DE102006035293B4

DE102006035293B4 - Method for producing an organic electrical component

Info

Publication number: DE102006035293B4
Application number: DE102006035293A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schindler; Dipl.-Ing. Heilmann Michael
Original assignee: Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2026-07-27
Also published as: DE102006035293A1; WO2008012081A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines organischen elektrischen Bauelements, welches mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht (2) aus mindestens einem organischen Funktionsschichtmaterial umfasst, welche mittels eines Druckverfahrens gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht (2) im Querschnitt gesehen durch mindestens zwei zumindest bereichsweise übereinander gedruckte Einzelschichten (2a, 2b, 2c) gebildet wird, indem ein Druckmedium, das durch eine Lösung des mindestens einen organischen Funktionsschichtmaterials in einem Lösungsmittel bereitgestellt wird, zur Bildung der mindestens zwei Einzelschichten mindestens zweimal gedruckt wird, wobei das Druckmedium ein erstes Mal strukturiert gedruckt und getrocknet wird, wobei eine erste Einzelschicht (2a) der organischen Funktionsschicht gebildet wird, wobei anschließend das Druckmedium mindestens ein weiteres Mal strukturiert in Form der ersten Einzelschicht (2a) auf die erste Einzelschicht (2a) gedruckt und getrocknet wird, wobei mindestens eine weitere Einzelschicht (2b, 2c) der organischen Funktionsschicht gebildet wird.Method for producing an organic electrical component which comprises at least one structured organic functional layer (2) made of at least one organic functional layer material, which is formed by means of a printing process, characterized in that the at least one structured organic functional layer (2) seen in cross section through at least two Individual layers (2a, 2b, 2c) printed at least in regions over one another are formed by printing at least twice a printing medium, which is provided by a solution of the at least one organic functional layer material in a solvent, to form the at least two individual layers, the printing medium being a first Structured printing and drying is sometimes carried out, a first individual layer (2a) of the organic functional layer being formed, the printing medium subsequently being structured at least one more time in the form of the first individual layer (2a) f the first individual layer (2a) is printed and dried, at least one further individual layer (2b, 2c) of the organic functional layer being formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektrischen Bauelements, welches mindestens eine strukturiere organische Funktionsschicht umfasst, welche mittels eines Druckverfahrens gebildet wird.The invention relates to a method for producing an organic electrical component which comprises at least one structured organic functional layer which is formed by means of a printing method.

Organische elektrische Bauelemente und Verfahren zu deren Herstellung sind bekannt. Unter einem organischen elektrischen Bauelement wird im allgemeinen ein solches verstanden, das mindestens eine Funktionsschicht aufweist, die zumindest teilweise auf einem organischen Material basiert. Eine Funktionsschicht ist insbesondere eine elektrisch leitende Schicht, eine Halbleiterschicht, eine elektrisch isolierende Schicht oder ein Substrat. Als organische Materialien werden alle Arten von organischen, metallorganischen und/oder anorganischen Kunststoffen bezeichnet, wobei eine Beschränkung auf ein kohlenstoffhaltiges Material nicht vorgesehen ist. Vielmehr werden auch Silikone, Polymere oder Oligomere sowie die sogenannten „small molecules” dazugerechnet.Organic electrical components and methods for their production are known. An organic electrical component is generally understood to be one which has at least one functional layer which is based at least partially on an organic material. A functional layer is in particular an electrically conductive layer, a semiconductor layer, an electrically insulating layer or a substrate. As organic materials, all kinds of organic, organometallic and / or inorganic plastics are referred to, wherein a restriction to a carbonaceous material is not provided. Rather, silicones, polymers or oligomers as well as the so-called "small molecules" are included.

DE 10 2004 036 734 A1 offenbart ein organisches elektrisches Bauelement in Form einer organischen Solarzelle und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Solarzelle umfasst ein flexibles Substrat, eine unstrukturierte erste Elektrodenschicht bzw. Bottom-Elektrodenschicht, eine partiell auf der ersten Elektrodenschicht gebildete elektrisch isolierende Passivierungsschicht, eine gegebenenfalls organische Halbleiterschicht und eine zweite Elektrodenschicht bzw. Top-Elektrodenschicht. Die Halbleiterschicht wird typischerweise durch Aufschleudern, Rakeln oder Drucken einer Lösung gebildet. DE 10 2004 036 734 A1 discloses an organic electrical component in the form of an organic solar cell and a method for its production. The solar cell comprises a flexible substrate, an unstructured first electrode layer or bottom electrode layer, an electrically insulating passivation layer partially formed on the first electrode layer, an optionally organic semiconductor layer and a second electrode layer or top electrode layer. The semiconductor layer is typically formed by spin-coating, knife-coating or printing a solution.

Es hat sich gezeigt, dass bei der Verwendung eines Druckverfahrens zur Bildung einer strukturierten organischen Funktionsschicht, wobei die dünnflüssige Lösung das Druckmedium bildet, keine sauber strukturierten Schichtränder gebildet werden können. Aufgrund der, zur Bildung der gewünschten Funktionsschichtdicke erforderlichen Auftragsmenge an Druckmedium pro Flächeneinheit verschmiert oder verläuft das strukturiert aufgedruckte Druckmedium in angrenzende Bereiche, in denen das Druckmedium ausgespart werden soll.It has been found that when using a printing process to form a structured organic functional layer, wherein the thin liquid solution forms the printing medium, no clean structured layer edges can be formed. Due to the order amount of printing medium per unit area required to form the desired functional layer thickness, the structured printed-on printing medium smears or extends into adjacent areas in which the printing medium is to be recessed.

WO 2005/004 252 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von organischen Solarzellen oder Photodetektoren, bei dem auf einer Elektrode eine erste organische n- oder p-leitende Halbleiterschicht aufgebracht. Sodann wird auf der festen ersten organischen Halbleiterschicht eine zweite organische Halbleiterschicht mit der entsprechend anderen Leitfähigkeit aufgebracht, deren Lösungsmittel die erste Halbleiterschicht zumindest teilweise mit der zweiten Halbleiterschicht vermischt und eine Bulk-Heterojunction-Mischschicht bildet. WO 2005/004 252 A2 describes a method for the production of organic solar cells or photodetectors, in which a first organic n-type or p-type semiconductor layer is deposited on an electrode. Then, a second organic semiconductor layer having the correspondingly different conductivity is applied to the solid first organic semiconductor layer, the solvent of which mixes the first semiconductor layer at least partially with the second semiconductor layer and forms a bulk heterojunction mixed layer.

WO 02/059 985 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ausbildung eines Leitungszugs auf einem Substrat, bei der ein Reliefmuster aus einer ersten aufgetrockneten Flüssigkeit auf dem Substrat Begrenzungen für den Leitungszug ausbildet und sodann eine zweite Flüssigkeit in den Abstandsraum durch Sprayen eingebracht wird, die nach dem Auftrocknen den Leitungszug bildet. WO 02/059 985 A1 describes a method of forming a circuit trace on a substrate in which a relief pattern of a first dried liquid on the substrate forms boundaries for the wiring and then a second liquid is introduced into the gap space by spraying which forms the wiring after drying.

WO 02/073 712 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein erstes Material aus einer Lösung auf ein Substrat gedruckt wird, wobei ein ringförmiger Wall ausgebildet wird, in dessen Innenraum eine dünne Schicht des ersten Materials ausgebildet ist. Der Innenraum wird freigeätzt und es wird eine wässrige Lösung eines zweiten Materials beidseitig des Walls aufgebracht. Der Wall kann nach dem Trocknen des zweiten Materials entfernt werden. WO 02/073 712 A1 describes a method in which a first material is printed from a solution onto a substrate, wherein an annular wall is formed, in the interior of which a thin layer of the first material is formed. The interior is etched free and an aqueous solution of a second material is applied to both sides of the wall. The wall can be removed after drying the second material.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines organischen elektrischen Bauelements mit strukturiert gedruckter organischer Funktionsschicht bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an improved method for producing an organic electrical component with structured printed organic functional layer.

Die Aufgabe wird für das Verfahren zur Herstellung eines organischen elektrischen Bauelements, welches mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht aus mindestens einem organischen Funktionsschichtmaterial umfasst, welche mittels eines Druckverfahrens gebildet wird, dadurch gelöst, dass die mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht im Querschnitt gesehen durch mindestens zwei zumindest bereichsweise übereinander gedruckte Einzelschichten gebildet wird, indem ein Druckmedium, das durch eine Lösung des mindestens einen organischen Funktionsschichtmaterials in einem Lösungsmittel bereitgestellt wird, zur Bildung der mindestens zwei Einzelschichten mindestens zweimal gedruckt wird, wobei das Druckmedium ein erstes Mal strukturiert gedruckt und getrocknet wird, wobei eine erste Einzelschicht der organischen Funktionsschicht gebildet wird, dass anschließend das Druckmedium mindestens ein weiteres Mal strukturiert in Form der ersten Einzelschicht auf die erste Einzelschicht gedruckt und getrocknet wird, wobei mindestens eine weitere Einzelschicht der organischen Funktionsschicht gebildet wird.The object is achieved for the method for producing an organic electrical component, which comprises at least one structured organic functional layer of at least one organic functional layer material, which is formed by means of a printing process, characterized in that the at least one structured organic functional layer seen in cross-section by at least two at least in sections, monolayer-printed monolayers are formed by printing a printing medium provided by a solution of the at least one organic functional layer material in a solvent to form the at least two monolayers at least twice, printing and drying the printing medium for a first time in a structured fashion a first single layer of the organic functional layer is formed, that subsequently the printing medium is structured at least once again in the form of the first single layer on the ers te single layer is printed and dried, wherein at least one further single layer of the organic functional layer is formed.

Es hat sich gezeigt, dass dünne Schichten des dünnflüssigen Druckmediums ohne weiteres sauber gedruckt werden können, so dass eine strukturierte organische Funktionsschicht in der gewünschten Form und mit scharfen Schichträndern gedruckt werden kann. Durch wiederholtes strukturiertes Aufdrucken und Trocknen des Druckmediums wird die Schichtdicke der strukturierten organischen Funktionsschicht schrittweise erhöht, bis genügend Einzelschichten gebildet sind und deren Schichtdicken in Summe die benötigte Schichtdicke der strukturierten organischen Funktionsschicht ergeben.It has been found that thin layers of the low-viscosity printing medium can easily be printed cleanly, so that a structured organic functional layer can be printed in the desired shape and with sharp layer edges. By repeated structured printing and drying of the printing medium, the layer thickness of the structured organic functional layer is gradually increased until sufficient Single layers are formed and their layer thicknesses add up to the required layer thickness of the structured organic functional layer.

Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass die Ausbildung der strukturierten organischen Funktionsschicht aus mehreren Einzelschichten sich nicht negativ auf die Eigenschaften der gebildeten Funktionsschicht auswirkt, sondern dass die gebildete Funktionsschicht insbesondere in ihren elektrischen und mechanischen Eigenschaften gleichwertig ist mit beispielsweise einer in einem Auftrag, beispielsweise durch Rakeln gebildeten Funktionsschicht.Surprisingly, it has been found that the formation of the structured organic functional layer of a plurality of individual layers does not adversely affect the properties of the functional layer formed, but that the functional layer formed is equivalent in particular in their electrical and mechanical properties with, for example, one in a mission, for example by Doctor blade formed functional layer.

Erklärt wird dies dadurch, dass beim Aufdrucken einer Einzelschicht auf eine bereits getrocknete Einzelschicht die Oberfläche der getrockneten Einzelschicht wieder geringfügig durch das Lösungsmittel des Druckmediums angelöst wird und sich die bereits getrocknete Einzelschicht optimal mit dem Druckmedium verbindet, ohne aber von diesem wieder ganz aufgelöst zu werden.This is explained by the fact that when printing a single layer on an already dried single layer, the surface of the dried single layer is again slightly dissolved by the solvent of the print medium and the already dried single layer optimally connects to the print medium, but without being completely dissolved by this again ,

Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass Druckfehler in einer der Einzelschichten durch die nachfolgend gebildete Einzelschicht ausgeglichen werden können. Entsteht beim Drucken einer Einzelschicht beispielsweise ein Druckfehler in Form einer kleinen Öffnung in der Einzelschicht, so wird die Öffnung beim Aufdrucken der nächsten Einzelschicht auf die bereits getrocknet vorliegende Einzelschicht mit Druckmedium verfüllt und der Druckfehler ausgeglichen, da die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass an der gleichen Stelle erneut ein Druckfehler auftritt. Somit steigt unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ausbeute an funktionsfähigen Bauelementen.Furthermore, the method according to the invention has the advantage that printing errors in one of the individual layers can be compensated by the individual layer formed below. If, for example, a printing defect occurs in the form of a small opening in the single layer during the printing of a single layer, the opening is filled with printing medium when the next single layer is printed onto the already dried single layer and the printing error is compensated, since the probability is low Repeat printing error occurs. Thus, using the method according to the invention increases the yield of functional components.

Es hat sich bewährt, wenn das Bauelement in dieser Reihenfolge ein Substrat, eine erste Elektrode, die mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht und eine zweite Elektrode aufweist. Die mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht ist dabei insbesondere eine Halbleiterschicht und/oder eine elektrisch isolierende Schicht. Alternativ oder in Kombination dazu können die erste und/oder die zweite Elektrode ebenfalls als strukturierte organische Funktionsschicht(en) ausgebildet sein und gegebenenfalls mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sein. Weiterhin können organische halbleitende Schichten, die die Funktion eines Lochblockers (hole-blocker) oder eines Elektronenblockers, wie sie bei Solarzellen üblich sind, als strukturierte organische Funktionsschicht(en) ausgebildet sein und gegebenenfalls mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet werden.It has proven useful if the component has, in this order, a substrate, a first electrode which has at least one structured organic functional layer and a second electrode. The at least one structured organic functional layer is in particular a semiconductor layer and / or an electrically insulating layer. Alternatively or in combination, the first and / or the second electrode may also be formed as a structured organic functional layer (s) and optionally formed by means of the method according to the invention. Furthermore, organic semiconducting layers which have the function of a hole blocker or an electron blocker, as are customary in solar cells, can be formed as a structured organic functional layer (s) and optionally formed by means of the method according to the invention.

Je mehr Einzelschichten gedruckt werden, um die strukturierte organische Funktionsschicht aufzubauen, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit eines Defekts dieser Funktionsschicht aufgrund von Druckfehlern.The more individual layers are printed to build up the structured organic functional layer, the lower the probability of a defect of this functional layer due to printing errors.

Es hat sich bewährt, wenn das Druckmedium zur Bildung der ersten Einzelschicht und zur Bildung der mindestens einen weiteren Einzelschicht hinsichtlich des Lösungsmittels unterschiedlich ausgebildet wird. So kann ein erstes Druckmedium zur Bildung der ersten Einzelschicht beispielsweise ein erstes organisches Lösungsmittel und ein zweites Druckmittel zur Bildung der mindestens einen weiteren Einzelschicht ein dazu unterschiedliches organisches Lösungsmittel enthalten, bei beispielsweise gleichem Gehalt an organischem Funktionsschichtmaterial aufweisen.It has proven useful if the printing medium for forming the first single layer and for forming the at least one further single layer is formed differently with respect to the solvent. Thus, a first printing medium for forming the first single layer, for example, a first organic solvent and a second pressure medium for forming the at least one further single layer containing a different organic solvent, for example, have the same content of organic functional layer material.

Weiterhin kann das Druckmedium zur Bildung der ersten Einzelschicht und zur Bildung der mindestens einen weiteren Einzelschicht hinsichtlich einer Konzentration des mindestens einen organischen Funktionsschichtmaterials im Lösungsmittel unterschiedlich ausgebildet sein. So kann ein erstes Druckmedium zur Bildung der ersten Einzelschicht beispielsweise eine niedrigere Konzentration des mindestens einen organischen Funktionsschichtmaterials und ein zweites Druckmittel zur Bildung der mindestens einen weiteren Einzelschicht eine höhere Konzentration des mindestens einen organischen Funktionsschichtmaterials enthalten, bei beispielsweise gleichem Lösungsmittel.Furthermore, in order to form the first individual layer and to form the at least one further individual layer, the printing medium can be designed differently in terms of a concentration of the at least one organic functional layer material in the solvent. Thus, for example, a first pressure medium for forming the first individual layer may contain a lower concentration of the at least one organic functional layer material and a second pressure medium for forming the at least one further individual layer may contain a higher concentration of the at least one organic functional layer material, for example the same solvent.

Es kann aber auch vorgesehen sein, das Verhältnis unterschiedlicher organischer Funktionsschichtmaterialien zueinander im Druckmedium zur Bildung der ersten Einzelschicht und zur Bildung der mindestens einen weiteren Einzelschicht zu variieren.However, it can also be provided to vary the ratio of different organic functional layer materials to one another in the printing medium to form the first individual layer and to form the at least one further individual layer.

Somit kann sowohl das Lösungsmittel, als auch die Konzentration an organischem Funktionsschichtmaterial wie auch das Verhältnis unterschiedlicher organischer Funktionsschichtmaterialien zueinander im Druckmedium verändert werden, um die unterschiedlichen Einzelschichten zu bilden.Thus, both the solvent and the concentration of organic functional layer material as well as the ratio of different organic functional layer materials to one another in the printing medium can be changed in order to form the different individual layers.

Es ist bevorzugt, wenn das Druckmedium bei einer Temperatur von 25°C eine Viskosität im Bereich von 0,5 bis 20 mPa s aufweist.It is preferred if the pressure medium at a temperature of 25 ° C has a viscosity in the range of 0.5 to 20 mPa s.

Das Druckmedium wird bevorzugt mit einer Temperatur im Bereich von 20 bis 60°C verdruckt wird und weist dabei insbesondere eine Viskosität im Bereich von 0,5 bis 20 mPa s auf.The printing medium is preferably printed at a temperature in the range of 20 to 60 ° C and in particular has a viscosity in the range of 0.5 to 20 mPa s.

Es hat sich bewährt, wenn das Druckmedium zur Bildung einer Einzelschicht in einer Menge im Bereich von 5 bis 25 ml/m² aufgedruckt wird. Dadurch entstehen nasse Schichten in einer Schichtdicke, die nicht mehr zu einem Verschmieren oder Verlaufen neigt.It has been proven that the printing medium is printed in an amount ranging from 5 to 25 ml / m ² to form a single layer. This results in wet layers in a layer thickness that no longer tends to smear or bleed.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wann das Druckmedium zur Bildung der ersten Einzelschicht in einer Menge im Bereich von 5 bis 10 ml/m² aufgedruckt wird. Bevorzugt ist es dabei, die erste Einzelschicht derart auszubilden, dass nach dem Trocknen eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 10 nm vorliegt. Die erste Einzelschicht bildet dabei bevorzugt einen Haftvermittler auf einer strukturiert mit Druckmedium zu bedruckenden, schwer benetzbaren Oberfläche aus und verbessert eine Anhaftung weiterer Einzelschichten. In particular, it has proved to be advantageous when the printing medium is printed to form the first single layer in an amount in the range of 5 to 10 ml / m ² . It is preferred to form the first single layer in such a way that after drying, a layer thickness in the range of 5 to 10 nm is present. The first individual layer preferably forms an adhesion promoter on a surface that is difficult to be wetted and printed with printing medium, and improves the adherence of further individual layers.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn dass das Druckmedium zur Bildung mindestens einer weiteren Einzelschicht in einer Menge im Bereich von 10 bis 25 ml/m² aufgedruckt wird. Bevorzugt ist es dabei, die mindestens eine weitere Einzelschicht derart auszubilden, dass nach dem Trocknen eine Schichtdicke im Bereich von 20 bis 60 nm vorliegt.Furthermore, it has proven to be advantageous if the printing medium is printed to form at least one further single layer in an amount in the range of 10 to 25 ml / m ² . It is preferred to form the at least one further individual layer in such a way that after drying, a layer thickness in the range from 20 to 60 nm is present.

Weiterhin hat es sich bewährt, wenn die mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht in einer Schichtdicke im Bereich von 50 bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 100 bis 250 nm, ausgebildet wird.Furthermore, it has proven useful if the at least one structured organic functional layer is formed in a layer thickness in the range from 50 to 300 nm, in particular in the range from 100 to 250 nm.

Zur Bildung der mindestens einen organischen Funktionsschicht werden bevorzugt mindestens drei Einzelschichten übereinander gedruckt und getrocknet.To form the at least one organic functional layer, at least three individual layers are preferably printed on top of one another and dried.

Das Druckmedium weist idealerweise 0,5 bis 10 Gew.-%, insbesondere 5 bis 7 Gew.-%, mindestens eines organischen Funktionsschichtmaterials in dem Lösungsmittel gelöst auf.The printing medium ideally has 0.5 to 10% by weight, in particular 5 to 7% by weight, of at least one organic functional layer material dissolved in the solvent.

Wird das Druckmedium mit einem ersten und mindestens einem zweiten organischen Funktionsschichtmaterial ausgebildet, so ist es bevorzugt, wenn das erste und das mindestens eine zweite organische Funktionsschichtmaterial jeweils zu 0,25 bis 5 Gew.-%, insbesondere zu 0,5 bis 4 Gew.-%, in dem Lösungsmittel gelöst werden.If the printing medium is formed with a first and at least one second organic functional layer material, then it is preferred if the first and the at least one second organic functional layer material in each case to 0.25 to 5 wt .-%, in particular to 0.5 to 4 wt. -%, are dissolved in the solvent.

Weiterhin hat es sich bewährt, wenn dem Druckmedium mindestens ein organischer oder anorganischer Füllstoff in Form von Nanopartikeln oder Nanokügelchen mit einem Durchmesser im Bereich von einigen Nanometer zugesetzt wird. Derartige Füllstoffe können das Druckverhalten des Druckmediums verbessern und/oder Eigenschaften besitzen, die die Effizienz der strukturierten organischen Funktionsschicht bzw. des ganzen Bauelements steigern.Furthermore, it has proven useful if at least one organic or inorganic filler in the form of nanoparticles or nanospheres having a diameter in the range of a few nanometers is added to the printing medium. Such fillers can improve the pressure behavior of the pressure medium and / or have properties that increase the efficiency of the structured organic functional layer or of the entire component.

Dem Druckmedium werden vorzugsweise < 5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1 Gew.-% des mindestens einen Füllstoffs zugesetzt.Preferably, <5% by weight, in particular 0.1 to 1% by weight, of the at least one filler is added to the printing medium.

Es ist bevorzugt, wenn die mindestens eine strukturierte organische Funktionsschicht als eine organische Halbleiterschicht ausgebildet wird.It is preferred if the at least one structured organic functional layer is formed as an organic semiconductor layer.

In diesem Fall hat es sich bewährt, wenn das elektronische Bauelement als organische Solarzelle (OPV) ausgebildet wird.In this case, it has proven useful if the electronic component is designed as an organic solar cell (OPV).

Der mindestens eine Füllstoff wird im Fall der Solarzelle bevorzugt aus einem transparenten Material, insbesondere aus SiO₂ oder ZnS, gebildet wird. So bilden beispielsweise SiO₂-Kügelchen in der organischen Halbleiterschicht einer Solarzelle Streuzentren für einfallendes Licht, wodurch die elektrische Leistung der Solarzelle erhöht wird.In the case of the solar cell, the at least one filler is preferably formed from a transparent material, in particular from SiO ₂ or ZnS. For example, SiO ₂ spheres in the organic semiconductor layer of a solar cell form scattering centers for incident light, thereby increasing the electrical power of the solar cell.

Es hat sich bewährt, wenn die mindestens eine organische Halbleiterschicht der Solarzelle durch mindestens zwei organische Halbleitermaterialien gebildet wird, indem ein Komposit aus mindestens einem Elektronen-Donator und mindestens einem Elektronen-Akzeptor in einem Verhältnis von 2:0,5 bis 0,5:2, insbesondere im Verhältnis von 1:0,9 bis 1:1, gebildet wird.It has proven useful if the at least one organic semiconductor layer of the solar cell is formed by at least two organic semiconductor materials by using a composite of at least one electron donor and at least one electron acceptor in a ratio of 2: 0.5 to 0.5: 2, in particular in the ratio of 1: 0.9 to 1: 1, is formed.

Als besonders für die Solarzelle geeignet hat sich erwiesen, dass der mindestens eine Elektronen-Donator aus einem Polythiophen, insbesondere aus Poly(3-Hexylthiophen)(P3HT), und der mindestens eine Elektronen-Akzeptor aus einem Fullerenderivat, insbesondere aus PCBM, gebildet wird.It has proven particularly suitable for the solar cell that the at least one electron donor is formed from a polythiophene, in particular from poly (3-hexylthiophene) (P3HT), and the at least one electron acceptor from a fullerene derivative, in particular from PCBM ,

Organische Funktionsschichtmaterialien zur Herstellung elektrisch leitender halbleitender oder elektrisch isolierender Funktionsschichten werden bevorzugt in einem organischem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch gelöst, um das Druckmedium herzustellen.Organic functional layer materials for producing electrically conductive semiconducting or electrically insulating functional layers are preferably dissolved in an organic solvent or solvent mixture in order to produce the printing medium.

Es hat sich bewährt, wenn eine Trocknung einer zuletzt gedruckten Einzelschicht bei einer höheren Temperatur erfolgt als eine Trocknung aller vorher gedruckten Einzelschicht(en). Eine getrocknete Einzelschicht, die nachfolgend mit Druckmittel zur Bildung einer weiteren Einzelschicht bedruckt werden soll, weist vorzugsweise einen geringen Restgehalt an Lösungsmittel auf, der das Anlösen der Oberfläche der trockenen Einzelschicht durch das Druckmedium erleichtert. Sind alle Einzelschichten gedruckt, so werden Reste von Lösungsmittel aus allen Einzelschichten ausgetrieben und gleichzeitig die strukturierte organische Funktionsschicht in ihre gewünschte Gefügestruktur überführt, wobei eine Temperung des komplettierten Einzelschichtstapels bei einer höheren Temperatur erfolgt als die Trocknung der zuvor gebildeten Einzelschichten.It has proven useful if drying of a last printed single layer takes place at a higher temperature than a drying of all previously printed single layer (s). A dried single layer, which is to be subsequently printed with printing medium to form a further single layer, preferably has a low residual content of solvent, which facilitates the dissolution of the surface of the dry single layer by the printing medium. If all individual layers are printed, residues of solvent are expelled from all individual layers and at the same time the structured organic functional layer is converted into its desired microstructure, with tempering of the completed single-layer stack occurring at a higher temperature than the drying of the individual layers formed previously.

Dabei hat es sich bewährt, wenn eine Trocknung der zuletzt gedruckten Einzelschicht bzw. eine Temperung aller gebildeten Einzelschichten bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 160°C erfolgt. Alternativ dazu kann die zuletzt gedruckte Einzelschicht aber bei der gleichen Temperatur getrocknet werden, wie alle vorher gebildeten Einzelschichten und erst nach Komplettierung aller Schichten des Bauelements eine Temperung des Bauelements bei 100 bis 160°C erfolgen.It has proven useful when drying the last printed single layer or annealing of all individual layers formed at a temperature in the range of 100 to 160 ° C. Alternatively, the last printed single layer but can be dried at the same temperature, as all previously formed individual layers and only after completion of all layers of the device carried out a tempering of the device at 100 to 160 ° C.

Die organische Funktionsschicht bzw. das Bauelement aus den mindestens zwei Einzelschichten wird bevorzugt über einen Zeitraum von 2 bis 5 min getempert, um beispielsweise die Funktionalität des Bauelements zu verbessern.The organic functional layer or the component of the at least two individual layers is preferably annealed over a period of 2 to 5 minutes in order, for example, to improve the functionality of the component.

Bei der Solarzelle wird die erste Elektrode und das Substrat der Solarzelle transparent ausgebildet, um einfallendes Licht zur organischen Halbleiterschicht durchzulassen. Weiterhin oder alternativ dazu kann die zweite Elektrode der Solarzelle transparent ausgebildet werden.In the solar cell, the first electrode and the substrate of the solar cell are made transparent so as to transmit incident light to the organic semiconductor layer. Furthermore or alternatively, the second electrode of the solar cell can be made transparent.

Insbesondere hat es sich bewährt, wenn die erste Elektrode aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) gebildet wird. Aber auch dotiertes Polyethylen, Polyanilin, Silber, Gold, organische Halbleiter, nanopartikuläre Lösungen und so weiter sind verwendbar.In particular, it has proven useful if the first electrode is formed from indium tin oxide (ITO). But also doped polyethylene, polyaniline, silver, gold, organic semiconductors, nanoparticulate solutions and so on are usable.

Zwischen der ersten Elektrode und der strukturierten organischen Halbleiterschicht oder der zweiten Elektrode und der strukturierten organischen Halbleiterschicht der Solarzelle kann eine Lochblocker-Schicht, insbesondere aus TiO₂ angeordnet werden, welche die elektrische Ableitung von Ladungen verbessert.Between the first electrode and the structured organic semiconductor layer or the second electrode and the structured organic semiconductor layer of the solar cell, a hole blocking layer, in particular of TiO ₂ , can be arranged, which improves the electrical discharge of charges.

Zur Bildung der anderen Elektrode auf einer Schicht, die auf der Seite der organischen Halbleiterschicht angeordnet wird, welche der Lochblocker-Schicht abgewandt ist, und welche mitunter die Funktion einer Elektronenblocker-Schicht übernimmt, hat sich elektrisch leitfähiges Polymer, insbesondere Poly-3,4-Ethylenedioxythiophene (PEDOT), bewährt.To form the other electrode on a layer which is arranged on the side of the organic semiconductor layer which faces away from the hole blocker layer and which sometimes assumes the function of an electron blocker layer, has electrically conductive polymer, in particular poly-3,4 -Ethylenedioxythiophene (PEDOT), proven.

Ein organisches elektronisches Bauelement, enthaltend eine organische Halbleiterschicht kann aber auch als eine organische Leuchtdiode (OLED, PLED, SOLED, SMOLED) ausgebildet werden.An organic electronic component comprising an organic semiconductor layer can also be formed as an organic light-emitting diode (OLED, PLED, SOLED, SMOLED).

Schließlich kann die mindestens eine organische Funktionsschicht als eine organische dielektrische Schicht, insbesondere aus PMMA, PHS/PVP, Melaminharz, Phenolharz oder Gemischen aus diesen ausgebildet werden, Eine organische dielektrische Schicht ermöglicht, dass das elektronische Bauelement als organischer Widerstand oder organischer Kondensator ausgebildet wird.Finally, the at least one organic functional layer may be formed as an organic dielectric layer, in particular of PMMA, PHS / PVP, melamine resin, phenolic resin or mixtures thereof. An organic dielectric layer allows the electronic device to be formed as an organic resistor or organic capacitor.

Weiterhin ist es möglich, dass das elektronische Bauelement mit zwei strukturierten organischen Funktionsschichten, nämlich mit einer organischen Halbleiterschicht und einer organischen dielektrischen Schicht ausgebildet wird, insbesondere als organischer Feldeffekttransistor (OFET).Furthermore, it is possible that the electronic component is formed with two structured organic functional layers, namely with an organic semiconductor layer and an organic dielectric layer, in particular as an organic field effect transistor (OFET).

Eine organische Halbleiterschicht kann neben oder alternativ zu den bereits oben genannten organischen Halbleitermaterialien aus der Gruppe der Polythiophene und Fullerenderivate generell auch Polyalkylthiophene, Polydihexylterthiophene (PDHTT), Polythienylenvinylene, Polyfluoren-Derivate, konjugierte Polymere, „small molecules”, wie Pentacen oder Tetracen, usw. enthalten.In addition to or as an alternative to the above-mentioned organic semiconductor materials from the group of polythiophenes and fullerene derivatives, an organic semiconductor layer may also generally include polyalkylthiophenes, polydihexylterthiophenes (PDHTT), polythienylenevinylenes, polyfluorene derivatives, conjugated polymers, "small molecules" such as pentacene or tetracene, etc . contain.

Es ist bevorzugt, das Druckmedium im Tiefdruck zu verdrucken. Alternativ kann auch Flexodruck, Siebdruck oder eine Düse zum strukturierten Applizieren des Druckmediums eingesetzt werden.It is preferred to print the printing medium in gravure printing. Alternatively, flexographic printing, screen printing or a nozzle for structured application of the printing medium can be used.

Weiterhin hat es sich bewährt, wenn das Substrat aus einer flexiblen Folie mit einer Dicke im Bereich von 6 μm bis 1 mm, insbesondere im Bereich von 12 μm bis 150 μm gebildet wird. Dies ermöglichst die Bildung biegsamer organischer elektrischer Bauelemente, da die übrigen Funktionsschichten üblicherweise eine sehr viel geringere Schichtdicke als das Substrat aufweisen und die Biegsamkeit nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigen. Als Folienmaterialien kommen generell anorganische oder organische Materialien in Frage, insbesondere PET, PEN, PVC oder Glas.Furthermore, it has proven useful if the substrate is formed from a flexible film with a thickness in the range of 6 microns to 1 mm, in particular in the range of 12 microns to 150 microns. This allows the formation of flexible organic electrical components, since the other functional layers usually have a much smaller layer thickness than the substrate and affect the flexibility not or only slightly. Suitable film materials are generally inorganic or organic materials, in particular PET, PEN, PVC or glass.

Im Hinblick auf eine kostengünstige und rationelle Herstellung einer Vielzahl von gleichen oder unterschiedlichen, gegebenenfalls miteinander zu Bauelementgruppen elektrisch verschalteten Bauelementen auf einem Substrat hat es sich bewährt, wenn als flexible Folie ein langgestreckter Folienstreifen verwendet wird, welcher in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess verarbeitet wird. Dabei wird der langgestreckte Folienstreifen auf eine Vorratsrolle aufgewickelt bereitgestellt, von dieser abgezogen, darauf sukzessive die einzelnen Funktionsschichten der Bauelemente gebildet und schließlich der Folienstreifen inklusive einer Vielzahl von darauf gebildeten Bauelementen und/oder Bauelementgruppen auf eine weitere Vorratsrolle aufgewickelt. Daran kann sich eine Vereinzelung von Bauelementen und/oder Bauelementgruppen, insbesondere durch Schneiden oder Stanzen, anschließen oder weitere Verfahrensschritte vorgenommen werden, wie beispielsweise eine thermische, chemische oder mechanische Behandlung, eine Beschichtung, eine Bestrahlung usw.With regard to a cost-effective and efficient production of a plurality of identical or different, optionally interconnected to component groups electrically interconnected components on a substrate, it has proven useful when an elongated film strip is used as a flexible film, which in a roll-to-roll process is processed. In this case, the elongated film strip is provided wound on a supply roll, deducted from this, successively formed the individual functional layers of the components and finally wound the film strip including a plurality of components formed thereon and / or component groups on a further supply roll. This may be followed by a separation of components and / or component groups, in particular by cutting or punching, or further process steps may be undertaken, such as, for example, a thermal, chemical or mechanical treatment, a coating, an irradiation, etc.

Die Verwendung eines Druckmediums, welches bei einer Temperatur von 25°C eine Viskosität im Bereich von 0,5 bis 20 mPa s und weiterhin einen Feststoffgehalt im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% an organischem Funktionsschichtmaterial aufweist, zum Drucken von mindestens zwei übereinander angeordneten Einzelschichten, welche zusammen eine organische Funktionsschicht des erfindungsgemäßen organischen elektrischen Bauelements bilden, ist ideal.The use of a pressure medium, which at a temperature of 25 ° C has a viscosity in the range of 0.5 to 20 mPa s and further has a solids content in the range of 0.5 to 10 wt .-% of organic functional layer material for printing at least two superimposed individual layers, which together forming an organic functional layer of the organic electrical component according to the invention is ideal.

Die 1a bis 3 sollen die Erfindung beispielhaft erläutern. So zeigen The 1a to 3 should illustrate the invention by way of example. To show

1a bis 1f die Bildung eines organischen elektrischen Bauelements, 1a to 1f the formation of an organic electrical component,

2 eine organische Solarzelle im Querschnitt, und 2 an organic solar cell in cross section, and

3 eine weitere organische Solarzelle im Querschnitt. 3 another organic solar cell in cross section.

1a zeigt ein Substrat 1 aus einer flexiblen, transparenten PET-Folie, die eine Schichtdicke von 20 μm aufweist. Auf das Substrat 1 wird als erste Elektrode 3 eine Schicht aus ITO strukturiert appliziert. Nun wird auf die erste Elektrode 3 eine erste Einzelschicht 2a im Tiefdruck strukturiert gedruckt, wobei als Druckmedium eine Lösung von 1,5 Gew.-% organischem Halbleitermaterial in einem organischen Lösungsmittel verwendet wird und eine Viskosität von 1,5 mPa s (bei 25°C) aufweist. Das Druckmedium in einer Menge von 14 ml/m² aufgedruckt und bei etwa 120°C in Heißluft getrocknet. 1a shows a substrate 1 from a flexible, transparent PET film, which has a layer thickness of 20 microns. On the substrate 1 is used as the first electrode 3 a layer of ITO structured applied. Now on the first electrode 3 a first single layer 2a printed in gravure printed, using as the printing medium, a solution of 1.5 wt .-% organic semiconductor material in an organic solvent and a viscosity of 1.5 mPa s (at 25 ° C). The printing medium in an amount of 14 ml / m ² printed and dried at about 120 ° C in hot air.

Gemäß 1b wird nun auf die getrocknete erste Einzelschicht 2a eine zweite Einzelschicht 2b mittels des gleichen Druckmediums im Tiefdruck gleichermaßen strukturiert aufgedruckt und bei etwa 120°C getrocknet.According to 1b Now on the dried first single layer 2a a second single layer 2 B imprinted equally structured by gravure printing in the same printing medium and dried at about 120 ° C.

Gemäß 1c wird nun auf die getrocknete erste Einzelschicht 2a und die getrocknete zweite Einzelschicht 2b mittels des gleichen Druckmediums im Tiefdruck eine dritte Einzelschicht 2c als letzte Einzelschicht des Schichtstapels gleichermaßen strukturiert aufgedruckt.According to 1c Now on the dried first single layer 2a and the dried second single layer 2 B by means of the same printing medium in gravure a third single layer 2c printed as structured as the last single layer of the layer stack.

Anschließend wird der Schichtstapel aus erster, zweiter und dritter Einzelschicht 2a, 2b, 2c bei etwa 150°C in Heißluft getrocknet und getempert. Dabei wird ein Restgehalt an Lösungsmittels aus den Einzelschichten ausgetrieben und gegebenenfalls eine andere Gefügestruktur erzeugt, indem eine Kristallisation oder Umorientierungseffekte auftreten, gegebenenfalls unterstützt durch Anlegen einer äußeren Spannung oder eines äußeren Kraftfeldes (elektrisches Feld, magnetisches Feld). Die drei Einzelschichten bilden zusammen eine strukturierte organische halbleitende Funktionsschicht 2 gemäß 1d. Die Schichtdicke der strukturierten organischen halbleitenden Funktionsschicht 2 beträgt 70 nm.Subsequently, the layer stack of first, second and third single layer 2a . 2 B . 2c dried at about 150 ° C in hot air and annealed. In this case, a residual content of solvent is expelled from the individual layers and optionally produces a different microstructure by a crystallization or Umorientierungseffekte occur, possibly supported by applying an external voltage or an external force field (electric field, magnetic field). The three individual layers together form a structured organic semiconducting functional layer 2 according to 1d , The layer thickness of the structured organic semiconducting functional layer 2 is 70 nm.

Vor oder nach der Bildung der strukturierten organischen halbleitenden Funktionsschicht 2 können weitere Funktionsschichten gebildet werden. Gemäß 1e wird abschließend eine zweite Elektrode 4 aus Silber aufgedampft.Before or after the formation of the structured organic semiconducting functional layer 2 Further functional layers can be formed. According to 1e Finally, a second electrode 4 evaporated from silver.

Um den Verfahrensablauf in den 1a bis 1e zu verdeutlichen, sind die erste, zweite und dritte Einzelschicht 2e, 2b, 2c als separate Schichten dargestellt. Aufgrund der geringen Schichtdicken der drei Einzelschichten und der innigen Verbindung der drei Einzelschichten miteinander ist eine Trennlinie zwischen diesen im Querschnitt gesehen aber in Wirklichkeit nicht oder nur schwer auszumachen. Lediglich senkrecht zur Ebene des Substrats 1 ist im Randbereich der Einzelschichten 2a, 2b, 2c erkennbar, dass mehrere Schichten zur Bildung der strukturierten organischen Funktionsschicht 2 gebildet wurden.To the procedure in the 1a to 1e to clarify, are the first, second and third single shift 2e . 2 B . 2c shown as separate layers. Due to the small layer thicknesses of the three individual layers and the intimate connection of the three individual layers with each other, a dividing line between them seen in cross-section but in reality is difficult or impossible. Only perpendicular to the plane of the substrate 1 is in the edge area of the single layers 2a . 2 B . 2c recognizable that several layers to form the structured organic functional layer 2 were formed.

So zeigt 1f eine Draufsicht auf den Schichtstapel gemäß 1c. Senkrecht zur Ebene des Substrats 1 und der ersten Elektrode 3 ist unschwer erkennbar, dass geringe Lageabweichungen der Einzelschichten, 2a, 2b, 2c zueinander aufgrund von üblicherweise beim Drucken auftretenden Positionierungsungenauigkeiten auftreten. Das Druckwerkzeug muss relativ zu einer oder mehreren bereits vorhandenen getrockneten Einzelschichten positioniert werden, um die nächste Einzelschicht möglichst genau über den bereits vorhandenen trockenen Einzelschichten zu bilden. So können die Schichtränder von getrockneten Einzelschichten senkrecht zur Ebene des Substrats 1 gesehen um bis zu 0,1 mm voneinander entfernt verlaufen, abhängig von der Genauigkeit der Registrierung.So shows 1f a plan view of the layer stack according to 1c , Perpendicular to the plane of the substrate 1 and the first electrode 3 is easily recognizable that slight positional deviations of the individual layers, 2a . 2 B . 2c occur due to positioning inaccuracies usually occurring during printing. The printing tool must be positioned relative to one or more existing dried monolayers to form the next monolayer as accurately as possible over the already existing dry monolayers. Thus, the layer edges of dried monolayers can be perpendicular to the plane of the substrate 1 up to 0.1 mm apart, depending on the accuracy of the registration.

2 zeigt eine organische Solarzelle mit einem Substrat 1 aus einer flexiblen, transparenten PET-Folie, die eine Schichtdicke von 16 μm aufweist. Auf des Substrat 1 wird als erste Elektrode 3 eine transparente Schicht aus ITO appliziert. Nun wird auf der ersten Elektrode 3 eine Lochblocker-Schicht aus einer TiO₂-Schicht 3a gebildet, indem eine auf Tetraalkyltitanat basierende Lösung aufgebracht wird, wobei zweimal 16 ml/m² dieser Lösung strukturiert aufgedruckt werden. Die Viskosität des Druckmediums bzw. der Lösung zur Bildung der TiO₂-Schicht 3a beträgt 1,5 mPa s bei einer Temperatur von etwa 25°C. 2 shows an organic solar cell with a substrate 1 from a flexible, transparent PET film, which has a layer thickness of 16 microns. On the substrate 1 is used as the first electrode 3 applied a transparent layer of ITO. Now on the first electrode 3 a hole blocking layer of a TiO ₂ layer 3a is formed by applying a tetraalkyl titanate-based solution, wherein twice 16 ml / m ^{2 of} this solution are printed structured. The viscosity of the pressure medium or the solution for the formation of the TiO ₂ layer 3a is 1.5 mPa s at a temperature of about 25 ° C.

Eine strukturierte organische Funktionsschicht 2 aus organischem Halbleitermaterial wird nun gemäß den 1a bis 1d gebildet, wobei drei Einzelschichten im Tiefdruck strukturiert aufgedruckt werden. Als Druckmedium wird eine Lösung von etwa 1,6 Gew.-% P3HT und etwa 0,8 Gew.-% PCBM (also im Verhältnis 2:1) in organischem Lösungsmittel verwendet, wobei eine Viskosität des Druckmediums von 4 mPa s (bei 45°C) erreicht wird. Das Druckmedium wird in einer Menge von 12 ml/m² auf die TiO₂-Schicht 3a aufgedruckt und getrocknet. Anschließend wird der Schichtstapel aus erster, zweiter und dritter Einzelschicht bei 150°C in Heißluft getrocknet und getempert. Dabei wird ein Restgehalt an organischem Lösungsmittel aus den Einzelschichten ausgetrieben. Die drei Einzelschichten 2a, 2b, 2c bilden zusammen die strukturierte organische Funktionsschicht 2, deren Schichtdicke 150 nm beträgt. Auf der strukturierten organischen Funktionsschicht 2 wird eine halbleitende Schicht 4b aus PEDOT gebildet, indem eine PEDOT-Lösung im Flexodruck strukturiert aufgedruckt und getrocknet und anschließend ein zweites Mal und deckungsgleich dazu strukturiert aufgedruckt und getrocknet wird. Schließlich wird eine strukturierte zweite Elektrode 4a aus Silber gebildet.A structured organic functional layer 2 of organic semiconductor material will now according to the 1a to 1d formed, with three individual layers are printed in a structured pattern in gravure. The pressure medium used is a solution of about 1.6% by weight of P3HT and about 0.8% by weight of PCBM (ie in a ratio of 2: 1) in organic solvent, a viscosity of the pressure medium of 4 mPa s (at 45.degree ° C) is reached. The pressure medium is applied to the TiO ₂ layer in an amount of 12 ml / m ² 3a printed and dried. Subsequently, the layer stack of first, second and third single layer is dried at 150 ° C in hot air and annealed. In this case, a residual content of organic solvent is expelled from the individual layers. The three single layers 2a . 2 B . 2c together form the structured organic functional layer 2 whose layer thickness is 150 nm. On the structured organic functional layer 2 becomes a semiconductive layer 4b formed from PEDOT by a PEDOT solution in flexo printed structured and dried and then printed a second time and congruent to structured and dried. Finally, a structured second electrode 4a made of silver.

3 zeigt eine organische Solarzelle mit einem Substrat 10 aus Glas, welches eine Schichtdicke von 160 μm aufweist. Auf das Substrat 10 wird als erste Elektrode 30 eine transparente Schicht aus ITO aufgesputtert. Nun wird auf die erste Elektrode 30 als Lochblockerschicht eine TiO₂-Schicht 30a, wie bereits für die Schicht 3a in 2 beschrieben, aufgebracht. Eine strukturierte organische Funktionsschicht 20 aus organischem Halbleitermaterial wird gemäß den 1a bis 1d gebildet, wobei drei Einzelschichten im Tiefdruck strukturiert aufgedruckt werden. Als Druckmedium wird wieder eine Lösung von 1,6 Gew.-% P3HT und 0,8 Gew.-% PCBM (also im Verhältnis 2:1) in organischem Lösungsmittel verwendet wird. Weiterhin sind dem Druckmedium 0,1 Gew.-% Füllstoff 50 in Form von SiO₂-Kügelchen mit einem Durchmesser im Bereich von 5 nm als Streuzentren für einfallendes Licht beigemengt. Das Druckmedium wird in einer Menge von 15 ml/m² aufgedruckt und getrocknet. Anschließend wird der Schichtstapel aus erster, zweiter und dritter Einzelschicht bei etwa 150°C in Heißluft getrocknet und getempert. Dabei wird ein Restgehalt an organischem Lösungsmittel aus den Einzelschichten ausgetrieben. Die drei Einzelschichten bilden zusammen die strukturierte organische Funktionsschicht 20, deren Schichtdicke 100 nm beträgt. Auf der strukturierten organischen Funktionsschicht 20 wird eine halbleitende Schicht 40b aus PEDOT gebildet, wobei wie oben für 2 beschrieben verfahren wird. Schließlich wird eine strukturierte zweite Elektrode 40a aus Silber gebildet. 3 shows an organic solar cell with a substrate 10 made of glass, which has a layer thickness of 160 microns. On the substrate 10 is used as the first electrode 30 a transparent layer of ITO sputtered on. Now on the first electrode 30 as Lochblockerschicht a TiO ₂ layer 30a as already for the shift 3a in 2 described, applied. A structured organic functional layer 20 of organic semiconductor material is according to the 1a to 1d formed, with three individual layers are printed in a structured pattern in gravure. The pressure medium used again is a solution of 1.6% by weight of P3HT and 0.8% by weight of PCBM (ie in the ratio 2: 1) in organic solvent. Furthermore, the printing medium 0.1 wt .-% filler 50 in the form of SiO ₂ spheres with a diameter in the range of 5 nm as scattering centers for incident light added. The printing medium is printed in an amount of 15 ml / m ² and dried. Subsequently, the layer stack of first, second and third single layer is dried at about 150 ° C in hot air and annealed. In this case, a residual content of organic solvent is expelled from the individual layers. The three individual layers together form the structured organic functional layer 20 whose layer thickness is 100 nm. On the structured organic functional layer 20 becomes a semiconductive layer 40b formed from PEDOT, where as above for 2 will be described. Finally, a structured second electrode 40a made of silver.

Es ist hinzuzufügen, dass das erfindungsgemäße Verfahren sich zur Herstellung unterschiedlichster organischer elektrischer Bauelemente eignet, bei denen dünnflüssige Druckmedien, enthaltend organisches Funktionsschichtmaterial in Lösungsmittel gelöst, strukturiert verdruckt werden sollen. Somit sind die oben aufgeführten, organischen elektrischen Bauelemente nur beispielhaft und nicht abschließend genannt.It should be added that the method according to the invention is suitable for the production of a wide variety of organic electrical components in which low-viscosity printing media containing organic functional layer material dissolved in solvent are to be printed in a structured manner. Thus, the above listed, organic electrical components are given by way of example only and not exhaustively.

Claims

Method for producing an organic electrical component, which comprises at least one structured organic functional layer ( 2 ) comprising at least one organic functional layer material which is formed by means of a printing method, characterized in that the at least one structured organic functional layer ( 2 ) seen in cross-section by at least two at least partially superposed individual layers ( 2a . 2 B . 2c ) is formed by printing a printing medium provided by a solution of the at least one organic functional layer material in a solvent at least twice to form the at least two monolayers, wherein the printing medium is first patterned printed and dried, wherein a first monolayer ( 2a ) of the organic functional layer is formed, wherein subsequently the printing medium is structured at least once again in the form of the first single layer ( 2a ) to the first single layer ( 2a ) is printed and dried, wherein at least one further individual layer ( 2 B . 2c ) of the organic functional layer is formed.

A method according to claim 1, characterized in that the printing medium for forming the first single layer ( 2a ) and to form the at least one further individual layer ( 2 B . 2c ) is formed differently with respect to the solvent.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the printing medium for forming the first single layer ( 2a ) and to form the at least one further individual layer ( 2 B . 2c ) is formed differently with respect to a concentration of the at least one organic functional layer material in the solvent.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure medium at a temperature of 25 ° C has a viscosity in the range of 0.5 to 20 mPa s.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the printing medium is printed at a temperature in the range of 20 to 60 ° C and thereby has a viscosity in the range of 0.5 to 20 mPa s.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the printing medium for forming a single layer ( 2a . 2 B . 2c ) is printed in an amount ranging from 5 to 25 ml / m ² .

A method according to claim 1 to 6, characterized in that the pressure medium for forming the first single layer ( 2a ) is printed in an amount ranging from 5 to 10 ml / m ² .

Method according to claim 7, characterized in that the first single layer ( 2a ) is formed such that after drying, a layer thickness in the range of 5 to 10 nm is present.

A method according to claim 1 to 8, characterized in that the printing medium for forming at least one further single layer ( 2 B . 2c ) is printed in an amount ranging from 10 to 25 ml / m ² .

Method according to claim 9, characterized in that the at least one further individual layer ( 2 B . 2c ) is formed such that after drying, a layer thickness in the range of 20 to 60 nm is present.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one structured organic functional layer ( 2 ) is formed in a layer thickness in the range of 50 to 300 nm, in particular in the range of 100 to 250 nm.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that for forming the at least one structured organic functional layer ( 2 ) at least three individual layers ( 2a . 2 B . 2c ) are printed one above the other.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that for the formation of the printing medium a total of 0.5 to 10 wt .-%, in particular 5 to 7 wt .-%, organic functional layer material are dissolved in the solvent.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the printing medium is formed with a first and at least one second organic functional layer material, wherein the first and the at least one second organic functional layer material in each case to 0.25 to 5 wt .-%, in particular from 0.5 to 4% by weight in which solvent is dissolved.

Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the printing medium at least one inorganic or organic filler ( 50 ) is added in the form of nanoparticles or nanospheres.

A method according to claim 15, characterized in that the printing medium <5 wt .-%, in particular 0.1 to 1 wt .-%, of the at least one filler ( 50 ) are added.

Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that a drying of the last printed single layer ( 2c ) at a higher temperature than a drying of all previously printed single layer (s) ( 2a . 2 B ).

Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that a drying of the last printed single layer ( 2c ) at a temperature in the range of 100 to 160 ° C.

Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the at least one structured organic functional layer ( 2 . 20 ) is formed as an organic semiconductor layer and that the electronic component is formed as an organic solar cell (OPV).

A method according to claim 19, characterized in that the printing medium for forming the organic semiconductor layer at least one filler ( 50 ) of a transparent material, in particular of SiO ₂ or ZnS, is added.

Method according to one of claims 19 or 20, characterized in that the at least one organic semiconductor layer is formed by at least two organic semiconductor materials by a composite of at least one electron donor and at least one electron acceptor in a ratio of 2: 0.5 to 0.5: 2, in particular in the ratio of 1: 0.9 to 1: 1, is formed.

A method according to claim 21, characterized in that the at least one electron donor of a polythiophene and the at least one electron acceptor is formed from a fullerene derivative.

A method according to claim 22, characterized in that the at least one electron donor of poly (3-hexylthiophene) (P3HT) and the at least one electron acceptor of PCBM is formed.

Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the at least one structured organic functional layer ( 2 ) is formed as an organic semiconductor layer and that the electronic component is formed as an organic light emitting diode (OLED, PLED, SOLED, SMOLED).

Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the at least one structured organic functional layer ( 2 ) is formed as an organic dielectric layer, in particular of PMMA, PHS / PVP, melamine resin, phenolic resin or mixtures thereof.

A method according to claim 25, characterized in that the electronic component is formed as an organic resistor or organic capacitor.

Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the electronic component with two organic functional layers ( 2 ) is formed in the form of an organic semiconductor layer and an organic dielectric layer, in particular as an organic field effect transistor (OFET).

Method according to one of claims 1 to 27, characterized in that the printing medium is applied in gravure, in flexographic printing, in screen printing or structured by means of a nozzle.

Method according to one of claims 1 to 28, characterized in that the component comprising a substrate ( 1 . 10 ) is formed of a flexible film having a thickness in the range of 6 microns to 1 mm, in particular in the range of 12 microns to 150 microns.

A method according to claim 29, characterized in that an elongated film strip is used as the flexible film, which is processed in a roll-to-roll process.