[发明专利]用于有机光伏器件中的缓冲层的激子阻挡处理

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月29日提交的美国临时申请No.61/871,458 的优先权利益，所述临时申请整体通过参考并入本文。

关于联邦资助的研究的陈述

本发明在美国能源部(DepartmentofEnergy)授予的合同号为 DE-EE0005310和DE-SC0000957的美国政府支持下做出。美国政府在 本发明中具有一定权利。

联合研究协议

本公开的主题内容由大学-公司联合研究协议的一个或多个下述 参与方、以其名义和/或与其相关做出：密歇根大学董事会(TheRegents oftheUniversityofMichigan)，和NanoflexPowerCorporation。所述 协议在本公开的主题内容被做出的日期之时和之前生效，并且所述主 题内容作为在所述协议的范围之内从事的活动的结果被做出。

技术领域

本公开总的来说涉及电活性、光活性、太阳能和半导体器件，具 体来说涉及包含配置在阳极缓冲层表面上的至少一个自组装单层的有 机光敏光电器件。本文中还公开了制备所述有机光敏光电器件的方法。 本公开还涉及在衬底上形成至少一个自组装单层的方法。

背景技术

光电器件依靠材料的光学和电子学性质，通过电子学方法产生或 检测电磁辐射，或从环境电磁辐射产生电。

光敏光电器件将电磁辐射转变成电。太阳能电池、也称为光伏 (PV)器件，是一类特别用于产生电力的光敏光电器件。可以从太阳 光之外的光源产生电能的PV器件，可用于驱动耗电负载以提供例如照 明、加热，或为电子线路或装置例如计算器、无线电、计算机或远程 监测或通讯设备供电。这些发电应用通常还包括为电池或其他能量储 存装置充电，以便当来自太阳或其他光源的直接照射不可用时可以继 续运行，或根据特定应用的要求平衡PV器件的电力输出。当在本文中 使用时，术语“电阻性负载”是指任何电力消耗或储存电路、装置、 设备或系统。

另一种类型的光敏光电器件是光电导体电池。在这种功能中，信 号检测电路监测器件的阻抗以检测由光的吸收所引起的变化。

另一种类型的光敏光电器件是光电探测器。在操作中，光电探测 器与电流检测电路联合使用，所述电流检测电路测量当光电探测器暴 露于电磁辐射并可能具有施加的偏电压时所产生的电流。本文所描述 的检测电路能够向光电探测器提供偏电压，并测量光电探测器对电磁 辐射的电子响应。

可以根据是否存在下文定义的整流结，并且也根据器件的运行是 否使用外部施加的电压、也称为偏压或偏电压，对这三种类型的光敏 光电器件进行表征。光电导体电池不具有整流结，并且通常使用偏压 来运行。PV器件具有至少一个整流结，并且不使用偏压运行。光电探 测器具有至少一个整流结，并且通常但不总是使用偏压运行。通常， 光伏电池向电路、装置或设备提供电力，但是不提供信号或电流以控 制检测电路或从检测电路输出信息。相反，光电探测器或光电导管提 供信号或电流以控制检测电路或从检测电路输出信息，但是不向电路、 装置或设备提供电力。

传统上，光敏光电器件由多种无机半导体构造而成，例如晶体硅、 多晶硅和无定形硅、砷化镓、碲化镉等。在本文中，术语“半导体” 是指当热激发或电磁激发诱导产生电荷载流子时能够导电的材料。术 语“光电导”一般是指电磁辐射能量被吸收从而转变成电荷载流子的 激发能，以便所述载流子能够在材料中传导、即运输电荷的过程。术 语“光电导体”和“光电导材料”在本文中用于指称由于其吸收电磁 辐射以产生电荷载流子的性质而被选择的半导体材料。

可以通过PV器件能够将入射日光能转变成有用电能的效率对所 述PV器件进行表征。利用晶体或无定形硅的器件在商业应用中占主导 地位；但是，由于在生产没有明显的降低效率的缺陷的大晶体中固有 的问题，生产基于晶体的高效器件特别是大表面积器件是困难且昂贵 的。另一方面，高效无定形硅器件仍然受到稳定性问题的困扰。更近 的尝试聚焦于使用有机光伏电池，以经济的生产成本获得可接受的光 伏转换效率。