CN104871331A - 具有反射体的有机光敏器件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及有机光敏器件，所述器件包含：基材；配置在所述基材上方的第一电极；配置在所述第一电极上方的第二电极；置于所述第一电极与第二电极之间的光活性区；以及配置在所述第二电极上方的至少一个反射体，其中所述至少一个反射体被构造成至少部分反射一种或多种所需波长。还公开了制备具有至少一个反射体的光敏器件的方法，所述至少一个反射体被构造成至少部分反射一种或多种所需波长。

Description

具有反射体的有机光敏器件
与相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月11日提交的美国临时申请号61/712,782的优先权，所述临时申请整体通过参考并入本文。
联合研究协议
本申请的主题内容由以下各方中的一个或多个、代表以下各方中的一个或多个和/或与以下各方中的一个或多个合作根据大学-公司联合研究协议做出：密歇根大学董事会(The Regents of the University ofMichigan)和全球光电能源公司(Global Photonic Energy Corporation)。所述协议在本申请的主题内容被做出之日和做出之前就已生效，并且正是由于在所述协议范围内采取的行动才做出了所述主题内容。
本公开涉及光敏器件。更具体来说，本公开涉及包含反射体的光敏器件，所述反射体被构造成至少部分反射一种或多种所需波长。本文中还公开了制备包含反射体的光敏器件的方法，所述反射体被构造成至少部分反射一种或多种所需波长。
光电器件依靠材料的光学和电子学性质来以电子方式产生或检测电磁辐射，或者从环境电磁辐射产生电。
光敏光电器件将电磁辐射转化成电。太阳能电池，也被称作光伏(PV)器件，是一类被特别用于产生电功率的光敏光电器件。PV器件可以从阳光以外的光源产生电能，可用于驱动消耗电力的负载以提供例如照明、取暖，或者向电子电路或装置例如计算器、收音机、计算机或远程监控或通信设备提供电力。这些发电应用通常还包括为电池或其它能量存储装置充电，以便当来自太阳或其它光源的直接光照不可用时能够继续运行，或者按照具体应用的要求平衡PV器件的功率输出。当在本文中使用时，术语“电阻性负载”指的是任何消耗或储存电力的电路、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电阻以检测由于光吸收引起的变化。
另一种类型的光敏光电器件是光电检测器。在操作中，光电检测器与电流检测电路联合使用，所述电流检测电路测量当所述光电检测器暴露于电磁辐射并可能具有施加的偏压时所产生的电流。本文描述的检测电路能够向光电检测器提供偏压并测量光电检测器对电磁辐射的电子响应。
可以根据是否存在下面定义的整流结，并且也可以根据所述器件是否在也被称作偏压或偏置电压的外加电压下运行，对这三类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在偏压下运行。PV器件具有至少一个整流结并且不在偏压下运行。光电检测器具有至少一个整流结并且通常但不总是在偏压下运行。通常，光伏电池向电路、装置或设备提供电力。光电检测器或光电导体提供信号或电流以控制检测电路或者从所述检测电路输出信息，但不向电路、装置或设备提供电力。
传统上，光敏光电器件由很多无机半导体构成，所述无机半导体例如晶体硅、多晶硅和无定形硅、砷化镓、碲化镉等。在本文中，术语“半导体”指的是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“光导”通常指的是其中电磁辐射能量被吸收并由此被转化为电荷载流子的激发能，从而使得所述载流子可以在材料中传导即传输电荷的过程。术语“光电导体”和“光导材料”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器件将入射的太阳能功率转化为有用的电功率的效率对所述PV器件进行表征。利用晶体硅或无定形硅的器件在商业应用中占主导地位，其中一些已经达到23％以上的效率。然而，由于在生产没有显著的效率降低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表面积大的器件是困难且昂贵的。另一方面，高效率的无定形硅器件仍然存在稳定性问题。目前可商购的无定形硅电池具有在4％和8％之间的稳定效率。更多近期的努力集中在使用有机光伏电池来获得可接受的光电转化效率和经济的生产成本。
可以对PV器件进行优化以便在标准光照条件(即，标准试验条件：1000W/m2，AM1.5光谱光照)下产生最大电功率，以便得到光电流与光电压的最大乘积。在标准光照条件下，这样的电池的功率转化效率取决于以下三个参数：(1)零偏压下的电流，即短路电流ISC，单位为安培，(2)开路条件下的光电压，即开路电压VOC，单位为伏特，以及(3)填充因子ff。
当PV器件跨负载连接并被光照射时，它们产生光生电流。当在负载无限大的条件下被照射时，PV器件产生其最大可能电压，V开路或VOC。当在其电触点短路的情况下被照射时，PV器件产生其最大可能电流，I短路或ISC。当被实际用于产生电力时，PV器件被连接于有限的电阻性负载，功率输出由电流和电压的乘积I×V给出。PV器件产生的最大总功率注定不能超过ISC×VOC乘积。当对负载值进行优化以获得最大功率提取时，电流和电压分别具有Imax和Vmax值。
PV器件的品质因子是填充因子ff，其被定义为：
ff＝{Imax Vmax}/{ISC VOC}       (1)
其中ff总是小于1，因为在实际应用中永远不能同时获得ISC和VOC。尽管如此，当ff在最佳条件下接近1时，所述器件具有较少的串联或内部电阻，因此向负载递送较高百分率的ISC和VOC乘积。如果Pinc是入射到器件上的功率，那么所述器件的功率效率ηP可以根据下式计算：
ηP＝ff*(ISC*VOC)/Pinc
为了产生占据大量容积的内生电场，常用方法是并置两层材料，所述材料具有适当选择的传导性，特别是就其分子的量子能态分布方面进行适当选择的传导性。这两种材料的界面被称为光伏异质结。在传统半导体理论中，用于形成PV异质结的材料一般被称为n型或p型材料。在此，n型指的是大多数载流子类型是电子。这可以被看做是所述材料具有很多处于相对自由的能态中的电子。p型指的是大多数载流子类型是空穴。这样的材料具有很多处于相对自由的能态中的空穴。背景类型即非光生的大多数载流子浓度主要取决于由缺陷或杂质引起的非故意掺杂。杂质的类型和浓度决定了在最高占据分子轨道(HOMO)能级与最低未占据分子轨道(LUMO)能级之间的能隙(被称为HOMO-LUMO能隙)内的费米能或费米能级的值。费米能表征的是分子的量子能态的统计学占据情况，所述分子的量子能态由占据概率等于1/2时的能量值所表示。接近LUMO能级的费米能表明电子为主要载流子。接近HOMO能级的费米能表明空穴为主要载流子。因此，费米能是传统半导体的主要表征性质，并且原型PV异质结传统上是p-n界面。
术语“整流”特别指的是界面具有不对称的传导特性，即所述界面优选支持一个方向上的电子电荷传输。整流通常与内建电场相关，所述内建电场发生在适当选择的材料之间的异质结处。
在有机材料的情形中，术语“供体”和“受体”是指两种接触但不同的有机材料的HOMO和LUMO能级的相对位置。这不同于在无机情形中使用这些术语，在无机情形中，“供体”和“受体”可以是指分别可用于产生无机n型层和p型层的掺杂剂的类型。在有机情形中，如果与另一种材料接触的一种材料的LUMO能级较低，那么该材料为受体。否则，其为供体。在缺少外部偏压的条件下，供体-受体结处的电子移动到受体材料中，以及空穴移动到供体材料中，在能量上是有利的。
有机半导体中的显著性质是载流子迁移率。迁移率度量的是电荷载流子对电场作出响应而能够移动通过传导材料的容易性。在有机光敏器件的情形中，包含有因高电子迁移率而优先通过电子进行传导的材料的层可以被称作电子传输层或ETL。包含有因高空穴迁移率而优先通过空穴进行传导的材料的层可以被称作空穴传输层或HTL。在一种实施方式中，受体材料为ETL并且供体材料为HTL。
常规无机半导体PV电池采用p-n结来建立内部电场。然而，现在已经意识到，除了建立p-n类型的结以外，异质结的能级偏移也起到重要作用。据信，由于有机材料中光生过程的基本性质，有机D-A异质结处的能级偏移对于有机PV器件的运行是重要的。在对有机材料光激发后，产生局域化的夫伦克尔(Frenkel)或电荷转移激子。为了进行电检测或产生电流，受束缚的激子必须被解离成它们的组成部分电子和空穴。内建电场可以诱导这样的过程，但是在有机器件中通常存在的电场(F～106V/cm)下，效率是低的。有机材料中最有效的激子解离发生在供体-受体(D-A)界面处。在这样的界面处，具有低电离电势的供体材料与具有高电子亲和势的受体材料形成异质结。取决于供体和受体材料的能级排列，在这样的界面处的激子解离可以变得在能量上是有利的，导致在受体材料中产生自由电子极化子以及在供体材料中产生自由空穴极化子。
与传统的基于硅的器件相比，有机PV电池具有很多潜在优势。有机PV电池轻质、在材料使用方面经济、而且能被沉积在低成本基材例如柔性塑料箔上。载流子的产生需要激子的产生、扩散以及离子化或收集。这些过程中的每一个都有与之相关的效率η。将下标按如下使用：P指功率效率，EXT指外部量子效率，A指光子吸收激子产生，ED指扩散，CC指收集，并且INT指内部量子效率。使用以下表示法：
ηP～ηEXT＝ηA*ηED*ηCC
ηEXT＝ηA*ηINT
激子的扩散长度(LD)(LD～50Δ)通常远小于光吸收长度(～500Δ)，这需要在使用具有多个或高度折叠界面的厚的并因此高电阻的电池或具有低的光吸收效率的薄电池之间作出取舍。
常规有机PV电池被制造在透明基材例如涂有透明导体例如铟锡氧化物(ITO)的玻璃或塑料上，以允许进来的入射电磁辐射到达光活性区。这些基材限制了有机PV器件的应用，并且由于它们可能是昂贵的和/或是器件的总成本构成的重要要素，因此这样的基材有可能限制总体器件的成本效益，特别是在大面积应用中。倒置有机PV电池使用透明顶部电极，并且允许在任意表面例如金属箔、塑料或玻璃上制造。这种设计显著扩展了有机PV电池的应用。例如，可以在各种基材表面(包括不透明基材)上生长有机PV电池的发电涂层。因此，对于开发高效有机光敏器件例如应用于各种基材上的具有所需颜色的高效发电PV涂层，存在着需求。更具体来说，对于开发至少部分反射一种或多种所需波长的高效发电涂层，存在着需求。
因此，公开了一种有机光敏器件，其包含：基材；配置在所述基材上方的第一电极；配置在所述第一电极上方的第二电极；置于所述第一电极与第二电极之间的光活性区，其中所述光活性区透射波长在透射范围之内的光；以及配置在所述第二电极上方的反射体，其中所述反射体被构造成至少部分反射一种或多种所需波长。在某些实施方式中，所述光敏器件表现出对应于所述一种或多种所需波长的颜色。
在某些实施方式中，所述光敏器件还包含置于所述第二电极与所述反射体之间的金属格网。
在第一种情况下，所述反射体和所述第一电极限定光学微腔，其中所述第一电极反射≥10％的一种或多种波长的入射光，并且所述反射体被构造成部分反射在所述光活性区的透射范围之内的一种或多种所需波长。在某些实施方式中，在所述光活性区表现出超过40％的吸收率的任何波长处，所述反射体表现出低于5％的反射率。在某些实施方式中，所述光学微腔包括置于所述反射体与第二电极之间的光学阻隔层，其中所述光学阻隔层具有被选择成与所述一种或多种所需波长或其子集共振的厚度。在某些实施方式中，所述有机光敏器件表现出对应于所述一种或多种所需波长或其子集的颜色。在某些实施方式中，所述至少一个反射体选自分布式布拉格反射体(DBR)和rugate反射体。
在第二种情况下，所述反射体包含至少一个陷波滤波器，其中所述至少一个陷波滤波器在一定范围的一种或多种所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率。在某些实施方式中，所述器件还包含置于所述反射体与所述第二电极之间的光学阻隔层。在某些实施方式中，所述至少一个陷波滤波器选自DBR和rugate反射体。
在所述第二种情况的某些实施方式中，所述反射体至少包含第一陷波滤波器和第二陷波滤波器，其中所述第一陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率，并且所述第二陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第二所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率。在这种实施方式中，所述有机光敏器件可以表现出对应于所述一种或多种第一所需波长和所述一种或多种第二所需波长的颜色。在某些实施方式中，所述第一陷波滤波器和第二陷波滤波器独立地选自DBR和rugate反射体。
在第三种情况下，所述反射体包含第一反射体和第二反射体，其中所述第一反射体包含至少一个陷波滤波器，所述至少一个陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率，并且其中所述第二反射体和所述第一电极限定光学微腔，其中所述第一电极反射≥10％的一种或多种波长的入射光，并且所述第二反射体被构造成部分反射在所述光活性区的透射范围之内的一种或多种第二所需波长。在某些实施方式中，在所述光活性区表现出超过40％的吸收率的任何波长处，所述反射体表现出低于5％的反射率。在某些实施方式中，所述在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带不与被所述第二反射体部分反射的所述一种或多种第二所需波长重叠。
在所述第三种情况下的某些实施方式中，所述光学微腔包括置于所述第二反射体与所述第二电极之间的光学阻隔层，其中所述光学阻隔层具有被选择成与所述一种或多种第二所需波长或其子集共振的厚度。在某些实施方式中，所述有机光敏器件表现出对应于所述一种或多种所需被反射波长或其子集的颜色。在某些实施方式中，所述至少一个反射体选自分布式布拉格反射体(DBR)和rugate反射体。
在所述第三种情况下的某些实施方式中，所述光敏器件可以表现出对应于所述一种或多种第一所需波长和所述一种或多种第二所需波长或其子集的颜色。
在所述第三种情况下的某些实施方式中，所述第一反射体和第二反射体独立地选自DBR和rugate反射体。
在某些实施方式中，所述器件是有机光电检测器。
在某些实施方式中，所述器件是有机太阳能电池。
还公开了制造本公开的有机光敏器件的方法。在一种实施方式中，所述方法包括将第一电极沉积在基材上方；将光活性区沉积在所述第一电极上方；将第二电极沉积在所述光活性区上方；以及将至少一个反射体沉积在所述第二电极上方，其中所述至少一个反射体被构造成反射一种或多种所需波长。
附图被并入本说明书并构成本说明书的一部分。
图1是本公开的有机光敏器件的示意图。
图2A是示例性有机光敏器件的示意图，其中反射体160和第一电极110限定光学微腔200。
图2B是示出了反射体在光活性区的透射范围之内的反射率和空腔共振对反射率的影响的图。
图3是样品DBR的反射率对波长的图。
图4A是具有至少一个陷波滤波器的示例性有机光敏器件的示意图。
图4B示出了具有至少一个陷波滤波器的光敏器件的光活性区的吸收光谱和狭窄的反射带。还示出了得到的外部量子效率(EQE)，并且在陷波滤波器的狭窄的反射带(被反射的颜色)处观察到EQE中存在向下的尖峰。
图5是用作陷波滤波器的样品rugate反射体的透射(％)对波长的图。
图6示出了具有至少两个反射体的非限制性器件的示意图：第一反射体160A和第二反射体160B，其中第一反射体包含至少一个陷波滤波器，并且第二反射体和第一电极110限定光学微腔。
当在本文中使用时，术语“有机”包括可用于制造有机光敏器件的聚合物材料以及小分子有机材料。“小分子”是指不是聚合物的任意有机材料，而且“小分子”实际上可以很大。在某些情况下，小分子可以包括重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基并不能将分子从“小分子”类别中排除出去。小分子也可以被掺入到聚合物中，例如作为聚合物骨架上的侧基或者作为聚合物骨架的一部分。
术语“电极”和“接触层”在本文中用于指提供介质的层，所述介质用于将光生电流传递给外部电路或者向器件提供偏置电流或电压。也就是说，电极或接触层提供了在有机光敏光电器件的活性区与电线、导线、迹线或用于向或者从外电路运送电荷载流子的其它机构之间的界面。阳极和阴极是实例。美国专利No.6,352,777因其关于电极的公开内容而通过参考被结合在本文中，该专利提供了可在光敏光电器件中使用的电极或接触层的实例。在光敏光电器件中，可能理想的是允许最大量的来自器件外部的环境电磁辐射进入光导活性的内部区域。也就是说，电磁辐射必须到达光导层，在光导层中通过光导吸收将电磁辐射转化为电。这常常要求至少一个电接触层应该吸收最少并且反射最少的入射电磁辐射。在某些情况下，这样的接触层应该是基本上透明的。相对的电极可以是反射材料，以便将已通过电池而没有被吸收的光被反射回去通过电池。
以如下方式使用术语“阴极”。在非堆叠PV器件、或者堆叠PV器件的单个单元中，电子从光导材料移动到阴极，其中所述PV器件处于环境辐射下并与电阻性负载相连且没有例如PV器件的外加电压。
类似地，在本文中使用术语“阳极”，使得在光照下的PV器件中，空穴从光导材料移动到阳极，这相当于电子以相反的方式移动。应注意到的是，当所述术语被用在本文中时，阳极和阴极可以是电极或电荷传输层。
当在本文中使用时，当材料层或者一组材料不同的数个层允许至少约50％的相关波长的环境电磁辐射透过所述层时，所述层被描述为“透明的”。类似地，允许透过一定量的但是少于约50％的相关波长的环境电磁辐射的层被描述为“半透明的”。
当在本文中使用时，“顶部”指的是离基材结构(如果存在的话)最远，而“底部”指的是离基材结构最近。例如，对于具有两个电极的器件而言，底部电极是离基材结构最近的电极，并且通常是所制造的第一个电极。底部电极有两个表面，底侧离基材最近而顶侧远离于基材。在第一层被描述为“配置在第二层上方”或者“在第二层顶上”的情形中，所述第一层被配置成远离于基材。在第一层和第二层之间可能存在其它层，除非明确指出第一层与第二层“物理接触”。例如，即使在阴极和阳极中间有各种有机层，还是可以将阴极描述为“配置在阳极上方”或者“在阳极顶上”。
当在本文中使用时，术语“光学微腔”是指沿着光传播方向的尺寸在不超过入射辐射的数个(～4个)波长的量级上的光学区域。
当在本文中使用时，术语“反射率”是指给定波长的入射光被反射的百分率。“高反射率”被定义为是高于30％的反射率。
当在本文中使用时，术语“吸收率”是指给定波长的入射光被吸收的百分率。
当在本文中使用时，术语“透射率”是指给定波长的入射光被透射的百分率。
本文中描述的有机光敏光电器件可用于例如从入射的电磁辐射产生可用电流(例如PV器件)，或者可用于检测入射的电磁辐射。倒置光敏光电器件允许在任意基材和表面上制造器件材料。倒置器件结构被公开在例如美国专利公布号2010/0102304中，其关于倒置有机光敏器件的公开内容通过参考并入本文。这种设计显著扩展了有机光敏器件的应用，例如允许在柔性和不透明基材上制造发电涂层，例如发电漆。在本公开中，为了使发电涂层表现出所需颜色，有机光敏器件包含至少一个被构造成至少部分反射一种或多种所需波长的反射体。由于所述反射体可以潜在地减少被有机光敏器件例如有机PV器件的光活性区吸收的入射光的量，因此本公开考虑到了允许在所需波长(即颜色)下具有高反射率同时使器件效率的降低最小化的设计因素。
因此，如图1中所示，公开了一种有机光敏器件，其包含：基材100；配置在所述基材上方的第一电极110；配置在所述第一电极上方的第二电极130；置于所述第一电极与第二电极之间的光活性区120；以及配置在所述第二电极上方的至少一个反射体160，其中所述至少一个反射体至少部分反射一种或多种所需波长。在某些实施方式中，所述光活性区透射波长在透射范围之内的光。
在某些实施方式中，所述光敏器件表现出对应于一种或多种所需被反射的波长的颜色。
在某些实施方式中，所述光敏器件还包含置于第二电极130与反射体160之间的金属格网140。所述金属格网可以被优化以透射尽可能多的入射光，并在同时使器件内的串联电阻最小化。在某些实施方式中，金属格网包含至少一种选自不锈钢、铂、钯、钛及其合金的材料。在某些实施方式中，金属格网具有约50％至约99％范围内的透射率。金属格网可以从溶液、蒸汽或二者的组合来沉积。在某些实施方式中，金属格网通过至少一种选自真空沉积、丝网印刷、旋涂、浸涂、喷涂、化学气相沉积(CVD)、激光烧蚀、物理气相沉积和溅射的技术来沉积。
基材100可以包含能够支承器件的第一电极、光活性区、第二电极、反射体和任何其他层的任何表面。基材可以是柔性、刚性或半刚性的，并且可以是平面或非平面的。基材可以是透明、半透明或不透明的。塑料、玻璃和石英是刚性基材材料的实例。塑料和金属箔是柔性基材材料的实例。在某些实施方式中，玻璃包含建筑窗玻璃或汽车玻璃。在某些实施方式中，半刚性或柔性材料包含形成最终基材的可模压片材或可以施加到二次表面的塑料片材。在某些实施方式中，基材可以选自机动车体和部件、船舶体和部件、飞机体和部件、航天器体和部件、窗户、镜子、移动设备、蜂窝电话、计算机、建筑表面、建筑板材、建筑墙面、屋顶盖板和可充电电池。
置于第一和第二电极之间的光活性区120是光敏器件的一部分，其吸收电磁辐射以产生激子，所述激子可以解离成电子和空穴，以便产生电流。被光活性区吸收的光的波长即激子的吸收带，以及被光活性区透射的光的波长即透射范围，由构成光活性区的材料的类型决定。
光活性区120包含有机材料。具体来说，光活性区120包含至少一种供体材料和至少一种受体材料，以形成至少一个异质结。激子的解离通常在由供体和受体材料的并置而形成的“异质结”处发生。在某些实施方式中，所述异质结选自混合异质结、本体异质结、平面异质结、纳米晶体-本体异质结和混杂的平面-混合异质结。供体和受体材料可以通过至少一种选自例如真空沉积、旋涂、有机气相沉积(OVPD)、喷墨印刷和真空热蒸发(VTE)的技术来沉积。
适合的供体材料可以包括例如方酸类、酞菁类、萘酞菁类(napththalocyanines)、卟啉类、亚酞菁类及其衍生物或过渡金属络合物。在某些实施方式中，供体材料选自亚酞菁(SubPc)、铜酞菁(CuPc)、氯铝酞菁(ClAlPc)、锡酞菁(SnPc)、锌酞菁(ZnPc)和其他改性的酞菁类、部花青染料、硼-二吡咯亚甲基(BODIPY)染料、噻吩类例如聚(3-己基噻吩)(P3HT)、并五苯、并四苯、二茚并苝(DIP)和方酸(SQ)染料。在某些实施方式中，至少一种供体材料包含2,4-双[4-(N,N-二苯基氨基)-2,6-二羟基苯基]方酸(DPSQ)。
适合的受体材料可以包括例如聚合或非聚合的苝类、萘类、富勒烯(例如C60、C70、C84)、官能化富勒烯衍生物(例如PCBM、ICBA、ICMA等)和纳米管。在某些实施方式中，受体材料选自C60、C70、3,4,9,10-苝四甲酸双-苯并咪唑(PTCBI)、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、[6,6]-苯基-C70-丁酸甲酯(PC70BM)和十六氟铜酞菁(F16CuPc)。
本文中描述的“电极”可以由“金属”或“金属替代物”构成。在本文中，术语“金属”的使用既包含由元素纯的金属例如Mg构成的材料，也包含金属合金，所述金属合金是由两种或更多种元素纯的金属构成的材料，例如Mg和Ag一起构成的被称为Mg:Ag的材料。在本文中，术语“金属替代物”是指在正常定义中不是金属的材料，但其具有在某些适合的应用中所希望的金属样性质。常用于电极和电荷传输层的金属替代物包括掺杂的宽带隙半导体，例如透明导电氧化物如铟锡氧化物(ITO)、镓铟锡氧化物(GITO)和锌铟锡氧化物(ZITO)。另一种示例性的金属替代物是透明导电聚合物聚苯胺(PANI)及其化学相关物。
金属替代物还可以选自广泛的非金属材料，其中术语“非金属”是指涵盖广范围的材料，条件是所述材料不含化学上未化合形式的金属。当金属以其化学上未化合形式单独存在或与一种或多种其他金属组合作为合金存在时，金属也可以被称为以其金属形式存在或被称作“游离金属”。因此，本文中描述的金属替代物电极有时可以被称为“不含金属”，其中术语“不含金属”明确意味着涵盖了不含化学上未化合形式的金属的材料。游离金属通常具有金属键合形式，其来自于在整个金属晶格中的电子导带中自由移动的大量价电子。尽管金属替代物可以含有金属组成成分，但根据数方面来说，它们是“非金属”。它们既不是纯的游离金属，也不是游离金属的合金。当金属以其金属形式存在时，电子导带倾向于提供高电导率以及对光学辐射的高反射率等其他金属性质。
第二电极130应该是透明或至少半透明的，以透射通过器件光活性区120的顶部进入的光。第二电极130可以选自例如透明氧化物和金属或金属替代物，其具有足以使它们透明或至少半透明的厚度。在某些实施方式中，第二电极包含透明导电氧化物、透明导电聚合物、半透明金属或其组合。在某些实施方式中，透明导电氧化物选自铟锡氧化物(ITO)、锡氧化物(TO)、镓铟锡氧化物(GITO)、锌氧化物(ZO)和锌铟锡氧化物(ZITO)。在某些实施方式中，透明导电聚合物包含聚苯胺(PANI)。其他示例性的电极包括高度透明、非金属、低电阻的阴极，例如在Parthasarathy等的美国专利号6,420,031中所公开的，或高效、低电阻的金属/非金属化合物电极，例如在Forrest等的美国专利号5,703,436中所公开的，两份专利申请以其关于电极的公开内容通过参考并入本文。每种类型的电极通常在制造工艺中制备，所述制造工艺包括将例如ITO层溅射沉积在有机材料上以形成高度透明、非金属、低电阻的电极，或沉积在半透明金属层例如Mg:Ag层上以形成高效、低电阻的金属/非金属化合物电极的步骤。
第一和第二电极之一可以是阳极，另一个电极是阴极。本发明的光敏器件可以被安排成使供体材料位于光活性区120的底部(离基材最近)或安排成使供体材料位于光活性区的顶部(离基材最远)。因此，应该理解，电极必须被优化以允许所需载流子(如果与供体接触则为空穴，如果与受体接触则为电子)的高效注入。
在本公开的第一种情况下，反射体160和第一电极110限定如图2A中所示的光学微腔200。在这第一种情况下，第一电极110应该是反射性的。第一电极可以反射≥10％的一种或多种波长的入射光，例如≥20％、≥30％、≥40％、≥50％、≥60％、≥70％、≥80％、≥90％或约100％的一种或多种波长的入射光。在某些实施方式中，第一电极110包含金属材料。在某些实施方式中，所述金属材料选自钢、Ni、Ag、Mg、Au、Ti、Sn、In、Al及其混合物或合金。
按照第一种情况，反射体160被构造成部分反射光活性区的透射范围之内的一种或多种所需波长。例如，对于绿色调来说，可以反射10％的波长在540nm至550nm之间的光，并且在其他波长处没有反射。光活性区的“透射范围”被定义为光活性区表现出高于50％例如高于60％、高于70％、高于80％或高于90％的透射率的波长。当在本文中使用时，“部分反射”某个波长意味着反射约10％至50％之间的所述波长的光，剩余百分数的光大部分被透射。反射体160可以被构造成并且光活性区120的材料可以被选择成使激子吸收带在器件的所需被反射波长处具有最小值。在被光活性区吸收的波长处，例如在光活性区表现出高于30％例如高于40％、高于50％、高于60％或高于70％的吸收率的波长处，反射体可以表现出很小到无的反射率，例如小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％。在某些实施方式中，光学微腔200包括置于反射体160与第二电极130之间的光学阻隔层150，其中所述光学阻隔层具有被选择成与在光活性区的透射范围之内的一种或多种所需波长或其子集共振的厚度。光学阻隔层可以包含选自下列的材料：许多宽能隙半导体中的任一种，包括有机分子例如BCP、NPD、NTCDA、UGH2、CBP等，聚合物例如PEDOT、聚苯乙烯等，以及任何这些材料的掺杂变体，金属氧化物例如MoO3、铟锡氧化物、WO3、SnO、任何化学计量混合物中的InO，以及无机半导体例如CdTe、AlAs等。如图2A中的示例性实施方式中所示，反射体160显著透射被光活性区吸收的波长(例如绿色和红色光谱)并部分反射在光活性区的透射范围之内的一种或多种所需波长(例如蓝色光谱)。不被反射体反射即被反射体部分透射的一种或多种所需波长的光的一定百分率，穿过光活性区并以所需程度被第一电极110反射。如图2A中所示，在光学微腔中，该被反射的光可以结构干扰(constructively interfere)，增强所需被反射的颜色。例如，在图2B中，在空腔的共振波长处观察到强化。共振应该存在于阻带波长范围内。更高的反射将引起更窄的共振(高Q)和更纯的颜色。也就是说，Q是品质因子并且是共振的峰高与其宽度之比。因此，峰越尖锐，Q越高。这里所考虑的空腔不一定具有最高Q(约等于5或更高的Q对于大多数实用目的来说是足够的)。然而，Q越高，被反射的颜色看起来更饱和。更高的饱和度对应于“更纯的”颜色外观。通常，为了获得高反射，空腔的光学长度应该是入射波长除以4后的任何整数倍。
如果基材100是透明的，则器件可以被倒置排列，使得光通过基材进入器件。在这种实施方式中，反射体160可以被置于基材与第一电极110之间。第二电极130可以是反射性的，使得反射体160和第二电极130限定如上所述的光学微腔。光学阻隔层150和金属格网140可以位于反射体160与第一电极110之间。
本公开设想了能够获得本文中为第一种情况描述的设计特征的任何反射体。在特定实施方式中，反射体160选自DBR和rugate反射体。
例如，作为DBR，反射体160可以包含交替的高和低折射率(n)材料的介电堆叠体，其厚度(d)满足λo＝4n×d，其中λo是中心反射波长。所述材料可以包含选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的有机或无机材料。有机和无机聚合物可以是含硅聚合物。氧化物和氮化物可以选自例如玻璃状电介质例如SiNx、SiO2、TiO2等。图3中的所需中心波长(λo)的反射率可以通过下述公式近似计算：
反射阻带的宽度可以通过下述公式估算：
Δλ = 4 λ o π arcsuin ( n high - n low n high + n low )
反射阻带的宽度可以通过材料的折射率对比来控制。反射率由材料的折射率对比和材料的交替对的数目(N)决定。器件颜色可以随着观察角度而变(彩虹色)。使用较高折射率的材料引起较低的角度颜色欺骗并允许较薄的介电堆叠体。
或者，作为rugate反射体，反射体160可以包含两种或更多种材料的不同混合比例的掺混物或具有变化的堆积密度的至少一种材料，以在整个材料中获得连续变化的折射率，例如正弦变化的折射率曲线。在垂直于rugate反射体的平面的位置(z)处，折射率可以如下计算：
调制周期由所需中心波长(λo)决定。折射率调制幅度控制反射阻带的宽度。周期数目决定反射率。可以将包络函数应用于折射率调制，以消除出现在反射阻带侧面上的侧叶。
在第一种情况的某些实施方式中，反射体包含由金属或电介质构成的纳米粒子或嵌入在介电层中的纳米结构。纳米粒子和/或纳米结构可用于调节微腔。例如，它们可以改变空腔的折射率并因此改变空腔的中心波长。或者，在金属的情形中，它们可以产生改变空腔自身内的光学模式的等离子体共振。这种光学模式将在与缺少这种粒子或结构的相同空腔相比不同的波长处共振(即具有透射或反射最大值和峰宽)。
在本公开的第二种情况下，图1中的反射体160包含至少一个陷波滤波器，所述陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率。器件可以表现出对应于所述范围的一种或多种所需波长的颜色。当在本文中使用时，术语“狭窄的反射带”意味着反射带的宽度不超过中心反射波长的5％(即在中心波长为550nm处的绿光中，狭窄的带小于28nm)。如图4A中所示，器件还可以包含置于窄带反射体与第二电极之间的光学阻隔层。光学阻隔层可用于优化有机光敏器件的性能。在图4A中，大多数可见光谱被透射通过窄带反射体，用于在光活性区中被吸收(PV电池)。在一定范围的一种或多种所需波长处的狭窄的反射带，产生表现出所需(被反射)颜色的器件。由于陷波滤波器的反射带是狭窄的，因此陷波滤波器可用于反射任何所需波长。也就是说，对于陷波滤波器必须反射或光活性区必须吸收的波长没有限制。例如，如图4B中所示，包含至少一个陷波滤波器的器件在狭窄的波长范围内表现出高反射率。光活性区可以吸收广范围的波长，并且在陷波滤波器的狭窄的反射带(被反射的颜色)处仅出现小的效率降低。
本公开设想了能够在一定范围的一种或多种所需波长处获得狭窄的反射带的任何陷波滤波器。在特定实施方式中，至少一个陷波滤波器选自DBR和rugate反射体。所述DBR或rugate反射体可以根据上面对那些反射体所鉴定的参数来构造，以在一定范围的一种或多种所需波长处表现出狭窄的反射带。
图5示出了起到陷波滤波器作用的rugate反射体的透射的样图。正如所示，陷波滤波器在几乎所有绘出的波长处透射超过90％。仅在550nm波长下观察到狭窄的反射带。
在本公开的第二种情况下，第一电极可以包含金属替代物、非金属材料或金属材料。第一电极不必是反射性的。然而，反射性的第一电极可以将光反射到光活性区中，以增加被光活性区吸收的辐射的量。因此，在第二种情况的某些实施方式中，第一电极包含金属材料。所述金属材料可以选自例如钢、Ni、Ag、Mg、Au、Ti、Sn、In、Al及其混合物或合金。
在第二种情况的某些实施方式中，联合使用两个或更多个陷波滤波器，以在所需波长处产生一系列狭窄的反射带。因此，在某些实施方式中，反射体至少包含第一陷波滤波器和第二陷波滤波器，其中第一陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率，并且第二陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第二所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率。在这种实施方式中，有机光敏器件可以表现出对应于所述一种或多种第一所需波长和一种或多种第二所需波长的颜色。在特定实施方式中，第一和第二陷波滤波器独立地选自DBR和rugate反射体。或者，正如本领域普通技术人员将会认识到的，具有更复杂的折射率曲线的单个rugate反射体可以产生一系列反射阻带。
与前述相同，如果基材100是透明的，则器件可以被倒置排列，使得光通过基材进入器件。在这种实施方式中，包含至少一个陷波滤波器的反射体160可以被置于基材与第一电极110之间。光学阻隔层和金属格网可以被置于反射体160与第一电极110之间。
在第三种情况下，联合使用多个反射体，使得图1中的反射体160至少包含第一反射体和第二反射体。第一反射体可以包含至少一个陷波滤波器，所述至少一个陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率。第二反射体和第一电极可以限定光学微腔，其中第一电极反射≥10％的一种或多种波长的入射光，例如≥20％、≥30％、≥40％、≥50％、≥60％、≥70％、≥80％、≥90％或约100％的一种或多种光波长的入射光。第二反射体被构造成部分反射在光活性区的透射范围之内的一种或多种第二所需波长。第二反射体可以被构造成并且光活性区的材料可以被选择成使激子吸收带在所述一种或多种第二所需波长处具有最小值。在被光活性区吸收的波长处，例如在光活性区表现出高于30％例如高于40％、高于50％、高于60％或高于70％的吸收率的波长处，第二反射体可以表现出很小到无的反射率，例如小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％。在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带应该不与被第二反射体部分反射的所述一种或多种第二所需波长显著重叠。在某些实施方式中，在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带不与被第二反射体部分反射的所述一种或多种第二所需波长重叠。在某些实施方式中，第一反射体160A被置于第二反射体160B上方，如图6中所示。
在第三种情况的某些实施方式中，光学微腔包括置于第二反射体与第二电极之间的光学阻隔层，其中所述光学阻隔层具有被选择成与所述一种或多种第二所需波长或其子集共振的厚度。在某些实施方式中，所述有机光敏器件表现出对应于所述一种或多种第一所需波长和所述一种或多种第二所需波长或其子集的颜色。
本公开设想了能够获得本文中为第三种情况所描述的设计特征的任何反射体。在特定实施方式中，反射体独立地选自DBR和rugate反射体。DBR和/或rugate反射体可以根据上面为那些反射体所鉴定的参数来构建，以在一定范围的一种或多种第一所需波长处表现出狭窄的反射带，和/或部分反射在光活性区的透射范围之内的一种或多种第二所需波长。
与前述相同，如果基材100是透明的，则器件可以被倒置排列，使得光通过基材进入器件。在这种实施方式中，反射体160可以被置于基材与第一电极110之间。第二电极130可以是反射性的，使得第二反射体和第二电极限定如上所述的光学微腔。光学阻隔层150和金属格网140可以被置于第二反射体与第一电极之间。
本公开的反射体可以同时起到光敏器件的包封层的作用，保护位于其下的活性有机材料免于暴露于空气和免于来自粒子的机械损伤。或者，可以在反射体的顶上添加专用的包封层以保护器件。
在某些实施方式中，本发明的器件还可以包含用于光活性区的激子吸收带中的入射光的抗反射介电涂层。所述抗反射介电涂层可以被工程化在反射体内，或者可以是配置在反射体上方的独立的涂层。抗反射涂层可以被构造成在目标波长处表现出光学通带。通过大部分入射波长的宽带抗反射涂层可以在组成中只包括一个或两个层，而尖锐波长滤波器可能需要更多的层(例如5-50个)，这取决于所需光谱通带或截止带的尖锐度。
在本文中描述的任何实施方式中，反射体可以包含一种或多种选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的有机或无机介电材料。在某些实施方式中，所述有机和无机聚合物包含含硅聚合物。在某些实施方式中，所述氧化物和氮化物选自SiNx、SiO2和TiO2。
本公开的光敏器件还可以包含一个或多个阻挡层，例如激子阻挡层(EBL)。所述一个或多个阻挡层可以位于第一与第二电极之间。在某些实施方式中，一个或多个阻挡层位于以下一种或两种位置处：在第一电极与光活性区之间，以及在第二电极与光活性区之间。对于可用作激子阻挡层的材料来说，可以非限制性地提到的是选自浴铜灵(BCP)、红菲绕啉(bathophenanthroline)(BPhen)、1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTCDA)、3,4,9,10-苝四甲酸双-苯并咪唑(PTCBI)、1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、三(乙酰丙酮酸)钌(III)(Ru(acac)3)和苯酚铝(III)(Alq2OPH)、N,N’-二苯基-N,N’-双-α-萘基联苯胺(NPD)、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)和咔唑联苯(CBP)的材料。
阻挡层的实例被描述在美国专利公布号2012/0235125和2011/0012091以及美国专利号7,230,269和6,451,415中，所述专利申请关于阻挡层的公开内容通过参考并入本文。
本公开的光敏器件还可以包含位于基材与反射体之间的至少一个平滑层。在某些实施方式中，所述至少一个平滑层位于基材与金属格网之间。在某些实施方式中，所述至少一个平滑层包含3,4-聚乙烯二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT:PSS)的膜。至少一个平滑层可以位于第一电极与光活性区之间或第二电极与光活性区之间，并且可以引起制造得率提高。不受特定理论限制，据信制造得率的提高可能是旋涂的PEDOT:PSS膜能够使电极例如ITO平滑的结果，所述电极的粗糙表面原本可能引起通过薄的分子层的短路。
本公开的有机光敏器件可以起到PV器件例如太阳能电池、光电检测器或光电导体的作用。当本文中描述的有机光敏光电器件起到PV器件的作用时，可以对光导有机层中使用的材料及其厚度进行选择，以例如优化器件的外部量子效率。当本文中描述的有机光敏光电器件起到光电检测器或光电导体的作用时，可以对光导有机层中使用的材料及其厚度进行选择，以例如使器件对所需光谱区的灵敏度最大化。
本公开的另一方面是一种制造本公开的有机光敏器件的方法。在一种实施方式中，所述方法包括下列步骤：将第一电极沉积在基材上方；将光活性区沉积在所述第一电极上方；将第二电极沉积在所述光活性区上方；以及将至少一个反射体沉积在所述第二电极上方，其中所述至少一个反射体被构造成至少部分反射一种或多种所需波长。
在本公开的方法中，反射体可以被构造成表现出本文在本公开的不同情况中描述的设计特征。
同样地，可以对供体和受体材料进行选择，以表现出本文中描述的设计特征。
在某些实施方式中，所述方法还包括在沉积所述至少一个反射体之前将金属格网沉积在所述第二电极上方。
在某些实施方式中，所述方法还包括在沉积所述第一电极之前将至少一个平滑层沉积在所述基材上。
在某些实施方式中，所述方法还包括在沉积所述光活性区之前将至少一个阻挡层沉积在所述第一电极上方。在某些实施方式中，所述方法还包括在沉积所述第二电极之前将至少一个阻挡层沉积在所述光活性区上方。在某些实施方式中，所述方法还包括在沉积所述光活性区之前将至少一个阻挡层沉积在所述第一电极上方，并且在沉积所述第二电极之前将至少一个阻挡层沉积在所述光活性区上方。
本文中描述的电极、光活性区、金属格网、反射体材料、光学阻隔层材料和其他有机或无机层可以从溶液、蒸汽或两者的组合来沉积。
在某些实施方式中，电极和/或至少一个反射体通过至少一种选自旋涂、浸涂、喷涂、化学气相沉积(CVD)、激光烧蚀、物理气相沉积和溅射的技术来沉积。
正如本文中所述，本发明的器件可以通过在各种不同基材上生长以形成发电涂层来制备。所述发电涂层可以例如用作漆、遮蔽物或保护层，并且可以采取例如膜或箔的形式。
所描述的具体材料和结构在本质上是示例性的，并且可以使用其他材料和结构。功能性有机光敏光电器件可以通过将所描述的各个层以不同方式组合来获得，或者根据设计、性能和成本因素，可以完全省略某些层。也可以包含其他没有具体描述的层。可以使用除了具体描述的材料之外的材料。应该理解，本文中所描述的器件的层可以包含材料的组合例如基质和掺杂剂的混合物，或更通常来说混合物。此外，层也可以具有各种不同子层。本文中为各个层提供的名称不打算是严格限制性的。不是光活性区的一部分的有机层，即通常不吸收光子并对光电流做出显著贡献的有机层，可以被称为“非光活性层”。“非光活性层的实例包括EBL和阳极平滑层。也可以使用其他类型的非光活性层。

Claims (44)

1.一种有机光敏器件，其包含：
基材；
配置在所述基材上方的第一电极；
配置在所述第一电极上方的第二电极；
置于所述第一电极与第二电极之间的光活性区，其中所述光活性区透射波长在透射范围之内的光；以及
配置在所述第二电极上方的反射体，其中所述反射体和所述第一电极限定光学微腔，其中所述第一电极反射大于或等于10％的一种或多种波长的入射光，并且所述反射体被构造成部分反射在所述光活性区的透射范围之内的一种或多种所需波长。
2.权利要求1的器件，其中在所述光活性区表现出超过40％的吸收率的任何波长处，所述反射体表现出低于5％的反射率。
3.权利要求1的器件，其中所述光学微腔包括置于所述反射体与第二电极之间的光学阻隔层，其中所述光学阻隔层具有被选择成与所述一种或多种所需波长或其子集共振的厚度。
4.权利要求1的器件，其还包含置于所述第二电极与反射体之间的金属格网。
5.权利要求1的器件，其中所述反射体选自分布式布拉格反射体(DBR)和rugate反射体。
6.权利要求1的器件，其中所述反射体包含一种或多种选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的介电材料。
7.权利要求1的器件，其中所述基材包含刚性材料、半刚性材料或柔性材料。
8.权利要求7的器件，其中所述基材包含建筑窗玻璃或汽车玻璃。
9.权利要求7的器件，其中所述半刚性材料或柔性材料包含形成最终基材的可模压片材或可施加到二次表面的塑料片材。
10.权利要求7的器件，其中所述基材选自机动车体和部件、船舶体和部件、飞机体和部件、航天器体和部件、窗户、镜子、移动设备、蜂窝电话、计算机、建筑表面、建筑板材、建筑墙面、屋顶盖板和可充电电池。
11.权利要求1的器件，其中所述器件是有机光电检测器。
12.权利要求1的器件，其中所述器件是有机太阳能电池。
13.一种有机光敏器件，其包含：
基材；
配置在所述基材上方的第一电极；
配置在所述第一电极上方的第二电极；
置于所述第一电极与第二电极之间的光活性区；以及
配置在所述第二电极上方的反射体，其中所述反射体包含至少一个陷波滤波器，所述陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率。
14.权利要求13的器件，其还包含置于所述反射体与第二电极之间的光学阻隔层。
15.权利要求13的器件，其中所述至少一个陷波滤波器选自DBR和rugate反射体。
16.权利要求13的器件，其中所述至少一个陷波滤波器包含一种或多种选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的介电材料。
17.权利要求13的器件，其中所述基材包含刚性材料、半刚性材料或柔性材料。
18.权利要求17的器件，其中所述基材包含建筑窗玻璃或汽车玻璃。
19.权利要求17的器件，其中所述半刚性材料或柔性材料包含形成最终基材的可模压片材或可施加到二次表面的塑料片材。
20.权利要求17的器件，其中所述基材选自机动车体和部件、船舶体和部件、飞机体和部件、航天器体和部件、窗户、镜子、移动设备、蜂窝电话、计算机、建筑表面、建筑板材、建筑墙面、屋顶盖板和可充电电池。
21.权利要求13的器件，其中所述器件是有机光电检测器。
22.权利要求13的器件，其中所述器件是有机太阳能电池。
23.一种有机光敏器件，其包含：
基材；
配置在所述基材上方的第一电极；
配置在所述第一电极上方的第二电极；
置于所述第一电极与第二电极之间的光活性区；以及
配置在所述第二电极上方的反射体，其中所述反射体至少包含第一陷波滤波器和第二陷波滤波器，其中所述第一陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率，并且所述第二陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第二所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率。
24.权利要求23的器件，其中所述第一陷波滤波器和第二陷波滤波器独立地选自DBR和rugate反射体。
25.权利要求23的器件，其中所述第一陷波滤波器包含一种或多种选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的介电材料，并且所述第二陷波滤波器包含一种或多种选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的介电材料。
26.一种有机光敏器件，其包含：
基材；
配置在所述基材上方的第一电极；
配置在所述第一电极上方的第二电极；
置于所述第一电极和第二电极之间的光活性区，其中所述光活性区透射波长在透射范围之内的光；以及
配置在所述第二电极上方的第一反射体和第二反射体，其中所述第一反射体包含至少一个陷波滤波器，所述至少一个陷波滤波器被构造成在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带中表现出高反射率，并且
其中所述第二反射体和所述第一电极限定光学微腔，其中所述第一电极反射大于或等于10％的一种或多种波长的入射光，并且所述第二反射体被构造成部分反射在所述光活性区的透射范围之内的一种或多种第二所需波长。
27.权利要求26的器件，其中在所述光活性区表现出超过40％的吸收率的波长处，所述第二反射体表现出低于5％的反射率。
28.权利要求26的器件，其中在一定范围的一种或多种第一所需波长处的狭窄的反射带不与所述一种或多种第二所需波长重叠。
29.权利要求26的器件，其中所述光学微腔包括置于所述第二反射体与第二电极之间的光学阻隔层，所述光学阻隔层具有被选择成与所述一种或多种第二所需波长或其子集共振的厚度。
30.权利要求26的器件，其中所述反射体独立地选自DBR和rugate反射体。
31.权利要求26的器件，其中所述至少一个陷波滤波器包含一种或多种选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的介电材料，并且所述第二反射体包含一种或多种选自有机和无机聚合物、有机小分子、氧化物、氮化物和氮氧化物的介电材料。
32.权利要求26的器件，其中所述基材包含刚性材料、半刚性材料或柔性材料。
33.权利要求32的器件，其中所述基材包含建筑窗玻璃或汽车玻璃。
34.权利要求32的器件，其中所述半刚性材料或柔性材料包含形成最终基材的可模压片材或可施加到二次表面的塑料片材。
35.权利要求32的器件，其中所述基材选自机动车体和部件、船舶体和部件、飞机体和部件、航天器体和部件、窗户、镜子、移动设备、蜂窝电话、计算机、建筑表面、建筑板材、建筑墙面、屋顶盖板和可充电电池。
36.权利要求26的器件，其中所述器件是有机光电检测器。
37.权利要求26的器件，其中所述器件是有机太阳能电池。
38.一种制造有机光敏器件的方法，所述方法包括：
将第一电极沉积在基材上方；
将光活性区沉积在所述第一电极上方；
将第二电极沉积在所述光活性区上方；以及
将至少一个反射体沉积在所述第二电极上方，其中所述至少一个反射体被构造成至少部分反射一种或多种所需波长。
39.权利要求38的方法，其还包括在沉积所述至少一个反射体之前将金属格网沉积在所述第二电极上方。
40.权利要求38的方法，其中所述至少一个反射体通过选自旋涂、浸涂、喷涂、化学气相沉积(CVD)、激光烧蚀、物理气相沉积和溅射的技术来沉积。
41.权利要求38的方法，其中所述基材包含刚性材料、半刚性材料或柔性材料。
42.权利要求41的方法，其中所述基材包含建筑窗玻璃或汽车玻璃。
43.权利要求41的方法，其中所述半刚性材料或柔性材料包含形成最终基材的可模压片材或可施加到二次表面的塑料片材。
44.权利要求41的方法，其中所述基材选自机动车体和部件、船舶体和部件、飞机体和部件、航天器体和部件、窗户、镜子、移动设备、蜂窝电话、计算机、建筑表面、建筑板材、建筑墙面、屋顶盖板和可充电电池。
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