第一個(gè) “最高占據(jù)分子軌道” (HOMO)或“最低未占分子軌道”(LUMO)能級(jí)與第二個(gè)HOMO或LUMO能級(jí)相比更接近真空能級(jí)，則所述第一個(gè)能級(jí)“大于”或“高于”所述第二個(gè)能級(jí)。因?yàn)殡婋x電勢(shì)(IP)被測(cè)量為相對(duì)于真空能級(jí)的負(fù)能量，因此較高的HOMO能級(jí)對(duì)應(yīng)于具有較小絕對(duì)值的IP (負(fù)得較少的IP)。同樣，較高的LUMO能級(jí)對(duì)應(yīng)于具有較小絕對(duì)值的電子親和勢(shì)(EA) (負(fù)得較少的EA)。在常規(guī)能級(jí)圖上，真空能級(jí)位于頂部，材料的LUMO能級(jí)高于同一材料的 Η0Μ0能級(jí)?！拜^高的” Η0Μ0或LUMO能級(jí)與“較低的” Η0Μ0或LUMO能級(jí)相比，顯得更接近于這種能級(jí)圖的頂部。在有機(jī)材料的情形下，術(shù)語“供體”和“受體”是指兩種相接觸但是不同的有機(jī)材料的Η0Μ0和LUMO能級(jí)的相對(duì)位置。這與這些術(shù)語在無機(jī)材料情形中的使用相反，在無機(jī)材料情形中，“供體”和“受體”可以是指分別可用于產(chǎn)生無機(jī)η型層和ρ型層的摻雜物類型。 在有機(jī)材料的情形中，如果與另一種材料接觸的一種材料的LUMO能級(jí)較低，那么該材料是受體。否則，它是供體。在不存在外部偏壓的情況下，供體-受體節(jié)處的電子移動(dòng)到受體材料中，以及空穴移動(dòng)到供體材料中，在能量上是有利的。有機(jī)半導(dǎo)體的顯著性質(zhì)是載流子遷移率。遷移率度量了電荷載流子能夠?qū)﹄妶?chǎng)做出響應(yīng)通過導(dǎo)電材料移動(dòng)的容易性。在有機(jī)光敏器件的情形中，包含有由于高的電子遷移率而傾向于通過電子進(jìn)行傳導(dǎo)的材料的層，可以被稱為電子傳輸層或ETL。包含有由于高的空穴遷移率而傾向于通過空穴進(jìn)行傳導(dǎo)的材料的層，可以被稱為空穴傳輸層或HTL。在一個(gè)實(shí)施方案中，受體材料是ETL，并且供體材料是HTL。常規(guī)的無機(jī)半導(dǎo)體PV電池利用p-n節(jié)建立內(nèi)部電場(chǎng)。早期的有機(jī)薄膜電池，例如由Tang的Appl. Phys Lett. 48，183(1986)所報(bào)道的，含有與在常規(guī)無機(jī)PV電池中使用的類似的異質(zhì)結(jié)。但是，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，除了 p-n型節(jié)的建立之外，異質(zhì)結(jié)的能級(jí)失諧也發(fā)揮重要作用。由于有機(jī)材料中光生過程的基本性質(zhì)，有機(jī)D-A異質(zhì)結(jié)處的能級(jí)失諧據(jù)信對(duì)于有機(jī)PV器件的運(yùn)行來說是重要的。在有機(jī)材料光激發(fā)后，產(chǎn)生了局部化的弗倫克爾 (Frenkel)或電荷轉(zhuǎn)移激子。為了進(jìn)行電檢測(cè)或產(chǎn)生電流，必須將結(jié)合的激子解離成它們的組分電子和空穴。這樣的過程可以由內(nèi)建電場(chǎng)誘導(dǎo)，但是在有機(jī)器件中典型發(fā)現(xiàn)的電場(chǎng) (F 106V/cm)下效率低。有機(jī)材料中最有效的激子解離發(fā)生在供體-受體(D-A)界面處。 在這種界面處，具有低電離電勢(shì)的供體材料與具有高電子親和勢(shì)的受體材料形成異質(zhì)結(jié)。 取決于供體和受體材料的能級(jí)排列，激子在這種界面處的解離可能變得能量上有利，在受體材料中產(chǎn)生自由電子極化子，并在供體材料中產(chǎn)生自由空穴極化子。有機(jī)PV電池與傳統(tǒng)的硅基器件相比具有許多潛在優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)PV電池重量輕，材料的使用經(jīng)濟(jì)，并且可以沉積在低成本基材例如柔性塑料箔片上。但是，有機(jī)PV器件典型地具有相對(duì)低的功率轉(zhuǎn)換效率，其在或更低的量級(jí)上。據(jù)認(rèn)為，這部分是由于固有的光電導(dǎo)過程的次級(jí)性質(zhì)。也就是說，載流子產(chǎn)生需要激子的產(chǎn)生、擴(kuò)散和電離或收集。這些過程每個(gè)都伴有效率η。下標(biāo)可以如下使用Ρ表示功率效率，EXT表示外部量子效率，A表示光子吸收激子產(chǎn)生，ED表示擴(kuò)散，CC表示收集，并且INT表示內(nèi)部量子效率。使用該表示法ηΡ nEXT = iiA* iiED* IiccnEXT = η Α* η INT激子的擴(kuò)散長(zhǎng)度(Ld) (LD 50A)典型情況下遠(yuǎn)小于光吸收長(zhǎng)度( 500 A)，因此在使用具有多個(gè)或高度折疊界面的厚的并因此高阻抗的電池或具有低的光吸收效率的薄電池之間，需要折衷。典型情況下，當(dāng)光在有機(jī)薄膜中被吸收并形成激子時(shí)，形成單線態(tài)激子。通過體系間跨越機(jī)制，單線態(tài)激子可以衰變成三線態(tài)激子。在該過程中能量損失，這造成了器件較低的效率。如果為了不從體系間跨越導(dǎo)致能量損失，理想地是使用產(chǎn)生三線態(tài)激子的材料，因?yàn)槿€態(tài)激子與單線態(tài)激子相比一般具有更長(zhǎng)壽命，并因此具有更長(zhǎng)的擴(kuò)散長(zhǎng)度。通過在光活性區(qū)中使用有機(jī)金屬材料，本發(fā)明的器件可以有效地利用三線態(tài)激子。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于有機(jī)金屬化合物來說單線態(tài)-三線態(tài)混合可能如此之強(qiáng)，使得吸收包含了從單線態(tài)基態(tài)直接到三線態(tài)激發(fā)態(tài)的激發(fā)，消除了與從單線態(tài)激發(fā)態(tài)到三線態(tài)激發(fā)態(tài)的轉(zhuǎn)變相伴的損失。三線態(tài)激子與單線態(tài)激子相比更長(zhǎng)的壽命和擴(kuò)散長(zhǎng)度，可以允許使用更厚的光活性區(qū)，因?yàn)槿€態(tài)激子可以擴(kuò)散更長(zhǎng)距離到達(dá)供體-受體異質(zhì)結(jié)，不會(huì)犧牲器件的效率。由于其用于低成本、大面積商業(yè)化生產(chǎn)的潛力，基于有機(jī)材料的太陽電池是用于普及太陽能產(chǎn)生的有希望的候選者。最近，包含有兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)電池的疊層結(jié)構(gòu)已顯示出改進(jìn)的器件性能。具有兩個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)電偶聯(lián)的子電池的有機(jī)疊層太陽電池，具有開路電壓(yoc) 增加到單個(gè)子電池的Vre的總和的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。以前，同樣的小分子有機(jī)材料已被用于前電池和后電池中。在某些情況下，在每個(gè)子電池中使用兩種不同的供體材料，以便能夠吸收日光發(fā)射光譜中廣范圍的光子能量。已經(jīng)證實(shí)，使用氯[亞酞菁]硼(III) (SubPc)作為供體材料以及富勒烯作為受體材料的單節(jié)電池，能夠獲得0. 98V那樣高的Vre。發(fā)明概述本發(fā)明公開了包含位于第一電極和第二電極之間的兩個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)的有機(jī)光伏器件，其中每個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含供體和受體。在一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)光伏器件在兩個(gè)或更多個(gè)光活性區(qū)之間包含至少一個(gè)激子阻擋層和至少一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少兩個(gè)光活性區(qū)中的至少一個(gè)包含由平面異質(zhì)結(jié)、體異質(zhì)結(jié)、混合異質(zhì)結(jié)、雜化-平面-混合異質(zhì)結(jié)或納晶體異質(zhì)結(jié)形成的供體-受體異質(zhì)結(jié)。例如， 異質(zhì)結(jié)可以包含選自下列的兩種或更多種材料的混合物亞酞菁(SubPc)、C6(I、C7tl、方酸、銅酞菁(CuPc)、錫酞菁(SnPc)、氯鋁酞菁(ClAlPc)和二茚并茈(DIP)。使用仔細(xì)設(shè)計(jì)的層厚度、材料選擇、薄膜次序和薄膜結(jié)晶度模擬和制造的疊層電池，產(chǎn)生了器件性能可以提高11%的器件。正如本文所示，產(chǎn)生了在包含各種厚度、材料選擇、薄膜次序和薄膜結(jié)晶度的電池中使用SubPc作為供體的疊層電池。此外，SubPc和銅酞菁(CuPc)分別具有500_600nm和600_700nm的互補(bǔ)吸收范圍。 正如本文所示，在疊層太陽電池中使用SubPc和CuPc作為供體的疊層電池與單個(gè)子電池相比，導(dǎo)致在整個(gè)可見區(qū)內(nèi)光譜響應(yīng)的均勻性提高。因此，當(dāng)SubPc和CuPc的層厚度最佳時(shí)， 前電池和后電池中的吸收峰將位于不同波長(zhǎng)區(qū)域中，這將平衡這兩個(gè)子電池中的光電流。本發(fā)明還公開了所公開器件的制造方法及其使用方法。


圖1 是顯示了各種有機(jī)半導(dǎo)體材料的吸收系數(shù)的圖。圖2 下方在太陽電池中使用的某些活性材料的消光系數(shù)圖。上方這些活性材料與AMI. 5G日光光譜的關(guān)系。圖3 是表示在lOOmW/cm2、AMI. 5G光照條件下，層疊的有機(jī)疊層太陽電池對(duì)恒定 Jsc(mA/cm2)優(yōu)化的等高線圖。器件結(jié)構(gòu)是玻璃/1500AlT0/XASubPc/XAC6(1/5AAg/yA SubPc/y A C60/100 A BCP/800 A Al。圖4 是表示在lOOmW/cm2、AMI. 5G光照條件下，層疊的有機(jī)疊層太陽電池對(duì)恒定 Jsc(mA/cm2)優(yōu)化的等高線圖。器件結(jié)構(gòu)是玻璃/1500AlT0/XASubPC/XAC6Q/5AAg/yA CuPc/y A C60/100 A BCP/800 A Ag。圖5 :是下列模型疊層電池中歸一化的光場(chǎng)的等高線圖玻璃/1500 A IT0/50 A Mo03/145 A SubPc/180 A C60/50 A PTCBI/10 A Ag/25 A MoO3/120 A CuPc/100 A C60/80 A BCP/lkAAg。圓圈圍住的區(qū)域表示材料的吸收區(qū)。圖6 是下列模型疊層電池中歸一化的光場(chǎng)的等高線圖玻璃/1500人IT0/175A CuPc/100 A C60/50 a PTCBI/10 A Ag/25 A Mo03/105 A SubPc/345 A C60/80 A BCP/lk A Ag。 圓圈圍住的區(qū)域表示材料的吸收區(qū)。圖7 是當(dāng)改變疊層器件中光活性層的歸一化厚度時(shí)，模型歸一化光電流的變化的圖。結(jié)構(gòu)是玻璃 /1500 A ITO/175 A CuPc/100 A C60/50 a PTCBI/10 A Ag/25 AMo03/105 A SubPc/345 A C60/80 A BCP/lk A Ag。
圖8 是表示在lOOmW/cm2、AMI. 5G光照條件下，層疊的有機(jī)疊層太陽電池對(duì)恒定功率效率(％)優(yōu)化的等高線圖。器件結(jié)構(gòu)是玻璃/1500 AlT0/50ASubPC/X A SubPc C60 (nano) /400 A C60/5 A Ag/100 A CuPc/y A CuPc: C60 (nano) /200 A C60/100 A BCP/800 AAg0圖9:是具有SubPC/C6Q平面異質(zhì)結(jié)的前和后子電池的疊層太陽電池的效率作為激子擴(kuò)散長(zhǎng)度和串聯(lián)電阻的函數(shù)的計(jì)算等高線圖。假定理想系數(shù)η等于2。圖10 是具有納晶SubPc/C6(1前電池和納晶CuPc/C6(1后電池的疊層器件的效率作為激子擴(kuò)散長(zhǎng)度和串聯(lián)電阻變化的函數(shù)的計(jì)算等高線圖。假定理想系數(shù)為2。模型結(jié)構(gòu)顯示在右側(cè)。圖11 是前、后電池和具有含SubPc的前電池和含CuPc的后電池的未優(yōu)化疊層器件的性能。對(duì)lsim(lOOmW/cm2)下的線性(左上)和對(duì)數(shù)(左下)J-V曲線以及實(shí)驗(yàn)(右上)和模型(右下)外部量子效率進(jìn)行了作圖。插入圖顯示了器件結(jié)構(gòu)。圖12 是前、后電池和具有含SubPc的前電池和含SQ的后電池的未優(yōu)化疊層器件的性能。對(duì)lsim (lOOmW/cm2)下的線性(左上)和對(duì)數(shù)(左下)J-V曲線以及實(shí)驗(yàn)(右上) 外部量子效率進(jìn)行了作圖。器件結(jié)構(gòu)顯示在右下方。圖13 疊層器件的器件結(jié)構(gòu)和AMI. 5G光照下的J-V曲線。lOOmW/cm2對(duì)應(yīng)于Isun強(qiáng)度。圖14 前(左側(cè))和后(右側(cè))電池的器件結(jié)構(gòu)。圖15:顯示了疊層(正方形)、前(圓形)和后(三角形)電池之間的比較的圖。 也顯示了前和后電池的的總和(星型)。圖16 分別為疊層(正方形)、前(圓形)和后(三角形)電池的歸一化的EQE。 疊層電池顯示了 SubPc的高峰和CuPc的擴(kuò)展肩兩者。圖17 顯示了下列的實(shí)驗(yàn)生成器件的各種不同的圖玻璃/1500 AIT0/50 A MoO3/10 A NPD/130 A SuPc/170 A C60/50 A PTCBI/8 A Ag/25 A Mo03/75 A CuPc/230 A C6(l/70 ABCP/lkAAg。從左上沿順時(shí)針器件的結(jié)構(gòu)，在不同光強(qiáng)度下的對(duì)數(shù)和線性J-V曲線，以及對(duì)入射光功率作圖的器件性能。圖18 顯示了圖17的前、后和疊層電池的J-V曲線的比較的圖。圖19 下列疊層結(jié)構(gòu)中前和后電池的模型EQE 玻璃/1500 A IT0/50 AMo03/10 A NPD/130 A SuPc/170 A C60/50 APTCBI/8 AAg/25 AMo03/75 ACuPc/230 AC60/70 ABCP/lkA Ag。圖20 :圖19的單獨(dú)的前和后電池的EQE的比較。發(fā)明詳述本發(fā)明公開了包含位于第一電極和第二電極之間的兩個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)的有機(jī)光伏器件，其中每個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含供體和受體。在一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)光伏器件在兩個(gè)或更多個(gè)光活性區(qū)之間包含至少一個(gè)激子阻擋層和至少一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層。代表性的實(shí)施方案還可以包含透明電荷轉(zhuǎn)移層或電荷重結(jié)合層。正如本文所述， 電荷轉(zhuǎn)移層與受體和供體層的區(qū)別在于下述事實(shí)，即電荷轉(zhuǎn)移層通常、但不是必定是無機(jī)的(通常為金屬)，并且它們可以被選擇成不具有光電導(dǎo)活性。術(shù)語“電荷轉(zhuǎn)移層”在本文
10中用于指稱與電極相似但是不同的層，所述不同之處在于電荷轉(zhuǎn)移層僅僅從光電器件的一個(gè)小部分向相鄰小部分輸送電荷載流子。術(shù)語“電荷重結(jié)合層”在本文中用于指稱與電極相似但是不同的層，所述不同之處在于電荷重結(jié)合層允許疊層光敏器件之間電子和空穴的重新結(jié)合，并且也可以增強(qiáng)一個(gè)或多個(gè)活性層附近的內(nèi)部光場(chǎng)強(qiáng)度。電荷重結(jié)合層可以由美國專利No. 6，657，378中所述的半透明金屬納米團(tuán)簇、納粒或納米棒構(gòu)成，所述專利在此以其全文引為參考。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少一個(gè)電極包含透明導(dǎo)電氧化物例如銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、鎵銦錫氧化物(GITO)、鋅氧化物(ZO)和鋅銦錫氧化物(ZITO)，或透明導(dǎo)電聚合物例如聚苯胺(PANI)。當(dāng)電極是陰極時(shí)，它可以包含金屬替代物、非金屬材料或金屬材料，例如選自Ag、 Au、Ti、Sn和Al中的一種金屬材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，電荷轉(zhuǎn)移層或電荷重結(jié)合層可以包含Al、Ag、Au、MoO3> Li、 LiF、Sn、Ti、TO3、銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、鎵銦錫氧化物(GITO)、鋅氧化物(ZO)或鋅銦錫氧化物(ZITO)構(gòu)成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，電荷重結(jié)合層可以包含金屬納米團(tuán)簇、 納?；蚣{米棒。對(duì)于可以用于本公開的供體材料來說，可以提到的非限制性實(shí)例選自亞酞菁 (SubPc)、銅酞菁(CuPc)、氯鋁酞菁(ClAlPc)、錫酞菁(SnPc)、并五苯、并四苯、二茚并茈 (DIP)和方酸(SQ)?？梢允褂玫姆剿峄衔锏姆窍拗菩詫?shí)施方案選自2，4_雙W_(N，N-二丙基氨基)-2，6- 二羥基苯基、2，4-雙[4- (N, N- 二異丁基氨基)_2，6- 二羥基苯基及其鹽。在一個(gè)實(shí)施方案中，供體材料可以摻雜有高遷移率材料，例如包含并五苯或金屬納粒的材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的每個(gè)有機(jī)光活性區(qū)可以包含供體，其顯示出與至少另一個(gè)有機(jī)光活性區(qū)的供體互補(bǔ)的吸收范圍。對(duì)于可以用于本公開的受體材料來說，可以提到的非限制性實(shí)例選自C6(l、Cto、3， 4,9,10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)、苯基-C61-丁酸-甲基酯([60]PCBM)、苯基-C71-丁酸-甲基酯([70] PCBM)、噻吩基-C61-丁酸-甲基酯([60] ThCBM)和十六氟酞菁(F16CuPc) 0對(duì)于可以用作激子阻擋層的材料來說，可以提到的非限制性實(shí)例選自浴銅靈 (BCP)、紅菲繞啉(BPhen)、3，4，9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)、1，3，5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、三(乙酰丙酮根)釕(III) (Ru(acaca) 3)和苯酚鋁(HI) (Alq2 ΟΡΗ)。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少兩個(gè)光活性區(qū)中的至少一個(gè)包含由平面異質(zhì)結(jié)、體異質(zhì)結(jié)、混合異質(zhì)結(jié)、雜化-平面-混合異質(zhì)結(jié)或納晶體異質(zhì)結(jié)形成的供體-受體異質(zhì)結(jié)。例如， 異質(zhì)結(jié)可以包含選自下列的兩種或更多種材料的混合物亞酞菁(SubPc)、C6(I、C7tl、方酸、銅酞菁(CuPc)、錫酞菁(SnPc)、氯鋁酞菁(ClAlPc)和二茚并茈(DIP)?？捎糜谛纬僧愘|(zhì)結(jié)的材料混合物的非限制性實(shí)例包括亞酞菁(SubPc)/C60 ；亞酞菁(SubPc)/C70 ；方酸/C60 ；
銅酞菁(CuPc)/C60；銅酞菁(CuPc)/錫酞菁(SnPc)/C6tl ；或二茚并茈(DIP)/C70 ；鋁氯酞菁(AlClPc)/C60 ；以及鋁氯酞菁(AlClPc)/C70。在一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的光活性層還包含緩沖材料，例如W03、V2O5, MoO3和其他氧化物。在本文描述的有機(jī)光伏器件的制造中，一個(gè)或多個(gè)有機(jī)層可以通過真空熱蒸發(fā)、 有機(jī)蒸汽噴印或有機(jī)氣相沉積來沉積。可選地，有機(jī)層可以使用溶液處理方法例如刮涂、旋涂或噴墨印刷來沉積。在本文描述的有機(jī)光伏器件中使用的有機(jī)層的厚度可以在25-1200 A的范圍內(nèi)， 例如50-950 A或甚至60-400 A。在一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)層是晶體，并且可以在大面積上是晶體，例如從IOOnm至 IOOOnm,或甚至在從IOnm至Icm的范圍內(nèi)。本文描述的有機(jī)光伏器件可以顯示出范圍高達(dá)2. 2V、例如1.57V的開路電壓 (Voc)，以及高于2%、甚至高于10%的功率效率(Ilp)。在一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的有機(jī)光伏器件可以顯示出高于11%的功率效率。在一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的有機(jī)光伏器件可以包含三個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)，每個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含供體和受體。在一個(gè)實(shí)施方案中，器件還包含至少一個(gè)激子阻擋層、電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層，并且任選包含緩沖層。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的有機(jī)光伏器件包含位于第一電極和第二電極之間的兩個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)，其中每個(gè)所述有機(jī)光活性區(qū)包含供體，其包含選自下列的材料亞酞菁(SubPc)、銅酞菁(CuPc)、氯鋁酞菁 (ClAlPc)、錫酞菁(SnPc)、并五苯、并四苯、二茚并茈(DIP)、方酸(SQ)、鋅酞菁(ZnPc)和鉛酞菁(PbPc)；受體，其包含下列的材料選自C6Q、C7Q、3，4，9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑 (PTCBI)、苯基-C61- 丁酸-甲基酯([60JPCBM)、苯基-C71- 丁酸-甲基酯([70]PCBM)、噻吩基-C61-丁酸-甲基酯aeo] ThCBM)和十六氟酞菁(F16CuPc)；激子阻擋層，其包含選自下列的材料W03、Mo03、浴銅靈(BCP)、紅菲繞啉(BPhen)、 3，4，9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)和1，3，5_三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯 (TPBi)JT (III) (Ru(acaca)3)；電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層，其包含選自Al、Ag、Au、Mo03* WO3的材料；以及任選的包含MoO3的緩沖層；其中至少一個(gè)電極是包含銦錫氧化物(ITO)的陽極，并且至少一個(gè)電極是包含選自Ag、Au和Al的材料的陰極。在本實(shí)施方案中，與其他實(shí)施方案類似，至少一個(gè)光活性區(qū)可以包含由平面異質(zhì)結(jié)、體異質(zhì)結(jié)、混合異質(zhì)結(jié)、雜化-平面-混合異質(zhì)結(jié)或納晶體異質(zhì)結(jié)形成的供體-受體異質(zhì)結(jié)。正如前面陳述的，異質(zhì)結(jié)包含選自下列的兩種或更多種材料的混合物亞酞菁(SubPc), C60, C7tl、方酸、銅酞菁(CuPc)、錫酞菁(SnPc)、二茚并茈(DIP)和鋁氯酞菁 (AlClPc)?？捎糜谛纬僧愘|(zhì)結(jié)的材料混合物的非限制性實(shí)例包括亞酞菁(SubPc)/C60；亞酞菁(SubPc)/C70；方酸/C60;銅酞菁(CuPc)/C60；銅酞菁(CuPc)/ 錫酞菁(SnPc) /C60 ；二茚并茈(DIP)/C70 ；鋁氯酞菁(AlClPc)/C6tl；鋁氯酞菁(AlClPc)/C7。；或銅酞菁(CuPc)/鋁氯酞菁(AlClPc)/C6。。本發(fā)明還公開了用于生產(chǎn)有機(jī)光伏器件的方法，所述方法包括在基材上沉積第一電極；在第一電極上沉積第一個(gè)光活性區(qū)；在第一個(gè)光活性區(qū)上沉積第一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層；在第一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層上沉積第二個(gè)光活性區(qū)；以及在第二個(gè)光活性區(qū)上沉積第二電極；其中第一個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含第一種供體和第一種受體，其中第二個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含第二種供體和第二種受體，其中將激子阻擋層沉積在至少一個(gè)光活性區(qū)上，并且其中將電荷重結(jié)合層、電荷轉(zhuǎn)移層或電極沉積在每個(gè)光活性區(qū)之間。此外，本發(fā)明公開了用于產(chǎn)生和/或測(cè)量電或電信號(hào)的方法，所述方法包括向本文描述的有機(jī)光伏器件提供光。利用上面描述的優(yōu)化方法，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有可能制造許多不同類型的疊層太陽電池。一種非限制性的結(jié)構(gòu)如下玻璃/1500 AITOA1A供體1/ A受體1/ A激子阻擋層 Λ4Α電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層/^入供體？/^入受體？/^入激子阻擋層/^入金屬陰極。 另一種非限制性的結(jié)構(gòu)如下玻璃Λ500 AITOA1A緩沖劑IA1A供體1/ A受體1/ A 激子阻擋層/ A電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層/V1 A緩沖劑2/yi A供體2/y2 A受體2/y3 A 激子阻擋層/y4 A金屬陰極。供體材料包括SubPc、CuPc、氯鋁酞菁(ClAipc)、錫酞菁(SnPc)、并五苯、并四苯、 二茚并茈(DIP)、方酸(SQ)等。受體材料包括富勒烯家族(C60、C7。、C8。、C84等)、3，4，9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)、十六氟酞菁(F16CuPc)等。激子阻擋層包括浴銅靈(BCP)^l 菲繞啉(BPhen), PTCBI U, 3, 5-H (N-苯基苯并咪唑-2-基苯(TPBi)等。電池之間的電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層可以包含Al、Ag、Au、Mo03、WO3，包括其納米團(tuán)簇等，而陰極可以包含Al、Ag、Au或其他金屬。下面的美國專利在此以其關(guān)于材料、例如可用于本發(fā)明的有機(jī)疊層器件中的供體、受體、阻擋層、電荷重結(jié)合層、電荷轉(zhuǎn)移層、其他層等的講述內(nèi)容引為參考6，657，378， 6，278，055 和 7，326，955。
緩沖劑可以選自金屬氧化物例如W03、V205、Mo03等，或有機(jī)材料例如NPD、A1%等?？赡艿钠矫娈愘|(zhì)結(jié)疊層結(jié)構(gòu)的實(shí)例顯示在表1中。通過重復(fù)供體/受體/激子阻擋層/電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層的序列，多于兩個(gè)子電池的疊層器件也是可能的。表1.平面異質(zhì)結(jié)疊層太陽電池的示例結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.有機(jī)光伏器件，其包含位于第一電極和第二電極之間的兩個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)，其中每個(gè)所述有機(jī)光活性區(qū)包含供體和受體，并且其中所述有機(jī)光伏器件在兩個(gè)或更多個(gè)光活性區(qū)之間包含至少一個(gè)激子阻擋層和至少一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層。
2.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中至少一個(gè)電極包含透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電聚合物。
3.權(quán)利要求2的有機(jī)光伏器件，其中導(dǎo)電氧化物選自銦錫氧化物(ΙΤ0)、錫氧化物 (TO)、鎵銦錫氧化物(GITO)、鋅氧化物(ZO)和鋅銦錫氧化物(ZITO)，并且透明導(dǎo)電聚合物包含聚苯胺(PANI)。
4.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中至少一個(gè)所述電極是包含金屬替代物、非金屬材料或選自Ag、Au、Ti、Sn和Al的金屬材料的陰極。
5.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層包含Al、Ag、Au、Mo03、 Li、LiF、Sn、Ti、WO3、銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、鎵銦錫氧化物(GITO)、鋅氧化物 (ZO)或鋅銦錫氧化物(ZITO)。
6.權(quán)利要求5的有機(jī)光伏器件，其中電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層包含金屬納米團(tuán)簇、 納?；蚣{米棒。
7.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中所述供體選自亞酞菁(SubPc)、銅酞菁(CuPc)、氯鋁酞菁(ClAlPc)、錫酞菁(SnPc)、并五苯、并四苯、二茚并茈(DIP)和方酸(SQ)。
8.權(quán)利要求7的有機(jī)光伏器件，其中方酸化合物選自2，4_雙W-(N，N-二丙基氨基)-2，6- 二羥基苯基、2，4-雙[4- (N, N- 二異丁基氨基)_2，6- 二羥基苯基及其鹽。
9.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中每個(gè)所述有機(jī)光活性區(qū)包含供體，所述供體表現(xiàn)出與至少另一個(gè)有機(jī)光活性區(qū)的供體互補(bǔ)的吸收范圍。
10.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中受體選自C6Q、C7Q、3，4，9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)、苯基-C61-丁酸-甲基酯([60] PCBM)、苯基-C71-丁酸-甲基酯([70]PCBM)、 噻吩基-C61-丁酸-甲基酯(WO]ThCBM)和十六氟酞菁(F16CuPc)t5
11.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中激子阻擋層選自浴銅靈(BCP)、紅菲繞啉 (BPhen)、3，4，9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)、1，3，5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基) 苯(TPBi)、三(乙酰丙酮根)釕(III) (Ru(acaca)3)和苯酚鋁(III) (Alq2OPH)。
12.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中至少兩個(gè)光活性區(qū)中的至少一個(gè)包含由平面異質(zhì)結(jié)、體異質(zhì)結(jié)、混合異質(zhì)結(jié)、雜化-平面-混合異質(zhì)結(jié)或納晶體異質(zhì)結(jié)形成的供體-受體異質(zhì)結(jié)。
13.權(quán)利要求12的有機(jī)光伏器件，其中異質(zhì)結(jié)包含選自下列的兩種或更多種材料的混合物亞酞菁(SubPc)、C6Q、C7tl、方酸、銅酞菁(CuPc)、錫酞菁(SnPc)和二茚并茈(DIP)。
14.權(quán)利要求13的有機(jī)光伏器件，其中混合物包含亞酞菁(SubPc)/C6tl ；亞酞菁(SubPc)/C7tl ；方酸/C6tl ；銅酞菁(CuPc)/C6tl ；銅酞菁(CuPc)/錫酞菁(SnPc)/C6tl ；或二茚并茈(DIP)/C70; 鋁氯酞菁(AlClPc)/C6tl ；以及鋁氯酞菁(AlClPc)/C7tl。
15.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中至少一個(gè)光活性層還包含緩沖劑。
16.權(quán)利要求15的有機(jī)光伏器件，其中緩沖劑是Mo03。
17.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中至少一個(gè)有機(jī)層通過真空熱蒸發(fā)、有機(jī)蒸汽噴印或有機(jī)氣相沉積來沉積。
18.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中至少一個(gè)有機(jī)層通過選自刮涂、旋涂和噴墨印刷的溶液處理方法來沉積。
19.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中供體摻雜有高遷移率材料。
20.權(quán)利要求19的有機(jī)光伏器件，其中高遷移率材料包含并五苯。
21.權(quán)利要求17的有機(jī)光伏器件，其中有機(jī)層的厚度在25-1200A范圍內(nèi)。
22.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中至少一個(gè)有機(jī)層是晶體。
23.權(quán)利要求22的有機(jī)光伏器件，其中有機(jī)層是IOnm至Icm范圍內(nèi)的晶體。
24.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中器件顯示出范圍高達(dá)2.2V的開路電壓(V。。)。
25.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中器件顯示出高于2%的功率效率(Iip)。
26.權(quán)利要求25的有機(jī)光伏器件，其中模型器件顯示出高于10%的功率效率(Iip)。
27.權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件，其中所述器件包含三個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)，每個(gè)所述有機(jī)光活性區(qū)包含供體和受體，所述器件還包含至少一個(gè)激子阻擋層、電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層，并且任選包含緩沖層。
28.生產(chǎn)有機(jī)光伏器件的方法，所述方法包括 在基材上沉積第一電極；在第一電極上沉積第一個(gè)光活性區(qū)；在第一個(gè)光活性區(qū)上沉積第一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層； 在第一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層上沉積第二個(gè)光活性區(qū)；以及在第二個(gè)光活性區(qū)上沉積第二電極； 其中第一個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含第一種供體和第一種受體， 其中第二個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含第二種供體和第二種受體， 其中將激子阻擋層沉積在至少一個(gè)光活性區(qū)上，并且其中將電荷重結(jié)合層、電荷轉(zhuǎn)移層或電極沉積在每個(gè)光活性區(qū)之間。
29.產(chǎn)生和/或測(cè)量電或電信號(hào)的方法，所述方法包括向權(quán)利要求1的有機(jī)光伏器件提供光。
30.有機(jī)光伏器件，其包含位于第一電極和第二電極之間的兩個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)，其中每個(gè)所述有機(jī)光活性區(qū)包含供體，其包含選自下列的材料亞酞菁(SubPc)、銅酞菁(CuPc)、氯鋁酞菁(ClAipc)JI 酞菁(SnPc)、并五苯、并四苯、二茚并茈(DIP)、方酸(SQ)、鋅酞菁(ZnPc)和鉛酞菁(PbPc)； 受體，其包含選自下列的材料=C60, C70、3，4，9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)、苯基-C61- 丁酸-甲基酯([60]PCBM)、苯基-C71- 丁酸-甲基酯([70]PCBM)、噻吩基-C61- 丁酸-甲基酯([60] ThCBM)和十六氟酞菁(F16CuPc)；激子阻擋層，其包含選自下列的材料W03、Mo03、浴銅靈(BCP)、紅菲繞啉(BWien)、3，4， 9，10-茈四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)和1，3，5_三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)； 電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層，其包含選自Al、Ag、Au、Mo03和WO3的材料；以及任選的包含MoO3的緩沖層；其中至少一個(gè)所述電極是包含銦錫氧化物(ITO)的陽極，并且至少一個(gè)所述電極是包含選自Ag、Au和Al的材料的陰極。
全文摘要
本發(fā)明公開了包含位于第一電極和第二電極之間的兩個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光活性區(qū)的有機(jī)光伏器件，其中每個(gè)有機(jī)光活性區(qū)包含供體和受體，并且其中有機(jī)光伏器件在兩個(gè)或更多個(gè)光活性區(qū)之間包含至少一個(gè)激子阻擋層和至少一個(gè)電荷重結(jié)合層或電荷轉(zhuǎn)移層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明公開的有機(jī)疊層太陽電池能夠獲得高的開路電壓。本發(fā)明還公開了所述有機(jī)光伏器件的制造方法和使用方法。
文檔編號(hào)H01L51/42GK102177599SQ200980137181
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者史蒂芬·R·福里斯特, 布賴恩·E·拉希特, 韋國丹 申請(qǐng)人:密歇根大學(xué)董事會(huì)