[发明专利]利用电子/空穴阻挡激子阻挡层增强有机光伏电池开路电压

说明书

本发明涉及利用电子/空穴阻挡激子阻挡层增强有机光伏电池开路电压。一种光敏光电子器件包括电子阻挡层或空穴阻挡层中的至少一个。本发明还公开了通过利用电子阻挡层或空穴阻挡层中的至少一个而增大在光敏光电子器件中的功率转换效率的方法。通过降低光伏电池的暗电流成分，本发明公开的电子阻挡层和空穴阻挡层可以降低电子泄漏电流。该效果显示了降低暗电流以改进光伏电池的功率转换效率的重要性。

本申请是国际申请日为2010年1月12日、国际申请号为PCT/US2010/020807的PCT国际申请的、进入中国国家阶段的国家申请号为201080009268.1、题为“利用电子/空穴阻挡激子阻挡层增强有机光伏电池开路电压”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2009年1月12日提交的美国临时申请61/144,043的优先权，其整体通过引用被包含于此。

关于联邦赞助研究的申明

本发明通过美国政府的支持，在由美国空军科学研究局授予的FA9550-07-1-0364和由美国能源部授予的DE-FG36-08GO18022下，作出了本发明。政府享有本发明中的特定权利。

联合研究协议

根据联合的大学-公司科研协议，要求保护的本发明通过、代表、和/或与下列方中的一个或多个联合地被作出：密歇根大学和全球光子能量公司(Global Photonic EnergyCorporation)。该协议在作出本发明的日期及之前是有效力的，并且作为在该协议的范围内采取行为的结果，作出了要求保护的本发明。

技术领域

本发明主要涉及光敏光电子器件，其包括选自电子阻挡层和空穴阻挡层的至少一个阻挡层。本发明还涉及利用此处所述的至少一个阻挡层以提高在光敏光电子器件中的功率转换效率的方法。本发明公开的器件的电子阻挡层和空穴阻挡层可以用于降低暗电流并且增大开路电压。

背景技术

光电子器件依赖材料的光学性能和电子性能，从而以电子方式产生或检测电磁辐射，或者从周围电磁辐射生成电。

光敏光电子器件将电磁辐射转换为电。太阳能电池，也被称为光伏(PV)器件，是一种被专门用于生成电功率的光敏光电子器件。可以从除阳光之外的光源生成电能的PV器件能够用于驱动功率消耗负载，从而提供例如照明、加热，或者用于提供功率给电子电路或例如计算器、收音机、计算机的器件或远程监视或通信设备。这些功率生成应用通常也涉及当来自太阳或其它光源的直接照明不可得时，使电池或其它能量存储设备充电，以使操作可以持续，或者对于特定应用的需要用于平衡PV器件的功率输出。如此处使用的术语“电阻性负载”是指是任何消耗功率或存储功率的电路、器件、设备或系统。

另一类型的光敏光电子器件是光导电池。在该功能中，信号检测电路监控设备的电阻，从而检测由于光吸收引起的改变。

另一类型的光敏光电子器件是光检测器。在操作中，光检测器与电流检测电路结合使用并且可具有施加的偏置电压，其中所述电流检测电路测量当所述光检测器暴露于电磁辐射时生成的电流。此处描述的检测电路能够向光检测器提供偏置电压并且测量所述光检测器对电磁辐射的电子响应。

可以根据如下定义的整流功能是否存在以及还根据器件是否在外部施加电压下操作，来表征这三种类型的光敏光电子器件，所述外部施加电压也被称为偏压或偏置电压。光导电池没有整流功能并且通常在偏压下操作。PV器件具有至少一个整流功能，并且在没有偏压的情况下操作。光检测器具有至少一个整流功能，并且通常但不总在偏压下操作。作为一般的规则，光伏电池向电路、器件或设备提供功率，但是不提供信号或电流以控制检测电路，或者来自检测电路的信息的输出。相反，光检测器或光导体提供信号或电流以控制检测电路，或者来自检测电路的信息的输出，但是不向电路、器件或设备提供功率。