CN1298554A - 多层光生伏特器件或光电导器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到光吸收光子器件,确切地说是涉及到光生伏特和光电导器件。特别涉及到由例如有机半导体聚合物的多层半导体组成的器件。这种器件具有二个层叠在一起的中心半导体层,以便形成第一和第二半导体层之间的混合层,同时在混合层的二侧保留至少某些第一和第二半导体层。

Description

多层光生伏特器件或光电导器件
本发明涉及到光吸收光子器件，确切地说是涉及到光生伏特和光电导器件及其制作。本发明的实施例特别涉及到由最好是有机半导体聚合物组成的多层半导体制作的器件。
半导体光生伏特器件的基础是光子吸收之后形成的电子-空穴对的分离。电场通常被用于此分离。此电场可以由金属-半导体界面处存在内建电势的肖特基接触或由p型与n型半导体材料之间的pn结引起。这种器件一般由单晶、多晶或非晶形式的无机半导体特别是硅制成。硅由于其高的转换效率和已经在硅技术中投入的大量工业投资而被通常选用。但硅技术的相关成本高且制造工艺复杂，导致器件相对于它们产生的功率来说显得昂贵。
“二层有机光生伏特电池”(Applied Physics Letters,48(2),13thJanuary 1986,C.W.Tang,US 4164431和US 4281053)描述了多层有机光生伏特元件。这些器件被制作成一层接一层的形式。在电极上淀积第一有机半导体层，在第一有机层上淀积第二有机半导体层，并在第二有机层上淀积电极。第一和第二有机半导体层是电子受主和空穴受主。以下，“接受电子的材料”表示由于电子亲和力比其它材料高而能够从此材料接受电子的材料。“接受空穴的材料”表示由于离化电势比其它材料低而能够从此其它材料接受空穴的材料。有机光电导材料中的光吸收导致在发生电荷收集之前必需被分离的键合电子-空穴对的产生。比之由光子吸收产生的电子和空穴只是微弱地键合的无机器件来说，有机器件的材料考虑是不同的。用作空穴受主的材料层与用作电子受主的半导体材料层之间的界面，方便了键合电子-空穴对的分离。空穴和电子通过其各自的受主材料行进，在电极处被收集。
制造成一层接一层的形式的光生伏特器件的设计受到限制。当一个有机层被淀积在另一个有机层的顶部时，第二层的加入方式必需使先前淀积的层不受到不利的影响。因此，为了不完全溶解先前的层或以其它方式破坏它，用于后续层的溶剂受到限制。
“穿插聚合物网络的高效率光电二极管”(Nature,vo1.376,10thAugust 1995,p498-500,J.J.M.Halls et al,和US 5670791)描述了借助于淀积包含第一和第二半导体聚合物的混合物的单层以及在此层顶部淀积第二电极而制作光生伏特器件。第一半导体聚合物用作电子受主，而第二半导体聚合物用作空穴受主。第一和第二半导体聚合物构成各自穿插的连续网络，致使存在穿过各个半导体聚合物的连续路径，第一和第二半导体聚合物中的一个中的电荷载流子从而能够行进在第一和第二电极之间而不必跨越到其它半导体聚合物中。然而，这些器件不显现对理想地预计工作的器件所期望的高效率。这可能是由于至少一个聚合物可能能够延伸通过整个器件，从而产生单个材料二极管的平行系统。
本发明的目的是提供一种改进了的光生伏特器件。
根据本发明的第一情况，提供了一种制作光生伏特或光电导器件的方法，它包含将具有第一电极和主要包含第一半导体材料的第一半导体层的第一元件，与具有第二电极和主要包含第二半导体材料的第二半导体层的第二元件层叠到一起，其中的层叠步骤涉及到控制所述第一半导体层与所述第二半导体层的连接，以便形成一个混合层，此混合层在保持所述第一和第二半导体层具有减小的厚度的情况下，包含按比例少于所述第一半导体层的所述第一半导体材料和按比例少于所述第二半导体层的所述第二半导体材料。
根据本发明的另一情况，提供了一种设计和生产光生伏特或光电导器件的方法，它包含下列步骤：基于其电子学性质，选择第一和第二半导体材料，使所述第一半导体材料用作电子施主而所述第二半导体材料用作电子受主；制作包含第一电极和主要包含所述第一半导体材料的第一半导体层的第一元件；制作包含第二电极和主要包含所述第二半导体材料的第二半导体层的第二元件；以及借助于将所述第一半导体层层叠到所述第二半导体层，而将第一元件连接到第二元件。层叠步骤可以涉及到控制所述第一半导体层与所述第二半导体层的连接，以便形成一个混合层，此混合层在保持所述第一和第二半导体层具有减小的厚度的情况下，包含按比例少于所述第一半导体层的所述第一半导体材料和按比例少的所述第二半导体层。
层叠步骤可以包含施加压力或热，或者施加压力以及热。若施加热，则可以涉及到将一个或二个半导体层加热到其玻璃转变温度以上。在层叠之前，可以例如用有机或无机掺杂方法分别处理半导体层。这一处理可以改变形貌、光吸收特性、输运性质、或一个或二个半导体层的注入性质。在层叠之前，可以例如用涂敷半导体材料溶液的方法来控制半导体层的厚度。而且，可以例如用退火方法来控制混合层的厚度和/或留下的第一和第二半导体层的厚度。
根据本发明的又一情况，提供了一种光生伏特或光电导器件，它包含：第一电极；至少部分所述第一电极上的主要包含第一半导体材料的第一半导体层；所述第一半导体层上的混合层；所述混合层上的主要包含第二半导体材料的第二半导体层；以及至少部分所述第二半导体层上的第二电极，其中所述混合层被连接到第一和第二半导体层，并具有按比例少于所述第一半导体层的所述第一半导体材料和按比例少于所述第二半导体层的所述第二半导体材料。
第一衬底可以承载或包含所述第一电极，而第二衬底可以承载或包含所述第二电极。第一和第二衬底最好是自支持的。
根据本发明的再一情况，提供了一种光生伏特或光电导器件，它包含：承载或包含第一电极并承载主要包含第一半导体材料的第一半导体层的第一衬底；承载或包含第二电极并承载主要包含第二半导体材料的第二半导体层的第二衬底；以及排列在第一和第二半导体层之间且与第一和第二半导体层连接的具有按比例少于所述第一半导体层的所述第一半导体材料和按比例少于所述第二半导体层的所述第二半导体材料的第三混合层。
根据本发明的不同情况中的任何一种情况，混合层可以是第一和第二半导体材料组成的穿插网络。第一和第二半导体材料可以包含化合物材料的混合物或单一的化合物材料。第一和第二衬底以及第一和第二元件可以自支持。半导体材料可以具有权利要求20-36中任何一个所规定的性质。在层叠之前和之后，第一和第二半导体层可以具有权利要求38-43所规定的性质。第一电极可以与第一半导体层物理接触，或多个层中的一个可以被插入到第一电极与第一半导体层之间。同样，第二电极可以与第二半导体层物理接触，或多个层中的一个可以被插入到第二电极与第二半导体层之间。各个电极可以具有相同的或不同的功函数。电极本身可以构成自支持的衬底，或电极可以被包含在一个自支持的衬底中或由此衬底承载。最好是衬底中的一个或二者发射光。而且，衬底(以及元件)中的一个或二者可以是柔性的。
层叠技术是很成熟的，这一技术使得能够简单地大规模低成本地制造器件。
本发明在实现层叠之前提供了第一半导体层和/或第二半导体层的处理。
相信根据本发明制造的器件有助于避免产生二极管的平行系统，从而给出超过前面参照Halls等人的公开所述的器件的得到了改进的性能。第一和第二半导体层确保了单个材料不从第一电极延伸到第二电极。
根据本发明制造的器件具有高的性能价格比。
比之先前报道的聚合物混合器件，根据本发明制造的器件具有高的效率。
根据本发明制造的器件使得有可能最大限度地减小形成针孔即从一个电极到其它电极的直接导电路径的危险。在大面积器件的生产中，这是特别有利的。
由于器件不以一层接一层的形式产生，故在以一层接一层的形式在第一半导体层上产生第二半导体层的影响更不重要的情况下，增大了适当材料的选择余地。这在剪裁器件以便在特定波长范围内发生吸收方向提供了更大的灵活性，并在用作太阳电池时能够更有效地利用光谱。这也使器件的诸如电导率和串联电阻之类的其它性质能够得到控制和改善。
为了更好地理解本发明和理解其实施方法，将用举例的方法参照各个附图。
图1是有机聚合物POPT的化学结构；
图2是有机聚合物MCP的化学结构；
图3是有机聚合物P3HT的化学结构；
图4a、4b和4c示范了本发明的方法；
图5是根据本发明的示范性结构；而
图6示出了适合于执行根据某些实施例的本发明的方法的装置。
图4a、4b、4c和图5示出了光生伏特或光电导器件20的制造。如图4c所示，器件20具有层叠在一起的第一元件部分8和第二元件部分16。第一元件部分8示于图4a，并具有第一自支持衬底2、第一电极4和第一半导体层6。第二元件部分16示于图4b，并具有第二自支持衬底10、第二电极12和第二半导体层14。如图5所示，在叠层上，含有来自第一和第二半导体层的材料的混合层28被制作在第一半导体层6和第二半导体层14的界面处。
在这一材料组合中，第一半导体层6的材料用作电子施主，而第二半导体层14的材料用作电子受主。能够用作电子受主的半导体聚合物是例如像CN-PPV、MEH-CN-PPV、CF3置换的聚合物那样的含有CN-或CF3原子团的聚合物或单独的或被功能化以增加溶解度的Buckminsterfullerene(C60)。不包含这种或其它取出电子的原子团的半导体聚合物常常可以用作空穴受主，例如下列聚合物(及其衍生物)或含有下列聚合物(及其衍生物)单元的共聚物：聚亚苯基、聚亚苯基亚乙烯基、聚噻吩、聚硅烷、聚亚噻吩基亚乙烯基(poly(thienylenevinylene))和聚等硫茚。
其它适合的半导体材料包括：有机金属聚合物；酞菁类、苝类、萘菁类(naphthalocyanines)、squaraines、部花青类、以及它们各自的衍生物；以及由连接芳香族的偶氮生色团(-N=N-)组成的偶氮染料。
其它适合的半导体材料包括苝聚合物、poly(squaraines)和有机分子。如US4281053、US4164431、US5201961和US5350459所述，半导体有机分子的例子包括染料和颜料。
半导体层可以由包括聚合物与聚合物的混合物以及聚合物与分子的混合物的半导体材料混合物组成。
第一衬底2和第一电极4和/或第二电极12和第二衬底10是透明的，以便光能够到达混合层。在照明上，器件能够提供电功率，即在施加偏压的情况下提供与光有关的电流。
为了跨越器件引入电场，各个电极一般具有不同的功函数。但当器件在反偏压(外加电压)情况下使用时，电极可以具有相同的功函数并由相同的材料制成。高功函数材料的例子是：Au、Ag、Co、Ni、Pt、C、掺杂的聚苯胺、掺杂的聚乙二氧噻吩(poly(ethylenedioxythiophene))和其它聚噻吩衍生物、掺杂的聚吡咯、氧化铟锡、氟化的氧化锡、氧化锡和氧化锌。低功函数材料的例子是Li、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、以及它们的合金。若使用金属电极，则金属本身能够形成自支持衬底和电极二者。这方面的例子是铝箔。
在最终的器件20中，第一和第二半导体层6和14厚得足以防止混合层28与电极发生直接接触，但除此以外应该尽可能薄。
虽然在图4a、4b、4c和图5中，已经示出第一半导体层6与第一电极4处于物理接触，且第二半导体层14处于与第二电极12物理接触，但这种物理接触对于器件的运行并不是必需的。一个或多个中间层可以位于第一电极4与第一半导体层6之间。同样，一个或多个中间层可以位于第二电极12与第二半导体层14之间。这些中间层可以是掺杂的聚乙二氧噻吩或掺杂的聚苯胺或掺杂的共轭聚合物组成的层。氧化铟锡电极的项部上的这些层，在保护半导体层防止氧和其它杂质从氧化铟锡进入方面是特别有用的。中间层材料的其它例子是组合有增强空穴输运的三亚苯基单元以及增强电子输运的三(8-喹啉)铝(tris(8-quinolinato)aluminium)(111)复合物(Alq3)的聚合物。
实施例1
下面参照图4a来解释制作器件20的第一方法。用氧化铟锡ITO覆盖玻璃衬底2以形成第一电极4。用丙酮和甲醇清洗ITO表面。借助于在2毫升三氯甲烷中溶解10毫克普通区域的(regioregular)POPT(聚(3-(4-辛基苯基)噻吩))(其化学结构示于图1)，来制备有机聚合物溶液。用0.45微米过滤器过滤此溶液，然后旋涂到ITO表面以形成40-150nm的厚度。然后以每分钟4℃的速率，将聚合物覆盖的衬底从室温加热到230℃，并在230℃下保持30分钟。这一加热在气压低于10-5乇的真空室中进行，从而在POPT中引起相变，使其吸收移向长波长。
下面参照图4b来描述第二元件部分16的制作。借助于将铝热蒸发在玻璃衬底上，在第二衬底10上制作第二电极12。借助于将有机聚合物溶液旋涂在铝涂敷的衬底上，在铝电极12上制作第二半导体层14。借助于在2毫升三氯甲烷中溶解10毫克MCP(聚(2，5-双(腈甲基)-1-甲氧基-4-(2′-乙基-己氧基)苯-共-2,5-二醛-1-甲氧基-4-(2′-乙基-己氧基)苯))(其结构示于图2)，并用0.45微米过滤器过滤此溶液，来制备溶液。铝电极12和MCP半导体层14的制作，在惰性气氛中进行以避免铝接触的氧化。
在分别制造第一元件部分8和第二元件部分16之后，如图4c中箭头A所示，将它们层叠到一起以形成器件20。同时，在此提高的温度下，将第一元件部分8与第二元件部分对准，使POPT半导体层6与MCP半导体层14相对。使二个半导体层接触，并施加大约30kPa的压力2-4分钟，以便将二个元件部分层叠到一起。在层叠过程中，POPT半导体层6处于大约230℃的温度下，比POPT的玻璃转变温度高。
在层叠之前，可以借助于改变发生旋涂的旋转速率，来控制POPT层6和MCP层14的厚度。当旋涂溶液时，薄膜的厚度还决定于溶液的浓度、温度和所用的溶剂。
图5示出了从层叠工艺得到的结构。POPT单层6和MCP单层14相互作用，从而形成混合层28。此层包含从POPT层6衍生的POPT与从MCP层14衍生的MCP组成的混合物。由POPT组成的第一半导体层6用作空穴受主，而由MCP组成的第二半导体层用作电子受主。
第一半导体层6也可以由P3HT(普通区域的聚(3-己噻吩))(其结构式示于图3)组成。10毫克的这种聚合物被溶解在2毫升的三氯甲烷中，然后用0.45微米过滤器过滤以形成聚合物溶液。此溶液被旋涂在ITO电极4上。P3HT不呈现POPT中出现的相变。但以前述的方式，第一元件部分8被加热到大约200℃的其玻璃转变温度以上，并与第二元件部分16层叠。在得到的器件20中，混合层28是P3HT和MCP的混合物。
作为使用MCP的另一个变通，没有甲基-乙基己氧基原子团的氰基置换的聚亚苯基亚乙烯基衍生物，可以被用作第二半导体层14中的电子接受材料，以聚噻吩衍生物或聚亚苯基亚乙烯基衍生物作为第一半导体层6中的空穴接受材料。
实施例2
在第二实施例中，用不同的方法制作第一半导体层6和第二半导体层14。参照图4a，第一半导体层6是借助于在4毫升三氯甲烷中溶解19毫克POPT和1毫克MCP，用0.45微米过滤器过滤此溶液，并将过滤了的溶液旋涂到氧化铟锡电极4的顶部上而制作的聚合物混合物。第二元件部分16的第二半导体层14也是聚合物混合物。借助于在4毫升三氯甲烷中溶解1毫克POPT和19毫克MCP，并用0.45微米过滤器过滤此溶液，来制作此聚合物混合物。然后将聚合物混合物旋涂到铝电极12上。此方法然后与上述的相同。第一元件部分8被加热，且二个元件部分被层叠到一起，从而形成完整的器件20。
在第一半导体层6中，POPT占优势，且POPT对MCP的最佳重量比为95％-5％。然而，随着MCP对POPT的百分比的增大，完成的器件的效率降低，以80％POPT对20％MCP的比率，仍然得到好的结果。
同样，关于第二半导体层14，MCP占优势，且MCP对POPT的最佳重量比为95％-5％，但也可以改变，而且，以重量比为80％CMP对20％POPT的比率，得到了好的结果。
图5示出了从层叠工艺得到的结构。第一混合半导体层6和第二混合半导体层14相互作用，从而形成混合层28。此层包含从第一混合层6和第二混合层14衍生的混合物。此混合层28具有比第一混合层6更小百分比的POPT和比第二混合层14更小百分比的MCP。POPT用作空穴受主，而MCP用作电子受主。
作为使用POPT和MCP的变通，可以用聚噻吩衍生物和氰基置换的聚亚苯基亚乙烯基衍生物分别取代POPT和MCP。
根据上述的各个方法，可以在层叠之前分别处理分离的第一和第二半导体层。这一处理可以涉及到在半导体聚合物中引入相变以改变其吸收特性、使材料有序化以改善其传输性质、或对材料进行掺杂。在二个元件8和16层叠到一起之前对其分别进行退火，使得能够清除微量溶剂、水和氧。(用分子掺杂剂、聚合物掺杂剂或无机掺杂剂)对各个层进行选择性掺杂，能够代表降低串联电阻和/或产生或增强内部电场的一种非常有效的手段。根据掺杂的程度，可以减小或甚至消除半导体层的带隙。将二个衬底层叠之后，在界面处可能的去掺杂(中和)，可以导致能够增强这种器件的效率的带隙和/或传输性质的(再)产生或改变。在Synthetic Metals，84(1 997)477-482,Yoshino et al中部分地讨论了这一点。利用本发明，能够对施主和受主材料以及任何的下方层分别进行掺杂和优化。
借助于使第一半导体层扩散进入第二半导体层，来制作混合层，因此，为了控制相分离和混合层16的厚度，可以在层叠之后对器件2进行退火。这在完成的器件中提供了界面面积的增大。完成的器件中第一半导体层6的材料与第二半导体层14的材料之间的界面面积的增大，比之借助于在层上淀积层所生产的器件，能够被明显地增强。
在前述的方法中，用来涂敷第一和第二半导体层的溶液被制成具有5毫克对1毫升的聚合物对溶剂比率。但这一范围依赖于聚合物在溶液中的溶解度，且根据所用的聚合物，能够在每毫升0.1毫克到每毫升75毫克的范围内。
作为上述情况的一种变通，第一衬底2和第二衬底10由柔性塑料材料制成。第一衬底2是市售的可涂敷ITO的热稳定的聚酯(PET)。也可以借助于淀积氧化铟锡或形成导电聚合物，而在聚酯衬底2上制作第一电极。为了制作导电聚合物，由聚乙二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸组成的溶液被涂敷在聚酯衬底2上。适合的溶液可以从德国Bayer AG购得。导电聚合物膜构成透明电极，其上可以旋涂第一半导体层。如先前关于图4所述，然后在电极4上制作第一半导体层6。第二衬底10也是热稳定的聚酯膜。借助于将铝薄层热蒸发到聚酯膜上而制作第二电极12，并如上所述制作第二半导体层14。
图6示出了适合于进行第一半导体层与第二半导体层的层叠的装置。可以提供第一元件部分8作为承载第一氧化铟锡电极4和来自一卷薄膜22的第一半导体层6的自支持膜2。可以提供第二元件部分16作为承载第二铝电极12和来自一卷薄膜24的第二半导体层14的自支持膜10。如图5所示，二个自支持的涂敷膜8和16，被送到一对被加热的转轴26，将薄膜层叠到一起，从而生产连续的层叠多层结构。
也可以从卷提供柔性衬底2和10中的一个或二者。离开卷的衬底被连续地涂敷，以形成元件部分。这可以要求层的连续相继淀积，以形成电极，随之以半导体层，或若衬底已经有了电极，则连续淀积半导体层。于是，如图5所示，可以将元件部分中的一个或二者连续地送到一对被加热的转轴26，将元件部分层叠到一起，从而生产连续的叠层多层结构。
柔性衬底2和10可以由热稳定的聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、玻璃组成的柔性片、和金属箔制成。
虽然为了将第一和第二半导体层分别涂敷在第一和第二元件上，仅仅描述了旋涂方法，但应该理解的是，能够使用不同的方法，例如：喷涂、浸涂、转轴涂、滴涂、弯液面涂、Langmuir-Blodgett方法、丝网印刷和自装配方法。

Claims (50)

1．一种制作光生伏特或光电导器件的方法，它包含将具有第一电极和主要包含第一半导体材料的第一半导体层的第一元件，与具有第二电极和主要包含第二半导体材料的第二半导体层的第二元件层叠到一起，其中的层叠步骤涉及到控制所述第一半导体层与所述第二半导体层的连接，以便形成一个混合层，此混合层在保持所述第一和第二半导体层具有减小的厚度的情况下，包含按比例少于所述第一半导体层的所述第一半导体材料和按比例少于所述第二半导体层的所述第二半导体材料。
2．一种设计和产生光生伏特或光电导器件的方法，它包含下列步骤：
基于其电子学性质，选择第一和第二半导体材料，使所述第一半导体材料用作电子施主而所述第二半导体材料用作电子受主；
制作包含第一电极和主要包含所述第一半导体材料的第一半导体层的第一元件；
制作包含第二电极和主要包含所述第二半导体材料的第二半导体层的第二元件；以及
借助于将所述第一半导体层层叠到所述第二半导体层，而将第一元件连接到第二元件。
3．权利要求2所述的方法，其中的层叠步骤涉及到控制所述第一半导体层与所述第二半导体层的连接，以便形成一个混合层，此混合层包含按比例少于所述第一半导体层的所述第一半导体材料和按比例少于所述第二半导体层的所述第二半导体材料。
4．任何前述权利要求所述的方法，其中的层叠步骤包含施加压力和/或热。
5．根据权利要求4的方法，其中所述热的施加包含将所述第一和第二半导体层中的至少一个加热到其玻璃转变温度以上。
6．任何前述权利要求所述的方法，其中的层叠步骤还包含退火，以形成所需厚度的混合层。
7．任何前述权利要求所述的方法，还包含在层叠之前，用有机或无机掺杂方法处理所述第一或第二半导体层中的至少一个。
8．任何前述权利要求所述的方法，还包含在所述层叠步骤之前，处理所述第一或第二半导体层中的至少一个，以便改变其光吸收特性和/或输运和注入性质。
9．任何前述权利要求所述的方法，其中层叠之前的所述第一半导体层的厚度和层叠之前的所述第二半导体层的厚度受到控制。
10．任何前述权利要求所述的方法，其中所述第一元件被自支持，并包含承载或包含第一电极的自支持衬底上的第一半导体材料。
11．任何前述权利要求所述的方法，其中所述第二元件被自支持，并包含承载或包含第一电极的自支持衬底上的第二半导体材料。
12．任何前述权利要求所述的方法，其中至少一个元件是柔性的，并装配成卷，且从中提供来与其它自支持的衬底进行层叠。
13．一种光生伏特或光电导器件，它包含：
第一电极；
至少部分所述第一电极上的主要包含第一半导体材料的第一半导体层；
所述第一半导体层上的混合层；
所述混合层上的主要包含第二半导体材料的第二半导体层；以及
至少部分所述第二半导体层上的第二电极，
其中所述混合层被连接到第一和第二半导体层，并具有按比例少于所述第一半导体层的所述第一半导体材料和按比例少于所述第二半导体层的所述第二半导体材料。
14．权利要求13所述的光生伏特或光电导器件，其中第一衬底承载或包含所述第一电极，而第二衬底承载或包含所述第二电极。
15．权利要求14所述的光生伏特或光电导器件，其中所述第一和第二衬底是自支持式的。
16．权利要求14或15所述的器件或权利要求10或11所述的方法，其中所述第一和第二衬底中的至少一个是柔性的。
17．权利要求14-16中任何一个所述的器件或权利要求10或11或16中任何一个所述的方法，其中第一或/和第二电极本身分别构成第一或/和第二衬底。
18．权利要求17所述的器件或权利要求17所述的方法，其中一个衬底是金属箔。
19．权利要求14-18中任何一个所述的器件或权利要求10、11和16-18中任何一个所述的方法，其中第一和/或第二衬底被安排来透射光。
20．权利要求13-19中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-19中任何一个所述的方法，其中所述第一半导体材料和所述第二半导体材料中的至少一个包含成分材料的混合物。
21．权利要求13-20中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-20中任何一个所述的方法，其中所述第一半导体材料和所述第二半导体材料中的至少一个包含单一成分材料。
22．权利要求13-21中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-21中任何一个所述的方法，其中所述第一和第二半导体材料分别是空穴受主和电子受主。
23．权利要求13-22中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-22中任何一个所述的方法，其中第一和第二半导体材料中的至少一个包含有机半导体。
24．权利要求13-23中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-23中任何一个所述的方法，其中所述第一和所述第二半导体材料中的至少一个包含半导体聚合物。
25．权利要求24所述的器件或权利要求24所述的方法，其中所述第一和第二半导体材料中的至少一个包含共轭聚合物。
26．权利要求25所述的器件或权利要求25所述的方法，其中至少一种有机共轭聚合物选自：
聚亚苯基和衍生物、聚亚苯基亚乙烯基和衍生物、聚噻吩和衍生物、聚亚噻吩基亚乙烯基和衍生物、以及聚等硫茚和衍生物。
27．权利要求24所述的器件或权利要求24所述的方法，其中至少一种聚合物是poly(squaraine)或其衍生物。
28．权利要求24所述的器件或权利要求24所述的方法，其中至少一种聚合物是含有苝单元的聚合物。
29．权利要求23所述的器件或权利要求23所述的方法，其中至少一种半导体材料包含有机颜料或染料。
30．权利要求24所述的器件或权利要求24所述的方法，其中至少一种半导体材料包含有机金属聚合物。
31．权利要求13-22中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-22中任何一个所述的方法，其中至少一种半导体材料包含选自酞菁类、苝类、萘菁类、squaraines、部花青类、及其各自的衍生物的材料。
32．权利要求13-22中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-22中任何一个所述的方法，其中至少一种半导体材料包含由连接芳香族的偶氮生色团(-N=N-)组成的偶氮染料。
33．权利要求13-22中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-22中任何一个所述的方法，其中至少一种半导体材料包含聚硅烷或聚锗酸盐。
34．权利要求13-33中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-33中任何一个所述的方法，其中用有机或无机掺杂剂对第一或/和第二半导体材料进行掺杂。
35．权利要求13-22中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-22中任何一个所述的方法，其中第一半导体材料包含POPT，而所述第二半导体材料包含MCP。
36．权利要求13-22中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-22中任何一个所述的方法，其中所述第一半导体材料包含P3HT，而所述第二半导体材料包含MCP。
37．权利要求13-36中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-36中任何一个所述的方法，其中所述混合层是由所述第一和第二半导体材料组成的穿插网络。
38．权利要求13-37中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-37中任何一个所述的方法，其中所述第一半导体层是80％以上重量的所述第一半导体材料。
39．权利要求38取决于权利要求21时所述的器件或权利要求38取决于权利要求21时所述的方法，其中所述第一半导体层是由所述第一半导体材料组成的均匀层。
40．权利要求38所述的器件或权利要求38所述的方法，其中所述第一半导体层还包含所述第二半导体材料。
41．权利要求13-40中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-40中任何一个所述的方法，其中所述第二半导体层是80％以上重量的所述第二半导体材料。
42．权利要求41取决于权利要求21时所述的器件或权利要求41取决于权利要求21时所述的方法，其中所述第二半导体层是由所述第二半导体材料组成的均匀层。
43．权利要求41所述的器件或权利要求41所述的方法，其中所述第二半导体层还包含所述第一半导体材料。
44．权利要求13-43中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-43中任何一个所述的方法，其中一个或多个层位于所述第一电极与所述第一半导体层之间。
45．权利要求13-43中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-43中任何一个所述的方法，其中所述第一电极与所述第一半导体层物理接触。
46．权利要求13-45中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-45中任何一个所述的方法，其中一个或多个层位于所述第二电极与所述第二半导体层之间。
47．权利要求13-45中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-45中任何一个所述的方法，其中所述第二电极与所述第二半导体层物理接触。
48．权利要求13-47中任何一个所述的器件或权利要求1-12和16-47中任何一个所述的方法，其中所述第一电极具有比所述第二电极更高的功函数。
49．权利要求13-48中任何一个所述的器件或权利要求1-12和6-48中任何一个所述的方法，其中所述第一电极包含氧化铟锡，而所述第二电极包含铝。
50．权利要求13-47中任何一个所述的器件或权利要求1-12和6-47中任何一个所述的方法，其中所述第一和第二电极具有基本上相同的功函数。
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