CN101485008B - 有机光电器件及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了有机光电子器件，包括有机光电器件。在一实施方案中，本发明提供了有机光电子器件，其包括：纤维芯，围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。

Description

有机光电器件及其应用
技术领域
本发明涉及有机光电子器件，特别涉及有机光电器件。
背景技术
采用有机材料的光电子器件由于许多原因而在各种应用中变得越来越令人期待。用于构建有机光电子器件的材料与它们的无机对应物相比相对便宜，从而提供了优于用无机材料制造的光电子器件的成本优点。另外，有机材料提供了所希望的物理特性，诸如柔性，这使得它们可用在不适合刚性材料的应用中。有机光电子器件的例子包括有机光电电池，有机发光器件(OLED)和有机光检测器。
光电器件当跨接在负载上并暴露在光下时通过产生光生电流而将电磁辐射转换成电。由光电电池产生的电能可用在许多应用中，包括发光、发热、电池充电和需要电能的供电装置。
当在无限大负载下被辐射时，光电器件产生其最大可能的电压，即，开路电压或Voc。当在其电接触短路条件下被辐射时，光电器件产生其最大电流，即，短路电流或Isc。在工作条件下，将光电器件连接到有限负载，并且电功率输出等于电流和电压的乘积。由光电器件产生的最大功率不能超过Voc和Isc的乘积。当为产生最大功率而优化负载值时，电流和电压分别具有Imax值和Vmax值。
在评价光电单元的性能中，关键特征是填充因子ff。填充因子是光电单元的实际功率与当电流和电压二者都处在其最大值时光电单元的功率的比。光电单元的填充因子根据以下方程式(1)被提供：
ff＝(ImaxVmax)/(IscVoc)        (1)
光电填充因子总是低于1，因为绝不能在工作条件下同时获得Isc和Voc。虽然如此，当填充因子接近1时，器件显示较小内阻，并因此在优化条件下向负载递送更大百分数的电能。
光电器件另外的特征在于它们将电磁能转换成电能的效率。光电器件的转换效率ηp根据方程式(2)被提供，其中Pinc是入射到光电器件上的光的功率：
ηp＝ff*(IscVoc)/Pinc        (2)
采用晶体硅或非晶硅的器件在商业应用中占主导，并且一些器件实现了23％或更大的转换效率。然而，基于结晶的高效器件，特别是具有大的表面积的器件，制造困难并且成本高，由于在制造不含促进激子重组的晶体缺陷的较大结晶中的问题所致。市售的非晶硅光电电池的转换效率为约4到12％。
构建与无机器件相比具有效率的有机光电器件是一项技术挑战。一些有机光电器件显示了约1％或更低的转换效率。有机光电器件显示低效率的原因是在激子扩散长度(LD)和有机层厚度之间的严重的长度比不匹配。为了高效率地吸收可见光电磁辐射，有机膜的厚度必须为约500纳米。这一厚度大大地超过了激子扩散长度(其一般为约50纳米)，通常引发激子重组。
希望提供具有增加的将电磁能转换成电能的转换效率的有机光电器件。考虑到本文所述的有机光电子器件的优点，希望在一些情况下提供可与无机光电器件相比或优于无机光电器件的转换效率的有机光电器件。
发明概述
本发明提供了具有纤维结构的有机光电子器件(包括有机光电器件)及其制备方法。
在一实施方案中，本发明提供了光电子器件，其包括：纤维芯，围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。在一些实施方案中，光电子器件包括光电单元。
在另一个实施方案中，本发明提供了光电子器件，其包括至少一个像素，该像素包括至少一个光电单元，该光电单元包括：纤维芯，围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。在一些实施方案中，像素包括多个光电单元。在其它实施方案中，光电子器件包括像素阵列。在其它实施方案中，光电子器件包括像素阵列，每个像素包括多个光电单元。
根据本发明的一实施方案，制造光电子器件的方法包括：提供纤维芯，在纤维芯的表面上布置可透辐射的第一电极，布置至少一个与第一电极电相通的光敏有机层，和布置与有机层电相通的第二电极。在一些实施方案中，光电子器件包括光电单元。
本发明另外提供了将电磁能转换成电能的方法。在一实施方案中，本发明的方法采用波导(wave-guiding)以增加转换效率。本文所述的本发明的光电子器件的实施方案可采用波导以增加其效率。
在一个实施方案中，将电磁能转换成电能的方法包括：沿着光学纤维的纵轴接收辐射，将辐射透过围绕光学纤维的可透辐射的电极进入至少一个光敏有机层，在有机层内产生激子，和将激子分离成电子和孔穴。在一些实施方案中，将电磁能转换成电能的方法还包括移动电子进入外部回路。
在另一个实施方案中，将电磁能转换成电能的方法包括：沿着光学纤维的纵轴在一定的入射角下接收辐射，该入射角足够在布置在光学纤维表面上的光敏有机层和相邻层的界面处产生全内反射。
本发明的这些和其它实施方案在以下的发明的详细说明中更详细进行描述。
附图说明
图1表示根据本发明实施方案包含纤维结构的光电子器件的剖视图。
图2表示根据本发明实施方案包含纤维结构的光电子器件的截面图。
图3表示根据本发明实施方案包含纤维结构的光电子器件的截面图。
图4表示根据本发明实施方案包含纤维结构的光电子器件。
图5表示根据本发明实施方案的纤维光电单元束。
图6表示根据本发明的实施方案的纤维光电器件的电流-电压曲线。
图7表示根据本发明的实施方案的纤维光电器件的开路电压。
图8表示根据本发明的实施方案的纤维光电器件的短路电流。
图9表示根据本发明的实施方案的纤维光电器件的转换效率。
本发明的详细说明
本发明提供具有纤维结构的有机光电子器件，特别提供具有纤维结构的有机光电器件。在一个实施方案中，本发明提供了有机光电子器件，其包括：纤维芯，围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。在一些实施方案中，有机光电子器件包括光电单元。
现在描述可被并入本发明光电子器件的多种实施方案中的组件，本发明的光电子器件包括纤维芯。根据本发明的实施方案，纤维芯包括光学纤维。适用于本发明的光学纤维可包括玻璃光纤，石英光纤和塑料光纤(POF)。在一些实施方案，塑料光纤由聚甲基丙烯酸甲酯制成。在其它实施方案中，塑料光纤由包含全氟环丁烷(PFBC)的聚合物如全氟环丁烷聚芳基醚构成。根据本发明的一些实施方案，光学纤维可以包括单模光纤和多模光纤。用在本发明的光学纤维可以是柔性的。
在一些实施方案中，本发明的光电子器件的纤维芯的直径可为约1微米到约2毫米。在其它实施方案中，纤维芯的直径可为约90微米到约1毫米。在其它实施方案中，纤维芯的直径可为约20微米到约800微米。
根据一些实施方案，光学纤维芯的长度可为约500纳米到约100毫米。在其它实施方案中，纤维芯的长度可为约1微米到约1毫米。在其它实施方案中，纤维芯的长度可为约10微米到约100微米。
根据本发明的一些实施方案，纤维芯还包括一种或多种上转换材料(upconverters)。如本领域技术人员可理解的，上转换材料是这样一种材料，其可发射的电磁辐射所具有的能量高于被材料所吸收的电磁辐射能从而产生激发态。在一些实施方案中，适用于本发明的上转换材料可以吸收红外辐射并发射在可被本发明的光电子器件的光敏有机层吸收的波长处的可见光辐射。
在一些实施方案中，上转换材料包括包含至少一种镧系元素的材料。在一些实施方案中，上转换材料可包括包含至少一种镧系元素的纳米粒子。根据本发明的一些实施方案，适用于上转换材料中的镧系元素包括铒、镱、镝、钬或其混合物。在一些实施方案中，上转换材料包括掺杂有铒、镱、镝、钬的离子或其混合物的金属氧化物和金属硫化物。在其它实施方案中，光学纤维也可直接掺杂有铒、镱、镝、钬的离子或其混合物。
在一些实施方案中，上转换材料包括有机化学物质。有机上转换材料包括H2C6N和4-二烷基氨基-1，8-萘二甲酰亚胺以及1，8-萘二甲酰亚胺衍生物和配合物(compounds)，如多支链萘二甲酰亚胺衍生物TPA-NA1、TPA-NA2和TPA-NA3。有机上转换材料还可包括4-(二甲基氨基)肉桂腈(顺式和反式)、反式-4-[4-(二甲基氨基)苯乙烯基]-1-甲基吡啶鎓碘化物、4-[4-(二甲基氨基)苯乙烯基]吡啶、4-(二乙基氨基)苯甲醛二苯基腙、反式-4-[4-(二甲基氨基)苯乙烯基]-1-甲基吡啶鎓对甲苯磺酸盐、2-[乙基[4-[2-(4-硝基苯基)乙烯基]苯基]氨基]乙醇、4-二甲基氨基-4-硝基均二苯乙烯、分散橙(Disperse Orange)25、分散橙3和分散红(Disperse Red)1。
在其它实施方案中，上转换材料可包括量子点。根据一些实施方案，量子点可包括III/V和II/VI半导体材料，诸如硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)和硒化锌(ZnSe)。上转换材料还可包括核-壳构造的量子点。
除了上文所述之外，本发明的实施方案涵盖了另外的上转换材料，包括过渡金属例如铬。
在一些实施方案中，上转换材料可布置在光学纤维芯内。在其它实施方案中，上转换材料可布置到光学纤维芯的表面上并位于纤维芯与可透辐射的第一电极的界面处。
在一些实施方案中，纤维芯还可包括至少一种散射剂。在另一个实施方案中，纤维芯可包括多种散射剂。根据本发明的实施方案，散射剂可散射沿着纤维芯的纵轴传播的电磁辐射。在一些实施方案中，散射剂可从纤维芯向外径向散射电磁辐射，使得被散射的辐射被围绕纤维芯的一个或多个光敏有机层吸收。
在一些实施方案中，散射剂可以包括过渡金属纳米粒子。在一实施方案中，适用作散射剂的过渡金属可包括金、银、铜、铌、钯和铂。根据一些实施方案，过渡金属可以包括金属棒或金属丝。例如，在一个实施方案中，过渡金属纳米棒或纳米丝的直径可为约2纳米到约50纳米。
本发明的光电子器件包括围绕纤维芯的可透辐射的第一电极。本文使用的“可透辐射的”是指能够至少部分地透过处在电磁谱的可见光谱区内的辐射。在一些实施方案中，可透辐射的材料可在最小吸收或其它干涉的条件下透过可见光电磁辐射。另外，本文使用的“电极”是指为递送光生电流到外部回路或提供偏压到光电器件提供介质的层。电极提供了在有机光电子器件的光敏区和金属丝(wire)、导线(lead)、迹线(trace)或其它用于传输电荷载体到外部回路或从外部回路运输电荷载体的机构之间的界面。
根据本发明的一些实施方案，可透辐射的第一电极包括可透辐射的传导性氧化物。在一些实施方案中，可透辐射的传导性氧化物包括铟锡氧化物(ITO)、镓铟锡氧化物(GITO)和锌铟锡氧化物(ZITO)。在另一个实施方案中，可透辐射的第一电极包括可透辐射的聚合物材料例如聚苯胺(PANI)及其化学相关物。在一些实施方案中，3，4-聚亚乙二氧基噻吩(PEDOT)是用于第一电极的适当的可透辐射的聚合物材料。在其它实施方案中，可透辐射的第一电极包括具有可行厚度以便至少部分地透过可见光电磁辐射的碳纳米管层。
在另一个实施方案中，可透辐射的第一电极包括复合材料，该复合材料包括分散在聚合物相中的纳米粒子相。在一个实施方案中，纳米粒子相可以包括碳纳米管、富勒烯或其混合物。在其它实施方案中，可透辐射的第一电极包括具有可行厚度以便至少部分地透过可见光电磁辐射的金属层。在一些实施方案中，金属层可以包括基本上纯的金属或合金。适用作可透辐射的第一电极的金属可以包括高功函数金属。
在一些实施方案中，可透辐射的第一电极的厚度为约10纳米到约1微米。在其它实施方案中，可透辐射的第一电极的厚度为约100纳米到约900纳米。在另一个实施方案中，可透辐射的第一电极的厚度为约200纳米到约800纳米。在其它实施方案中，可透辐射的第一电极的厚度可以大于1微米。
本发明的光电子器件包括至少一个光敏有机层。根据一些实施方案，本发明的光电子器件可包括多个光敏有机层。
在一些实施方案中，光敏有机层的厚度为约30纳米到约1微米。在其它实施方案中，光敏有机层的厚度为约80纳米到约800纳米。在其它实施方案中，光敏有机层的厚度为约100纳米到约300纳米。
根据本发明的实施方案，光敏有机层包括至少一个光敏区，在该光敏区电磁辐射被吸收以产生激子，随后激子被分离成电子和孔穴。在一些实施方案中，光敏区可以包括聚合物。在一个实施方案中，适用于光敏有机层的光敏区中的聚合物可以包括诸如噻吩类的共轭聚合物，包括聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-辛基噻吩)(P3OT)和聚噻吩(PTh)。
在一些实施方案中，适用于光敏有机层的光敏区中的聚合物可以包括半导体聚合物。在一个实施方案中，半导体聚合物包括亚苯基亚乙烯基聚合物，如聚(亚苯基亚乙烯基)和聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)及其衍生物。在其它实施方案中，半导体聚合物包括聚芴，聚萘及其衍生物。在其它实施方案中，用在光敏有机层的光敏区中的半导体聚合物包括聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP)、聚酰胺、聚(N-乙烯基咔唑)(PVCZ)、聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PAn)。
根据一些实施方案，光敏区可以包括小分子。在一个实施方案中，适用于光敏有机层的光敏区中的小分子包括香豆素6、香豆素30、香豆素102、香豆素110、香豆素153和香豆素480 D。在另一个实施方案中，小分子包括部花青540。在其它实施方案中，小分子包括9，10-二氢苯并[a]芘-7(8H)-酮、7-甲基苯并[a]芘、芘、苯并[e]芘、3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮和1，3-二[4-(二甲基氨基)苯基-2，4-二羟基环丁烯二基鎓二氢氧化物。
在本发明的一些实施方案中，激子分离物被淀积在有机层内的在相邻的供体材料和受体材料之间的异质结处。在本发明的一些实施方案中，有机层包括在供体材料和受体材料之间形成的至少一个体相异质结。在其它实施方案中，有机层包括在供体材料和受体材料之间形成的多个体相异质结。
在关于有机材料的上下文中，术语供体和受体是指两种接触但不相同的有机材料的最高占有分子轨道(HOMO)能级和最低未占分子轨道(LUMO)能级的相对位置。这一定义与在无机领域中这些术语的使用是不同的，在无机领域中，供体和受体是指可用来分别产生无机n-型和p-型层的掺杂物类型。在有机领域中，如果与其它材料接触的一种材料的LUMO能级更低，则该材料是受体。否则，该材料是供体。在没有外加偏置的情况下，对于在供体-受体异质结处要移动进入受体材料的电子和对于要移动进入供体材料的孔穴而言，这在能量方面是有利的。
根据本发明的一些实施方案，光敏有机层中的光敏区包括聚合物复合材料。在一个实施方案中，聚合物复合材料可以包括分散在聚合物相中的纳米粒子相。适用于制造光敏区的聚合物相的聚合物可以包括诸如噻吩类的共轭聚合物，包括聚(3-己基噻吩)(P3HT)和聚(3-辛基噻吩)(P3OT)。
在一些实施方案中，分散在聚合物复合材料中的聚合物相中的纳米粒子相包括至少一种碳纳米粒子。碳纳米粒子可以包括富勒烯、碳纳米管或其混合物。在一个实施方案中，适用于纳米粒子相中的富勒烯可以包括1-(3-甲氧基羰基)丙基-1-苯基(6，6)C61(PCBM)。根据一些实施方案，用在纳米粒子相中的碳纳米管可以包括单壁纳米管、多壁纳米管或其混合物。
在本发明的一些实施方案中，聚合物复合材料中聚合物对纳米粒子的比为约1:4到约1:0.4。在其它实施方案中，聚合物复合材料中聚合物对纳米粒子的比为约1:2到约1:0.6。例如，在一个实施方案中，聚(3-己基噻吩)对PCBM的比为约1:1到约1:0.4。
在其它实施方案中，分散在聚合物相中的纳米粒子相包括至少一种纳米晶须(nanowhisker)。本文使用的纳米晶须是指由多个碳纳米粒子形成的结晶碳纳米粒子。在一些实施方案中，纳米晶须通过对包括聚合物复合材料的光敏有机层进行退火而制造。根据一些实施方案，可形成纳米晶须的碳纳米粒子可包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和富勒烯。在一个实施方案中，纳米晶须包括结晶PCBM。在一些实施方案中，光敏有机层的退火可以进一步增加纳米粒子相在聚合物相中的分散。
在包括聚合物相和纳米粒子相的光敏区的实施方案中，聚合物相充当供体材料且纳米粒子相充当受体材料，从而形成用于将激子分离成孔穴和电子的异质结。在其中纳米粒子分散在整个聚合物相中的实施方案中，有机层的光敏区包括多个体相异质结。
在其它实施方案中，光敏有机层的光敏区中的供体材料可以包括有机金属化合物，包括卟啉、酞菁及其衍生物。通过在光敏区中使用有机金属材料，引入这种材料的光敏器件可有效地利用三重态激子。据信对于有机金属化合物而言单重态-三重态混合如此强大，从而吸收牵涉从单重态基态直接激发到三重态激发态，消除了与从单重态激发态向三重态激发态转化时有关的损失。三重态激子与单重态激子相比具有更长的寿命和扩散长度，使得可以采用更厚的光敏区，因为三重态激子可扩散更大的距离以到达供体-受体异质结，而不损失器件效率。
在其它实施方案中，光敏有机层的光敏区中的受体材料可以包括二萘嵌苯、萘及其衍生物。
本发明的光电子器件包括围绕光敏有机层的第二电极。在一些实施方案中，第二电极可以包括金属。本文使用的“金属”是指由基本上纯的金属如金组成的材料，还指金属合金，金属合金包括由两种或更多种基本上纯的材料组成的材料。在一些实施方案中，第二电极包括金、银、铝或铜。根据一些实施方案，第二电极的厚度为约10纳米到约10微米。在其它实施方案中，第二电极的厚度为约100纳米到约1微米。在其它实施方案中，第二电极的厚度为约200纳米到约800纳米。
根据一些实施方案，包括氟化锂(LiF)的层可以布置在光敏有机层和第二电极之间。LiF层的厚度可为约5埃到约10埃。
在一些实施方案中，本发明的有机光电子器件可以另外包括附加层诸如一个或多个激子阻挡层。在本发明的实施方案中，激子阻挡层(EBL)可以用来限制光生激子到接近分离界面的区域，并防止寄生激子在光敏有机层/电极界面处猝灭。除了限制激子可扩散的路径之外，EBL另外可担当扩散屏障，以阻挡在电极淀积期间被引入的物质。在一些实施方案中，EBL可以具有足够的厚度从而用来填充否则会使有机光电器件不能工作的针孔或短路缺陷(shorting defects)。
根据本发明的一些实施方案，EBL包括聚合物复合材料。在一个实施方案中，EBL包括分散在3，4-聚亚乙二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)中的碳纳米粒子。在另一个实施方案中，EBL包括分散在聚偏二氯乙烯及其共聚物中的碳纳米粒子。分散在聚合物相(包括PEDOT:PSS和聚偏二氯乙烯)中的碳纳米粒子可以包括单壁纳米管、多壁纳米管、富勒烯或其混合物。在其它实施方案中，EBL可以包括任何具有功函数能量从而可以允许孔穴传输而阻止电子通过的聚合物。
在一些实施方案中，EBL可被布置在光电子器件的可透辐射的第一电极和光敏有机层之间。在一些实施方案中，当光电器件包括多个光敏有机层时，EBL可被布置在多个光敏有机层之间。
在一些实施方案中，本发明的光电子器件还包括围绕第二电极的保护层。保护层可以为本文所述的光电器件提供增加的持久性，从而允许它们可用在各种应用(包括光电应用)中。在一些实施方案中，保护层包括聚合物复合材料。在一个实施方案中，保护层包括分散在聚偏二氯乙烯中的纳米粒子。根据一些实施方案，分散在聚偏二氯乙烯中的纳米粒子可以包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、富勒烯或其混合物。
在一些实施方案中，本发明的光电子器件还包括外部金属接触。在一个实施方案中，外部金属接触围绕第二电极并与第二电极电相通。在一些实施方案中，外部金属接触可进行操作从而在纤维光电器件的至少一部分周长和长度内获取电流。在其它实施方案中，外部金属接触可进行操作从而在纤维光电器件的整个长度和周长范围内获取电流。在一些实施方案中，外部金属接触可以包括金属，包括金、银或铜。在其它实施方案中，外部金属接触可进行操作从而将未被吸收的电磁辐射反射回到至少一个光敏有机层中用于进一步吸收。
根据本发明的一些实施方案，光电器件还包括电荷转移层。本文使用的“电荷转移层”是指仅仅递送电荷载体从光电器件的一个区段到另一区段的层。例如，在一个实施方案中，电荷转移层可以包括激子阻挡层。
在一些实施方案中，电荷转移层可被布置在光敏有机层和可透辐射的第一电极之间和/或光敏有机层和第二电极之间。在其它实施方案中，电荷转移层可被布置在光电器件的第二电极和保护层之间。根据一些实施方案，电荷转移层不具有光敏性。
图1表示根据本发明一个实施方案具有纤维结构的光电子器件的剖视图。图1所示的光电子器件(100)包括光学纤维芯(102)。如本文所讨论的，纤维芯(102)可以包括玻璃光纤、石英光纤或塑料光纤。
光学纤维芯(102)被可透辐射的第一电极(104)纵向围绕。可透辐射的第一电极(104)可包括可透辐射的传导性氧化物如铟锡氧化物、镓铟锡氧化物或锌铟锡氧化物。可透辐射的第一电极(104)被激子阻挡层(106)围绕。在一些实施方案中，EBL(106)包括分散在聚合物相例如3，4-聚亚乙二氧基噻吩或聚偏二氯乙烯中的碳纳米粒子。
EBL(106)被光敏有机层(108)围绕。在一些实施方案中，光敏有机层(108)包括P3HT-碳纳米粒子聚合物复合材料。在一些实施方案中，光敏有机层(108)与可透辐射的第一电极(104)直接电相通。在其它实施方案中，电荷转移层，包括激子阻挡层，可布置在可透辐射的第一电极(104)和光敏有机层(108)之间，从而在可透辐射的第一电极(104)和光敏有机层(108)之间提供间接的电相通。
光敏有机层(108)被第二电极(110)围绕。在一些实施方案中，光敏有机层(108)可与第二电极(110)直接电相通。在其它实施方案中，电荷转移层例如激子阻挡层(未示出)可被布置在光敏有机层(108)和第二电极(110)之间，从而在光敏有机层(108)和第二电极(110)之间提供了间接的电相通。在一些实施方案中，第二电极(110)包括金属，例如铝、金、银、镍或铜。
第二电极(110)被包括聚合物复合材料的保护层(112)围绕。在一些实施方案中，保护层的聚合物复合材料包括分散在聚偏二氯乙烯和/或其共聚物中的碳纳米粒子。碳纳米粒子可以包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、富勒烯或其混合物。
保护层(112)被外部金属接触(114)围绕，该外部金属接触可进行操作以在纤维光电子器件的整个长度和周长内获取电流。在一些实施方案中，外部金属接触(114)可以包括金属，包括金、银或铜。
图2表示根据本发明的另一个实施方案包括纤维结构的光电器件的横面图。图2所示的光电子器件(200)包括光学纤维芯(202)和围绕光学纤维芯(202)的可透辐射的第一电极(204)。激子阻挡层(206)围绕可透辐射的第一电极(204)，和光敏有机层(208)围绕激子阻挡层(206)。第二电极(210)围绕光敏有机层(208)。光学纤维芯(202)和围绕的个层(204-210)的组成与本文所述的多种实施方案中提供的那些一致。
在图2所示的实施方案中，光学纤维芯(202)和可透辐射的第一电极(204)纵向延伸超过光电子器件(200)的其余的各层。在一些实施方案中，光学纤维芯(202)和可透辐射的第一电极(204)的纵向延伸可帮助光电子器件(200)与外部电路的接合。
图3表示根据本发明的另一个实施方案包括纤维结构的光电子器件的横面图，其中光电子器件包括多个光敏有机层。光电子器件(300)包括光学纤维芯(302)。纤维芯(302)可包括玻璃光纤、石英光纤或塑料光纤。
光学纤维芯(302)被可透辐射的第一电极(304)围绕。可透辐射的第一电极(304)包括可透辐射的传导性氧化物如铟锡氧化物、镓铟锡氧化物或锌铟锡氧化物。可透辐射的第一电极被第一激子阻挡层(306)围绕。在一些实施方案中，第一EBL(306)可以包括分散在聚合物相例如3，4-聚亚乙二氧基噻吩(PEDOT)或聚偏二氯乙烯中的碳纳米粒子。
第一EBL(306)被第一光敏有机层(308)围绕。在一些实施方案中，第一光敏有机层(308)可包括P3HT-碳纳米粒子聚合物复合材料。第一光敏有机层(308)被第二激子阻挡层(310)围绕。在一些实施方案中，第二EBL也可包括分散在3，4-聚亚乙二氧基噻吩或聚偏二氯乙烯中的碳纳米粒子。
第二EBL被第二光敏有机层(312)围绕。在一些实施方案中，第二光敏有机层(312)可以包括聚合物材料，包括聚合物复合材料，其具有的电磁辐射吸收轮廓与第一光敏有机层(308)的电磁辐射吸收轮廓大部分重叠。在其它实施方案中，第二光敏有机层(312)可以包括聚合材料，包括聚合物复合材料，其具有的电磁辐射吸收轮廓与第一光敏有机层(308)的电磁辐射吸收轮廓不重叠或最小限度地重叠。
第二有机层(312)被第二电极(314)围绕，第二电极可以将未被光敏有机层(308)、(312)吸收的电磁辐射反射回到有机层中用于吸收。在一些实施方案中，第二电极(314)包括金属，例如铝、金、银、镍或铜。
在图3所示的实施方案中，光学纤维芯(302)、可透辐射的第一电极(304)和第二激子阻挡层(310)纵向延伸超过光电子器件的其余的各层。光学纤维芯(302)、可透辐射的第一电极(304)和第二激子阻挡层(310)的纵向延伸可帮助光电子器件(300)与外部电路的接合。
尽管图3表示的光电子器件具有两个光敏有机层，但是本发明的实施方案涵盖了包括多于两个光敏有机层的光电子器件，包括具有三个、四个、五个和多于五个光敏有机层的光电子器件。在一些实施方案中，光电器件可以包括至少10个光敏有机层。
在一些实施方案中，多个光敏有机层可以彼此缓冲，通过在光敏有机层之间布置激子阻挡层实现。通过提供多个光敏有机层，其中每层具有不同的吸收轮廓，本发明的光电器件可以增加或优化在电磁谱范围内的激子产生。
在一些实施方案中，光电器件可以包括纤维芯，该纤维芯具有沿着其纵轴设置的多个光敏区，多个光敏区中的每个光敏区包括：围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。多个光敏区中的每个可另外包括如本文上面所述的附加层，包括另外的光敏有机层和激子阻挡层(如图3所示)。
图4表示包括纤维芯(402)的光电子器件(400)，该纤维芯具有多个沿着其纵轴布置的光敏区(404，406，408)。在一些实施方案中，每个光敏区(404，406，408)中的一个或多个光敏有机层可被选择以具有不同的电磁辐射吸收轮廓，其与其它光敏区的吸收轮廓不重叠或最低限度地重叠。例如，在本实施方案中，光敏区404的光敏有机层可具有约400纳米到约600纳米的吸收轮廓，而光敏区406的光敏有机层可具有约600纳米到约800纳米的吸收轮廓。光敏区408的光敏有机层可具有约800纳米到约1100纳米的吸收轮廓。
通过提供多个光敏区，其中每个光敏区包括至少一个具有不同的吸收轮廓的光敏有机层，本发明的光电子器件可以增加或优化在电磁谱内的激子产生。
在一些实施方案中，光电子器件的纤维芯包括多个光敏区，所述光敏区可被部分地包覆不透辐射的材料，该材料防止沿着纤维纵轴传播的电磁辐射脱离纤维。适当的包覆材料可包括金属包覆层或任何其它促进内部反射的材料。如图4所示，光学纤维芯(402)可在光敏区(404，406，408)之间用金属包覆层(410)包覆。光学纤维芯在光敏区内未用金属包覆层或其它不透辐射材料包覆。
在一些实施方案中，具有纤维结构的光电子器件包括光电单元。在一个实施方案中，光电单元包括：纤维芯，围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。在另一个实施方案中，光电单元包括多个本文所述的光敏有机层。
在其它实施方案中，光电单元包括：纤维芯，该纤维芯包括多个沿着纤维芯的纵轴布置的光敏区，每个光敏区包括：围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。
根据本发明的实施方案，纤维光电单元可沿着光学纤维芯的纵轴接受电磁辐射。在一些实施方案中，沿着光学纤维芯的纵轴被接收的电磁辐射可以透过可透辐射的第一电极并通过衰逝场进入光敏有机层。在其它实施方案中，被接收的电磁辐射可以通过光学纤维内的散射剂被散射进入光敏有机层。在其它实施方案中，被接收的电磁辐射的至少一部分可以进行上转换并被发射进入光敏有机层。
根据本发明的一些实施方案，纤维光电器件可具有大于0.2的填充因子。在其它实施方案中，纤维光电器件可具有大于0.5的填充因子。在其它实施方案中，纤维光电器件可具有大于0.7的填充因子。
在一些实施方案中，本发明的纤维光电器件可具有大于约6％的转换效率ηp。在其它实施方案中，纤维光电器件可具有大于约10％的转换效率。在另一个实施方案中，纤维光电器件可具有大于约15％的转换效率。在其它实施方案中，纤维光电器件可具有大于35％的转换效率。
在一些实施方案中，本发明提供了包括至少一个像素的光电子器件，该像素包括至少一个光电单元，该光电单元包括：纤维芯，围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕有机层并电连接到有机层的第二电极。在一些实施方案中，像素的光电单元包括多个光敏有机层。
在其它实施方案中，像素的光电单元包括纤维芯，该纤维芯包括多个沿着纤维芯的纵轴布置的光敏区，每个光敏区包括：围绕纤维芯的可透辐射的第一电极，至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层，和围绕至少一个有机层并电连接到有机层的第二电极。
在一些实施方案中，像素包括多个光电单元。在其它实施方案中，光电子器件包括像素阵列。在其它实施方案中，光电子器件包括像素阵列，每个像素包括多个光电单元。
在本发明的一些实施方案中，用在像素应用中的纤维光电单元彼此独立地被构建。在该实施方案中，用于一个纤维光电单元的组件材料与用于另一个纤维光电单元而被选择的组件材料是独立的。例如，在一个实施方案中，一个纤维光电单元可以包括玻璃光学纤维芯，而另一个光电单元可以包括塑料光学纤维芯。因此，在一些实施方案中，不要求像素和像素阵列包括具有相同构造的纤维光电单元。纤维光电单元构造可以任何的与本文所述的用于制造适于各种应用的像素和像素阵列的材料和方法一致的方式被改变。
在一些实施方案中，多个纤维光电单元可以成束。在该实施方案中，每个纤维光电单元可以构成单个像素，或者多个纤维光电单元可以集体构成单个像素。
图5表示根据本发明实施方案的纤维光电单元(502)的束(500)。纤维光电单元(502)可布置到用于并入外部电路(506)的连接板(504)上。每个纤维光电单元(502)通过光学纤维芯的纵向伸长(508)布置到连接板(504)上。
如图2和图3所示，纤维光电单元(502)的纵向伸长(508)可包括光学纤维芯，可透辐射的第一电极和任何的可将在光敏有机层内产生的所需激子运输到可透辐射的第一电极的激子阻挡层。与外部回路(506)的连接可以通过纤维光电单元(502)的外部金属接触(510)完成。
在一些实施方案中，光敏材料可用作其中多个纤维光电单元成束的基质。用于纤维光电单元成束的光敏材料可包括聚合物材料。在一些实施方案中，适用作成束基质的聚合物材料可以包括诸如噻吩类的共轭聚合物，包括聚(3-己基噻吩)(P3HT)和聚(3-辛基噻吩)(P3OT)。在其它实施方案中，适用作成束基质的聚合物材料可包括如上文所述的半导体聚合物，包括PPV、PPy和PAn。
例如，在图5中，光敏聚合物例如聚(3-己基噻吩)可布置到连接板(504)上并与纤维光电单元(502)间距。聚(3-己基噻吩)可与光学纤维芯的纵向伸长(508)以及每个纤维光电单元(502)的外部金属接触(510)接触。当暴露于电磁辐射下时，除了由纤维光电单元(502)产生的激子之外，聚(3-己基噻吩)基质也可产生激子。聚(3-己基噻吩)基质可以通过光学纤维芯的纵向伸长(508)和外部金属接触(510)将另外的激子转移到纤维光电单元(502)。接收由聚(3-己基噻吩)基质产生的激子的纤维光电单元(502)可随后将激子运输进入外部电路(506)。
在一些实施方案中，包括至少一个像素(该像素包括至少一个纤维光电单元)的光电子器件包括太阳能电池。在一些实施方案中，像素和像素阵列可以位于任何适当的衬底上以制造太阳能电池板。包括本发明的纤维光电单元的太阳能电池和太阳能电池板具有大于6％的转换效率。
本发明还提供了制造光电子器件的方法，该方法包括：提供纤维芯，在纤维芯的表面上布置可透辐射的第一电极，布置至少一个与第一电极电相通的光敏有机层，和布置与有机层电相通的第二电极。在本发明的方法的实施方案中，适用于纤维芯、可透辐射的第一电极、一个或多个光敏有机层、第二电极、保护层和外部金属接触的材料与本文所述的为具有纤维结构的光电子器件提供的那些材料是一致的。
在一些实施方案中，在纤维芯上布置可透辐射的第一电极包括在纤维芯的表面上溅射或浸涂可透辐射的传导性氧化物。在一些实施方案中，布置与第一电极电相通的光敏有机层包括在第一电极上通过浸涂、旋涂、蒸气相淀积或真空热退火而淀积有机层。根据一些实施方案，布置与光敏有机层电相通的第二电极包括在有机层上通过蒸气相淀积、旋涂或浸涂而沉积第二电极。
在一些实施方案中，制造光电子器件的方法还包括将一个或多个光敏有机层退火。在一些实施方案中，其中光敏有机层包括包含聚合物相和纳米粒子相的复合材料，则有机层的退火可以在聚合物相和纳米粒子相二者中都产生高结晶度，并且导致纳米粒子相在聚合物相中具有更大程度的分散。由于退火，包括富勒烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其混合物的纳米粒子相可以在聚合物相中形成纳米晶须。根据一些实施方案，光敏有机层的退火可以包括在约80℃到约150℃的温度下将有机层加热达约1分钟到约30分钟的时段。在一些实施方案中，光敏有机层可以加热约5分钟。
在一些实施方案中，制造光电子器件的方法还包括在纤维芯中布置至少一种上转换材料和/或散射剂。
除了制造光电子器件的方法之外，本发明还提供了将电磁能转换成电能的方法。可采用波导来增加转换效率。
在一实施方案中，本发明提供了将波形式的电磁能转换成电能的方法，该方法包括：接收电磁波；和引导电磁波以将辐射透射进入光敏层。在一些实施方案中，引导电磁波以将辐射透射进入光敏有机层可以包括在光敏有机层和相邻层的界面处产生电磁波的全内反射，从而在光敏有机层内产生衰逝波或衰逝场。
在一实施方案中，将电磁能转换成电能的方法包括：沿着光学纤维的纵轴接收辐射，将辐射透过围绕光学纤维的可透辐射的电极进入至少一个光敏有机层，在光敏有机层内产生激子，和在有机层内的异质结处将激子分离成电子和孔穴。
在一些实施方案中，异质结包括多个体相异质结。如本文所讨论的，体相异质结在供体材料和受体材料的界面处形成。在一些实施方案中，供体材料包括聚合物相且受体材料包括纳米粒子相。用在本发明方法中的供体材料和受体材料与本文为光电子器件提供的那些材料是一致的。
在一些实施方案中，沿着光学纤维的纵轴被接收的电磁辐射包括可见光辐射。在其它实施方案中，沿着光学纤维的纵轴被接收的电磁辐射包括红外辐射。
在一些实施方案中，将电磁辐射透射进入光敏有机层包括通过衰逝场透射辐射。在其它实施方案中，将电磁辐射透射进入光敏有机层包括将沿着光学纤维的纵轴被接收的电磁辐射的至少一部分进行上转换。根据本发明的实施方案，上转换包括使用上转换材料吸收沿着光学纤维的纵轴被接收的辐射以产生激发态，并将辐射发射进入至少一个有机层以弛豫激发态，其中被发射的辐射比被吸收的辐射具有更短的波长。在一些实施方案中，被上转换材料吸收的辐射部分包括红外辐射。
在其它实施方案中，将沿着光学纤维的纵轴被接收的辐射透射进入光敏有机层包括使用散射剂将辐射散射进入有机层。
根据本发明的实施方案，将电磁能转换成电能的方法还可包括移动电子进入外部回路。
本发明将通过以下非限制性实施例进行说明。
实施例1
纤维光电单元
根据以下过程制备了纤维光电单元的非限制性实施例。
使用剃刀将多模纤维(BFH37，High OH，1.5mm-0.6mm，得自Thorlabs)的护套剥离。使用焊炬火焰将硬质聚合物包层烧掉。然后将纤维芯在超声波浴中先后使用去离子水、丙酮、异丙醇洗涤20分钟，并在100℃的烘箱中干燥15分钟。然后将清洗过的纤维用铟锡氧化物(In/Sn＝90:10)通过浸涂(共10层)进行包覆。参见Dip Coated ITO thinfilms through sol-gel process using metal salts(通过溶胶-凝胶过程使用金属盐浸涂ITO薄膜)，Sutapa Roy Ramanan，Thin Solid Films，389(2001)，207。
用ITO包覆的纤维在超声波浴中先后使用丙酮和异丙醇彻底洗涤20分钟，并在100℃的烘箱中干燥。然后将纤维暴露于臭氧下达90分钟(在每30分钟后将纤维旋转3次)。然后通过浸涂将PEDOT:PSS溶液(Baytron P，得自Bayer)淀积到纤维上，并在100℃干燥15分钟(PEDOT:PSS膜的厚度为约150纳米)。
然后，通过浸涂将在氯苯中的P3HT(AmericanDye):PCBM(American Dye)＝1:0.8的溶液淀积到纤维上(聚合物膜的厚度为约300纳米)。在最后步骤中，通过热蒸发在10-6托的压力下淀积LiF和Al电极。LiF的厚度为约0.3-0.4纳米，Al膜的厚度为约100纳米。具有有源面积的纤维的长度为约1.4厘米。
在制备后，纤维光电单元用电流密度、开路电压、短路电流和效率进行表征。图6表示纤维光电单元的相对于辐射耦合角的电流-电压曲线。图6(a)表示纤维光电单元的在光敏有机层退火之前的电流-电压曲线，和图6(b)表示纤维光电单元的在光敏有机层退火之后的电流-电压曲线。
图7表示纤维光电单元的在光敏有机层退火之前和在光敏有机层退火之后的开路电压(Voc)-辐射耦合角的曲线。如曲线所示，光敏有机层的退火增加了纤维光电单元的开路电压。
图8表示纤维光电单元的在光敏有机层退火之前和在光敏有机层退火之后的短路电流(Isc)-辐射耦合角的曲线。正如开路电压的情况一样，纤维光电单元的短路电流在光敏有机层退火之后增加。
图9表示纤维光电单元的在光敏有机层退火之前和在光敏有机层退火之后的转化效率-辐射耦合角的曲线。与先前的图中所示的图形一致，图9表示纤维光电单元在退火之后转化效率增加。
虽然已经描述了本发明的多种实施方案以满足本发明的多种目的。但是应当认识到这些实施方案仅仅用于说明本发明的原则。本领域技术人员可对其进行各种改变和修改而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (78)

1.一种仪器，其包括：
光学纤维芯；
围绕纤维芯的可透辐射的第一电极；
至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层；和
围绕有机层并电连接到有机层的第二电极，其中
第二电极是厚度为100纳米到1微米的金属；或者
仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触；或者
第二电极具有反射性并且仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触。
2.权利要求1的仪器，其中光学纤维包括玻璃光纤、石英光纤或塑料光纤。
3.权利要求1的仪器，其中可透辐射的第一电极包括可透辐射的传导性氧化物。
4.权利要求3的仪器，其中可透辐射的传导性氧化物包括铟锡氧化物、镓铟锡氧化物或锌铟锡氧化物。
5.权利要求1的仪器，其中光敏有机层包括光敏区。
6.权利要求5的仪器，其中光敏区在供体材料和受体材料之间包括至少一个体相异质结。
7.权利要求6的仪器，其中供体材料包括聚合物相且受体材料包括纳米粒子相。
8.权利要求7的仪器，其中聚合物相包括共轭聚合物。
9.权利要求8的仪器，其中共轭聚合物包括聚(3-己基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)或其混合物。
10.权利要求7的仪器，其中纳米粒子相包括富勒烯、碳纳米管或其混合物。
11.权利要求10的仪器，其中富勒烯包括1-(3-甲氧基羰基)丙基-1-苯基(6，6)C61。
12.权利要求6的仪器，其中供体材料包括有机金属化合物。
13.权利要求12的仪器，其中有机金属化合物包括酞菁、卟啉或其衍生物。
14.权利要求6的仪器，其中受体材料包括二萘嵌苯、萘、富勒烯或纳米管。
15.权利要求1的仪器，其中第二电极包括金属。
16.权利要求15的仪器，其中金属包括铝、金、银或铜。
17.权利要求1的仪器，还包括至少一个阻挡层。
18.权利要求17的仪器，其中至少一个阻挡层包括聚合物复合材料，该聚合物复合材料包含分散在聚合物相中的纳米粒子相。
19.权利要求18的仪器，其中聚合物复合材料包括分散在聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)中的多个纳米管或富勒烯。
20.权利要求18的仪器，其中聚合物复合材料包括分散在聚偏二氟乙烯中的多个纳米管或富勒烯。
21.权利要求1的仪器，还包括围绕第二电极的保护层。
22.权利要求21的仪器，其中保护层包括聚合物复合材料。
23.权利要求22的仪器，其中聚合物复合材料包括分散在聚偏二氯乙烯中的碳纳米粒子。
24.权利要求1的仪器，其中光学纤维芯包括至少一种上转换材料。
25.权利要求24的仪器，其中至少一种上转换材料包括镧系元素。
26.权利要求25的仪器，其中至少一种上转换材料包括铒、镱、镝、钬或其混合物。
27.权利要求24的仪器，其中至少一种上转换材料包括至少一种纳米粒子，该纳米粒子包括至少一种镧系元素。
28.权利要求1的仪器，其中光学纤维芯包括至少一种散射剂。
29.权利要求1的仪器，其中纤维芯的直径为约100微米到约2毫米。
30.权利要求1的仪器，其中纤维芯的长度为约10微米到约1毫米。
31.权利要求1的仪器，其中可透辐射的第一电极的厚度为约100纳米到约1微米。
32.权利要求1的仪器，其中有机层的厚度为约30纳米到约1微米。
33.权利要求1的仪器，其中仪器是柔性的。
34.权利要求1的仪器，其中仪器是光电单元。
35.制造光电单元的方法，该方法包括：
提供光学纤维芯；
在纤维芯的表面上布置可透辐射的第一电极；
布置至少一个与第一电极电相通的光敏有机层；和
布置与有机层电相通的厚度为100纳米到1微米的金属第二电极；或者布置与有机层电相通的第二电极以及围绕第二电极的反射性外部金属接触；或者布置与有机层电相通的反射性第二电极以及围绕反射性第二电极的反射性外部金属接触。
36.权利要求35的方法，其中可透辐射的第一电极包括可透辐射的传导性氧化物。
37.权利要求36的方法，其中可透辐射的传导性氧化物包括铟锡氧化物、镓铟锡氧化物或锌铟锡氧化物。
38.权利要求35的方法，其中光敏有机层包括光敏区。
39.权利要求38的方法，其中光敏区在供体材料和受体材料之间包括至少一个体相异质结。
40.权利要求39的方法，其中供体材料包括聚合物相且受体材料包括纳米粒子相。
41.权利要求40的方法，其中供体材料包括有机金属化合物且受体材料包括二萘嵌苯、萘、富勒烯或纳米管。
42.权利要求35的方法，还包括将光敏有机层退火以在有机层内产生纳米晶须。
43.权利要求42的方法，其中纳米晶须包括结晶1-(3-甲氧基羰基)丙基-1-苯基(6，6)C61。
44.权利要求35的方法，其中布置可透辐射的第一电极包括溅射或浸涂可透辐射的传导性氧化物到纤维芯的表面上。
45.权利要求35的方法，其中布置与第一电极电相通的有机层包括通过浸涂、旋涂、蒸气相淀积或真空热蒸发在第一电极上淀积有机层。
46.权利要求35的方法，其中布置与有机层电相通的第二电极包括通过蒸气相淀积、旋涂或浸涂在有机层上淀积第二电极。
47.权利要求35的方法，还包括在光学纤维内提供至少一种上转换材料。
48.权利要求35的方法，还包括在光学纤维内提供至少一种散射剂。
49.光敏仪器，其包括：
至少一个像素，该像素包括至少一个光电单元，该光电单元包括：
光学纤维芯；
围绕纤维芯的可透辐射的第一电极；
至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层；和
围绕有机层并电连接到有机层的第二电极，其中
第二电极是厚度为100纳米到1微米的金属；或者
仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触；或者
第二电极具有反射性并且仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触。
50.权利要求49的仪器，其中光学纤维包括玻璃光纤、石英光纤或塑料光纤。
51.权利要求49的仪器，其中至少一个像素包含多个光电单元。
52.权利要求51的仪器，其中多个光电单元成束。
53.权利要求49的仪器，其包括像素阵列。
54.权利要求53的仪器，其中阵列的每个像素包括多个光电单元。
55.权利要求49的仪器，其中仪器是柔性的。
56.权利要求49的仪器，其中仪器是太阳能收集器。
57.权利要求56的仪器，其中太阳能收集器具有大于6％的转换效率。
58.将光能转换成电能的方法，该方法包括：
沿着光学纤维的纵轴接收辐射；
将辐射透过围绕光学纤维的可透辐射的电极进入至少一个光敏有机层；
在有机层内产生激子；
在有机层内的异质结处将激子分离成电子和孔穴；和
移动电子经过围绕第二电极的反射性外部金属接触进入外部回路，所述第二电极围绕所述光敏有机层。
59.权利要求58的方法，其中光学纤维是玻璃光纤、石英光纤或塑料光纤。
60.权利要求58的方法，其中可透辐射的电极包括可透辐射的传导性氧化物。
61.权利要求60的方法，其中可透辐射的传导性氧化物包括铟锡氧化物、镓铟锡氧化物或锌铟锡氧化物。
62.权利要求58的方法，其中异质结包括供体材料和受体材料。
63.权利要求62的方法，其中供体材料包括聚合物相且受体材料包括纳米粒子相。
64.权利要求58的方法，其中异质结包括多个体相异质结。
65.权利要求58的方法，其中辐射包括可见光辐射。
66.权利要求58的方法，其中辐射包括红外辐射。
67.权利要求58的方法，还包括在光学纤维内提供至少一种散射剂。
68.权利要求58的方法，还包括在光学纤维内提供至少一种上转换材料。
69.权利要求58的方法，还包括移动电子进入外部回路。
70.光电单元，其包括：
光学纤维芯；
围绕纤维芯的可透辐射的第一电极；
至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层；和
围绕有机层并电连接到有机层的第二电极，其中
仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触；或者
第二电极具有反射性并且仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触。
71.权利要求70的光电单元，其具有大于6％的转换效率。
72.权利要求70的光电单元，其具有大于10％的转换效率。
73.太阳能电池，其包括：
至少一个像素，该像素包括至少一个光电单元，该光电单元包括：
光学纤维芯；
围绕纤维芯的可透辐射的第一电极；
至少一个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层；和
围绕有机层并电连接到有机层的第二电极，其中
仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触；或者
第二电极具有反射性并且仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触。
74.权利要求73的太阳能电池，其具有大于6％的转换效率。
75.一种仪器，其包括：
光学纤维芯；
围绕纤维芯的可透辐射的第一电极；
多个围绕第一电极并电连接到第一电极的光敏有机层；和
围绕多个有机层并电连接到多个有机层的第二电极，其中
仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触；或者
第二电极具有反射性并且仪器包括围绕第二电极的反射性外部金属接触。
76.权利要求75的仪器，还包括至少一个布置在多个光敏有机层之间的缓冲层。
77.权利要求76的仪器，其中至少一个缓冲层包括电荷转移层。
78.权利要求77的仪器，其中电荷转移层包括激子阻挡层。
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