專利名稱：光生伏打部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種包含有經(jīng)改進(jìn)的頂部電極的有機(jī)部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
例如，從2002P14485DE中可以得知通常具有如下電池結(jié)構(gòu)的光生伏打元件。正極(通常是ΙΤ0，氧化銦錫)淀積在基板上。在其上淀積中間層，其中適當(dāng)?shù)貫槔缬删哂蠵SS作為陰離子的PEDOT制成的空穴導(dǎo)通層。鄰接的層是吸附層，即，光生伏打活性層，這通常是有機(jī)半導(dǎo)體(例如，具有富勒烯的共軛聚合物的混合物)。之后接著是負(fù)極，陰極(例如，Ca/Ag或LiF/Al)。迄今為止，用作陰極材料的是非貴金屬，比如鈣、鋇、氟化鋰、或類似的具有低逸出功的材料。這些電極是通過氣相沉積或?yàn)R射產(chǎn)生的。但是，這些陰極材料的感光度要求由它們制備的層必須是在真空中產(chǎn)生以得到最好的結(jié)果。由于幾個(gè)原因，使用真空施加的頂部電極作為陰極通常不是令人滿意的，其ー是因?yàn)樵谡婵罩羞M(jìn)行氣相沉積エ藝步驟成本高昂，另外就是因?yàn)閺闹圃旃こ痰挠^點(diǎn)來看，其較慢且維護(hù)程度高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)光生伏打部件，該有機(jī)光生伏打部件至少包括具有底部電極、功能層和頂部電極的基板，并且無需真空制造步驟即可生產(chǎn)。本發(fā)明涉及包括主要由有機(jī)材料制成的頂部電極的光生伏打部件。本發(fā)明還涉及制造光生伏打部件的方法，其中，在基板上施加底部導(dǎo)電功能層(電極)，其上是半導(dǎo)體性的光生伏打活性功能層，最后，將頂部有機(jī)導(dǎo)電功能層施加到該半導(dǎo)體性的光生伏打活性功能層上。
具體實(shí)施例方式術(shù)語“光生伏打部件”指代任何這樣的部件，其包含半導(dǎo)體性的光敏功能層和由有機(jī)或無機(jī)材料制備的底部電極；半導(dǎo)體性的光生伏打活性功能層；以及由主要的有機(jī)材料制成的上導(dǎo)電功能層(電極)。在一個(gè)實(shí)施例中，頂部電極是由半透明的材料形成，因?yàn)楣庾油ㄟ^半透明的頂部電極撞擊該半導(dǎo)體性的光生伏打活性功能層，所以基板不再需要具有任何透明性。迄今為止，ITO由于其導(dǎo)電性和透明性而主要被用作基板和/或底部電極，但在該情形中，這種昂貴的ITO材料可以被替換為更便宜的材料，比如Al、Ti、Cu或其他金屬板或箔。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生了反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，即，將公知的由非貴金屬制成的上陰極性電極由有機(jī)導(dǎo)電材料(其在該情形中不是半透明的而是非透明的)替換，這倒轉(zhuǎn)了電流的方向，使得在ITO(氧化銦錫)作為底部電極和/或基板的情形中，頂部電極是正極，而負(fù)極在
基板ー側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)光生伏打元件是由如下有機(jī)材料構(gòu)建的。施加到由ITO制成的基板的是半導(dǎo)體層，例如，P3HT:PCBM(聚3-己基噻吩[6，6]-苯基C61 丁酸甲脂)混合物(低帶隙)，其形成了光生伏打活性功能層。之后接著的是例如PEDOT的有機(jī)導(dǎo)電功能層。本文中，術(shù)語“有機(jī)材料”和/或“功能聚合物”涵蓋了所有類型的有機(jī)、金屬有機(jī)和/或無機(jī)合成材料，它們?cè)谟⒄Z中例如表述為術(shù)語“塑料”。這包括除用于常規(guī)ニ極管(鎵、硅)的半導(dǎo)體以及典型的金屬性導(dǎo)體以外的所有類型的材料。因此，本文并非意于將有機(jī)材料教條地限定為含碳的材料，而相反，例如廣泛使用的硅酮也可以在考慮之中。而且，該術(shù)語也并不打算對(duì)分子量暗示任何限制，尤其是高聚物的和/或低聚物的材料，而相 反，也以任何可能的方式使用“小分子”。在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)電子光生伏打活性元件可以通過如下的エ藝步驟
生產(chǎn)首先，對(duì)半透明的基板，例如ITO基板涂覆半導(dǎo)體性的有機(jī)材料。該涂層優(yōu)選地通過適合于大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)完成，比如印刷、旋涂等。頂部電極層優(yōu)選地由導(dǎo)電有機(jī)材料制成，并優(yōu)選地通過印刷技術(shù)施加到半導(dǎo)體性功能層。在一個(gè)實(shí)施方案中，在制造頂部電極層之后，印上例如銀導(dǎo)電漿的漏泄連接件以減少歐姆損耗?；蛘?，例如可以使用碳絲網(wǎng)印刷漿料，但是也可以想到通過低成本的金屬化，比如濺射或氣相沉積來產(chǎn)生導(dǎo)電路徑。在本文中，術(shù)語“有機(jī)電子光生伏打活性元件”例如指代太陽能電池、光電檢測器或任何其他類型的具有光生伏打活性功能層作為它的基本元件的電子模塊。下面參考示范性的附圖
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)地說明，附圖示意性地呈現(xiàn)了有機(jī)光生伏打活性元件。向基板I施加底部電極2，其中，基板I例如可以由薄箔或薄(超薄)的玻璃制成，底部電極2例如可以由ITO制備為半透明的，或由比如鋁、鉻、鑰、銅和/或鋅的金屬制備為非透明的。向底部電極2施加半導(dǎo)體層3，該半導(dǎo)體層3是光生伏打活性的，可以由有機(jī)物或金屬或混合材料形成，并優(yōu)選地具有溶劑處理性。在該層之后是上導(dǎo)電功能層或頂部電極4，這可以實(shí)施為半透明的或完全吸收性的。尤其由美國專利第5，454，880號(hào)和第5，333，183號(hào)已知了適合的光敏層，其可以包括一種或多種半導(dǎo)體性的合成材料，這可以是以單分子、低聚物和/或高聚物形式出現(xiàn)，其也可以包括無機(jī)顆粒和/或非顆粒。可以存在具有相似或不同電子親和性和/或不同帶隙的兩種或更多的共軛有機(jī)合成材料、無機(jī)顆粒和/或非顆粒的混合物。例如，可以通過熱氣相沉積或化學(xué)/物理氣相沉積(CVD)來制造有機(jī)分子、低聚物和分子混合物的薄層。共軛聚合物和含有共軛聚合物的混合物的薄層可以通過旋涂制造，但是也可以通過其他通常的方法制造，例如絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、柔版印刷、凹版印刷、凸版印刷或平版印刷(或其它/類似溶劑沉積エ藝)。如果使用聚合物，這些層可以被淀積在撓性基板上。典型的半導(dǎo)體共軛聚合物的示例包括聚こ炔(PA)及其衍生物，聚異硫茚(PITN)及其衍生物，聚噻吩(PT)及其衍生物，聚吡咯(PPr)及其衍生物，聚2，5-噻吩こ烯(PTV)及其衍生物，聚芴(PF)及其衍生物，聚P-亞苯(PPP)及其衍生物，聚亞苯こ烯(PPV)及其衍生物，以及聚喹啉及其衍生物，聚咔唑及其衍生物，和半導(dǎo)體性聚苯胺(Ieucomeraldine和/ 或 Ieuceemeraldine 基)。在施主/受主聚合物混合物中受主的示例包括，但不限于聚苯腈こ烯、比如C60的富勒烯及其功能性衍生物(比如PCBM，PCBR)以及有機(jī)分子、有機(jī)金屬分子或無機(jī)納米顆粒(比如，CdTe, CdSe, CdS, CIS)。此外，任何所使用的太陽能電池還可以被構(gòu)建為兩個(gè)分開的層，其中，施主與受主在空間上分開(例如，PT/C60或PPV/C60)。本發(fā)明涉及包含有經(jīng)改進(jìn)的頂部電極的有機(jī)部件及其制造方法。頂部電極是由有 機(jī)材料制成的，該有機(jī)材料優(yōu)選地，但并不一定是通過印刷方法施加的。該有機(jī)材料使得可以將靠上的電極制備為半透明的，從而可以使用便宜的非透明電極來替代ITO作為底部電扱；在另外的情形中，其中，頂部電極是非透明的，而底部電極是半透明且由ITO制成，以產(chǎn)生了具有反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和相反電流的光生伏打部件，因?yàn)榇藭r(shí)頂部電極成為了正扱。
權(quán)利要求
1.一種光生伏打部件，包括 底部電極； 光生伏打活性層，包括共軛聚合物和富勒烯； 頂部電極，主要包括有機(jī)材料；以及 漏泄連接件，設(shè)置在所述頂部電極上， 其中，所述光生伏打部件構(gòu)造為光生伏打電池，所述光生伏打活性層在所述底部電極與所述頂部電極之間，所述頂部電極是正極，且所述頂部電極是非透明的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光生伏打部件，其中，所述漏泄連接件由銀導(dǎo)電漿制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光生伏打部件，其中，所述頂部電極包括PEDOT。
4.一種制造光生伏打部件的方法，其中，向基板應(yīng)用底部電極，在其上是半導(dǎo)體性的光生伏打活性功能層，該半導(dǎo)體性的光生伏打活性功能層包括共軛聚合物和富勒烯，將有機(jī)頂部電極施加到所述半導(dǎo)體性的光生伏打活性功能層，并且將漏泄連接件施加到所述有機(jī)頂部電極上，其中，所述光生伏打部件構(gòu)造為光生伏打電池，所述有機(jī)頂部電極是正極，且所述有機(jī)頂部電極是非透明的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述有機(jī)頂部電極通過印刷技術(shù)施加。
6.一種光生伏打部件，包括 基板； 第一電極； 第二電極，包括主要為有機(jī)的材料，所述第二電極是正極； 光生伏打活性層，包括共軛聚合物和富勒烯；以及 漏泄連接件， 其中，所述第一電極在所述基板和所述光生伏打活性層之間， 所述光生伏打活性層在所述第一電極和所述第二電極之間， 所述第二電極在所述漏泄連接件與所述光生伏打活性層之間， 所述第二電極是非透明的，且 所述光生伏打部件構(gòu)造為光生伏打電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光生伏打部件，其中，所述泄漏連接件包括銀導(dǎo)電漿。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光生伏打部件，其中，所述第二電極包括PEDOT。
全文摘要
本發(fā)明涉及光生伏打部件及其制造方法。該光生伏打部件可包括底部電極；光生伏打活性層，包括共軛聚合物和富勒烯；頂部電極，主要包括有機(jī)材料；以及漏泄連接件，設(shè)置在所述頂部電極上，其中，所述光生伏打部件構(gòu)造為光生伏打電池，所述光生伏打活性層在所述底部電極與所述頂部電極之間，所述頂部電極是正極，且所述頂部電極是非透明的。
文檔編號(hào)H01L51/40GK102738397SQ20121004317
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2003年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者克里斯托弗.布拉比克, 克里斯托弗.沃爾多夫 申請(qǐng)人:科納卡技術(shù)股份有限公司