DE102006059369A1

DE102006059369A1 - Fotoelement

Info

Publication number: DE102006059369A1
Application number: DE102006059369A
Authority: DE
Inventors: Ching Ting; Hsi-Fei Sindian Meng; Yi-Chun Chen; Jeng-Liang Han; Bao-Tsan Ko; Ching-Yen Wei
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-06-26
Also published as: CN101207183A; TW200826305A; JP2008153632A; US20080142079A1; CN100578835C

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Fotoelement mit einem hohen Fotostrom. Das Fotoelement umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine fotoaktive Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode und eine polare organische Schicht zwischen der fotoaktiven Schicht und mindestens einer der ersten und zweiten Elektrode.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Fotoelement und insbesondere ein Fotoelement mit einem hohen Fotostrom.
Beschreibung vom Stand der Technik
Fotoempfindliche, optoelektronische Vorrichtungen wandeln elektromagnetische Strahlung in Elektrizität um. Solarzellen, die ebenfalls als Fotoelement-(PV)-Vorrichtungen bekannt sind, werden verwendet, um elektrische Energie aus Umgebungslicht zu erzeugen. Fotovoltaische Vorrichtungen werden verwendet, um Energie-verbrauchende Belastungen zur Bereitstellung von, zum Beispiel, Beleuchtung, Beheizung oder zum Betrieb von elektronischer Ausrüstung, wie beispielsweise Computer oder Fernüberwachung oder Kommunikationsausrüstung, anzutreiben. Diese Energieerzeugungsanwendungen involvieren oft das Laden von Batterien oder anderen Energiespeichervorrichtungen, so dass ein Ausrüstungsbetrieb fortgeführt werden kann, wenn eine direkte Beleuchtung von der Sonne oder anderen Umgebungslichtquellen nicht verfügbar ist.
Traditionell sind fotoempfindliche, optoelektronische Vorrichtungen aus einer Anzahl an anorganischen Halbleitern, z. B., kristallinem, polykristallinem und amorphem Silizium, Galliumarsenid, Cadmiumtellurid und anderen, aufgebaut worden. Solarzellen sind durch die Effizienz charakterisiert, mit der sie einfallende Solarenergie in nützliche elektrische Energie umwandeln können. Vorrichtungen, die kristallines oder amorphes Silizium verwenden, dominieren kommerzielle Anwendungen, und einige haben Effizienzen von 23% oder größer erreicht. Effiziente Vorrichtungen auf kristalliner Basis, insbesondere mit großer Oberfläche, sind jedoch aufgrund der Probleme, die der Herstellung von großen Kristallen innewohnen, ohne beträchtliche Effizienz-abbauende Defekte schwierig und teuer herzustellen. Andererseits leiden hocheffiziente Vorrichtungen aus amorphem Silizium immer noch an Stabilitätsproblemen. Gegenwärtig kommerziell erhältliche Elemente aus amorphem Silizium weisen stabilisierte Effizienzen zwischen 4 und 8% auf. Frühere Anstrengungen sind auf die Verwendung von organischen Fotoelementen gerichtet worden, um akzeptable fotovoltaische Umwandlungseffizienzen mit ökonomischen Herstellungskosten zu erreichen.
Organische Fotoelemente weisen viele potenzielle Vorteile im Vergleich zu traditionellen Vorrichtungen auf Silizium-Basis auf. Organische Fotoelemente sind leichtgewichtig, ökonomisch bei der Materialverwendung und können auf billigen Substraten, wie beispielsweise flexiblen Kunststofffolien, abgeschieden werden. Organische fotovoltaische Vorrichtungen weisen jedoch typischerweise eine relativ niedrige Quantenausbeute (das Verhältnis von Photonen, die auf erzeugten Trägerpaaren absorbiert werden, oder elektromagnetische Strahlung zu Elektrizitätsumwandlungseffizienz) auf, die in der Größenordnung von 5% oder weniger liegt. Verschiedene Zugänge zur Erhöhung der Effizienz sind gezeigt worden, einschließlich der Verwendung von dotierten organischen Einkristallen, konjugierten Polymerblends und der Verwendung von Materialien mit erhöhter Exzitondiffusionslänge.
Es verbleibt ein Bedürfnis in dem Fachgebiet zur Verbesserung der fotoelektrischen Umwandlungseffizienz von organischen Fotoelementen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine allgemeine Aufgabe der Erfindung ist, ein Fotoelement mit verbesserter fotoelektrischer Umwandlungseffizienz bereitzustellen. Schließlich stellt die Erfindung ein Fotoelement bereit, das fähig ist, mit einer hohen Fotostromdichte zu arbeiten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fotoelement bereitgestellt, das eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine fotoaktive Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode und eine polare organische Schicht zwischen der fotoaktiven Schicht und mindestens einer der ersten und zweiten Elektrode umfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Fotoelement bereitgestellt, das eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine fotoaktive Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode und eine organische Schicht zwischen der fotoaktiven Schicht und mindestens einer der ersten und zweiten Elektrode umfasst, worin die organische Schicht eine der fotoaktiven Schicht gegenüberliegende Oberfläche umfasst, die eine polare Funktionalität besitzt, die in Richtung zu mindestens einer der Elektroden gerichtet ist.
Eine detaillierte Beschreibung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann durch Lesen der anschließenden detaillierten Beschreibung und Beispiele unter Bezugnahme vollständiger verstanden werden, die auf die begleitenden Zeichnungen gemacht wird, worin:
1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Fotoelements ist.

10: Substrat
20: untere Elektrode
30: Glättungsschicht
40: fotoaktive Schicht
50: polare organische Schicht
60: obere Elektrode

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung ist die bestbeabsichtigte Weise zur Ausführung der Erfindung. Diese Beschreibung ist zum Zweck der Veranschaulichung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung gemacht und sollte nicht in einem einschränkenden Sinn aufgefasst werden. Der Schutzumfang der Erfindung ist am besten durch Bezugnahme auf die anhängenden Ansprüche bestimmt.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die ein schematischer Querschnitt ist, der ein Fotoelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Das Fotoelement der Erfindung zeichnet sich durch ein polares organisches Material 50 aus, das zwischen einer fotoaktiven Schicht 40 und mindestens einer der Elektroden 20, 60 liegt. Es wurde festgestellt, dass die Gegenwart des polaren Materials die Fotostromdichte um so viel wie 50% signifikant erhöhen wird. Obwohl der detaillierte Mechanismus noch nicht ermittelt ist, wird angenommen, dass sie zumindest teilweise durch den Grenzflächendipol verursacht wird, der durch das polare Material erzeugt wird. Es wird angenommen, dass der Grenzflächendipol den Transport des Ladungsträgers erleichtert, was die Fotostromdichte folglich erhöht.
Jede Komponente, die das Fotoelement der Erfindung aufbaut, wird nun detaillierter beschrieben. In dieser Beschreibung bedeuten Ausdrücke, wie beispielsweise „über dem Substrat liegend", "über der Schicht", oder „auf dem Film" nur eine relative Positionsbeziehung in Bezug auf die Oberfläche der Basisschicht, ungeachtet von dem Vorhandensein von Zwischenschichten. Dementsprechend sollen diese Ausdrücke nicht nur den direkten Kontakt von Schichten anzeigen, sondern ebenfalls einen Nichtkontaktzustand von einer oder mehreren geschichteten Schichten bedeuten.
Wie in 1 gezeigt, wird das Fotoelement von einem geeigneten Substrat 10, wie beispielsweise ein Glas, Kunststoff oder Metall, getragen oder auf ihm abgeschieden. Das Substrat 10 kann ein starrer Träger, wie zum Beispiel, Glas oder Quarz oder dergleichen, sein. Alternativ kann das Substrat 10 aus einem mechanisch flexiblen Material, wie beispielsweise einem flexiblen Polymer, gebildet sein. Beispiele von Polymeren, die verwendet werden können, um ein flexibles Substrat zu bilden, schließen Polyethylennaphthalate (PEN), Polyethylenterephthalate (PET), Polyamide, Polymethylmethacrylat, Polycarbonat und/oder Polyurethane ein. Flexible Substrate können kontinuierliche Herstellungsprozesse, wie beispielsweise Beschichtung auf Bahnbasis und Laminierung, erleichtern. Nicht nur isolierende Substrate, sondern ebenfalls leitfähige Substrate aus Metallen, wie beispielsweise Titan, Aluminium, Kupfer und Nickel, können eingesetzt werden. Die Dicke des Substrats 10 kann wie gewünscht variieren.
Eine untere Elektrode 20 ist auf einer Oberfläche des Substrats 10 angeordnet. In bevorzugten Ausführungsformen ist die untere Elektrode 20 transparent, so dass Strahlung durch sie zu der fotoaktiven Schicht 40 passieren kann. Beispiele von transparenten Materialien, die zur Bildung solch einer Elektrode geeignet sind, schließen bestimmte Metalloxide, typischerweise Indiumzinnoxid (ITO), Zinnoxid und ein Fluor-dotiertes Zinnoxid ein, obwohl andere Metalloxide und dotierte Metalloxide verwendet werden können. Die untere Elektrode 20 kann durch die Verwendung von konventionellen Verfahren, wie beispielsweise Aufdampfen oder Sputtern, gebildet werden. Die Dicke der unteren Elektrode kann, zum Beispiel, zwischen etwa 50 nm und 500 nm liegen. Die untere Elektrode 20 weist im Allgemeinen eine vergleichsweise raue Oberflächenstruktur auf, so dass sie bevorzugt mit einer Glättungsschicht 30 bedeckt ist, die aus einem Polymer hergestellt ist. Ein beispielhaftes Material für diese Schicht umfasst einen Film aus Polyethylendioxythiophen:Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS), obwohl andere Materialien verwendet werden können. Die PEDOT:PSS-Schicht kann gespincoatet sein, um die untere Elektrode 20 einzuebnen, deren raue Oberfläche anderenfalls zu Kurzschlüssen führen könnte. Die Glättungsschicht 30 kann eine einstellbare Dicke aufweisen, die von etwa 10 nm bis etwa 100 nm, zum Beispiel, reicht. Zudem fungiert die PEDOT:PSS-Schicht ebenfalls als eine Lochinjektionsschicht (HIL), die die Lochinjektion in die Elektrode 20 unterstützt. Dementsprechend kann das PEDOT:PSS durch andere dotierte, leitfähige Polymere ersetzt sein, solange sie eine geeignete Arbeitsfunktion bereitstellen, die die Lochinjektion in die Elektrode 20 unterstützt.
Über der Glättungsschicht 30 ist eine fotoaktive Schicht 40 angeordnet, die aus mindestens zwei Komponenten, insbesondere einer konjugierten Polymerkomponente als ein Elektronendonor und einer Fullerenkomponente als ein Elektronenakzeptor, hergestellt ist. Beispiele von typischen konjugierten Polymeren schließen Derivate von Polyacetylen (PA), Polyisothianaphthen (PITN), Polythiophen (PT), Polypyrrol (PPr), Polyfluoren (PF), Poly(p-phenylen) (PPP) und Poly(phenylenvinylen) (PPV) ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele von Akzeptoren in Donor-/Akzeptor-Polymer-Mischungen schließen Poly(cyanophenylenvinylen), Fullerene, wie beispielsweise C60 und seine funktionalen Derivate (wie beispielsweise PCBM) und organische Moleküle, organometallische Moleküle oder anorganische Nanopartikel (wie, zum Beispiel, CdTe, CdSe, CdS, CIS) ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Ein bevorzugtes Material für die fotoaktive Schicht 40 umfasst eine Mischung aus P3HT:PCBM (Poly(3-hexylthiophen):[6,6]-Phenyl-C₆₁-butyrsäuremethylester).
Die vorstehenden zwei Komponenten werden mit einem Lösungsmittel gemischt und als eine Lösung auf die Glättungsschicht 30 durch, zum Beispiel, Spincoating aufgebracht. Andere übliche Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise Sprühbeschichtung, Siebdruck und Tintenstrahldruck, können eingesetzt werden. Die fotoaktive Schicht kann eine Dicke von, zum Beispiel, 50 nm bis zu einigen μm in Abhängigkeit des Anwendungsverfahrens aufweisen. Zudem kann die fotoaktive Schicht 40 ebenfalls in zwei getrennten Schichten aufgebaut sein, bei denen der Donor von dem Akzeptor räumlich getrennt ist (z. B., PT/C60 oder PPV/C60).
Entsprechend einem wichtigen Merkmal der Erfindung wird vor Abscheidung einer oberen Elektrode (oder Gegenelektrode) 60 eine polare organische Schicht 50 auf der fotoaktiven Schicht 40 bereitgestellt. Die polare organische Schicht 50 ist bevorzugt aus polaren Polymeren hergestellt, die mindestens eine der folgenden polaren funktionellen Gruppen besitzen: Hydroxyl, Carbonyl, Carboxyl, Mercapto, Amino, Halo, Cyano, Alkoxy, Epoxy und Sulfonyl. Beispiele von geeigneten polaren Polymeren schließen Polycarbonat, Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Polyoxide, Polysulfide, Polysulfone, Polyamide, Polyester, Polyurethane, Polyimide, Poly(vinylacetat), Poly(vinylalkohol), Poly(vinylchlorid), Poly(vinylpyridin), Poly(vinylpyrrolidon), Cellulosen (einschließlich modifizierter Cellulosen), Copolymere davon, Kombinationen davon, und verschiedene Polyolefin-Copolymere, die relativ hohe Verhältnisse (> 50 Molprozent) eines polaren Comonomers enthalten, ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Am meisten bevorzugte polare Polymere sind jene, die eine hohe dielektrische Konstante (k) von über 3 aufweisen. In bevorzugten Ausführungsformen kann die polare organische Schicht zu mindestens einer 20% Erhöhung des Fotostroms führen, und in bevorzugteren Ausführungsformen kann sie zu einer so hohen wie einer 50% Erhöhung des Fotostroms führen, obwohl keine untere Grenze im allgemeinen auf die Verbesserung auferlegt wird.
Die polare organische Schicht 50 kann durch Spincoating einer Polymerlösung gebildet werden, die das vorstehende polare Polymer enthält. Andere übliche Beschichtungstechniken, wie beispielsweise Sprühbeschichtung, Siebdruck und Tintenstrahldruck, können eingesetzt werden. Es wird angenommen, dass, wenn das polare Polymer auf die fotoaktive Schicht 40 geschichtet wird, die eine nicht polare Oberfläche aufweist, die polaren Funktionalitäten des polaren Polymers vorwiegend an der gegenüberliegenden (d. h., oberen) Oberfläche liegen, wenn zu einem Film gebildet. Diese polaren Funktionalitäten sind in Richtung einer oberen Elektrode gerichtet, die anschließend gebildet werden wird, und stellen einen Grenzflächendipol dazwischen bereit. Es wird erwogen, dass der Grenzflächendipol die Beweglichkeit des Ladungsträgers verbessert und als ein Ergebnis die Fotostromdichte erhöht. Eine experimentelle Untersuchung zeigt, dass die Dicke der polaren organischen Schicht 50 eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der Fotostromdichte spielt. Die polare organische Schicht 50 wird bevorzugt zu einer Dicke von etwa 0,1–20 nm, bevorzugt unter 10 nm, abgeschieden. Andererseits kann der vorteilhafte Einfluss der polaren organischen Schicht aufgrund des spezifischen Widerstands der polaren organischen Schicht als ein Hauptteil verloren werden. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die polare organische Schicht 50 eine Oberflächenrauheit unter einem Mikroskop aufweisen kann.
Danach wird eine obere oder Gegenelektrode 60 auf der polaren organischen Schicht 50 gebildet, um ein Fotoelement zu vervollständigen. Die obere Elektrode 60 ist bevorzugt ein opakes Metall, wie beispielsweise Al, Ca/Al, Mg/Al, Cu oder Au. Typischerweise wird in dem Fachgebiet diese obere Elektrode 60 durch Verdampfung abgeschieden, obwohl andere Abscheidungsverfahren verwendet werden können. Die Dicke der oberen Elektrode 60 kann, zum Beispiel, zwischen etwa 50 nm und 500 nm liegen.
Obwohl der vereinfachte Querschnitt von 1 eine polare organische Schicht 50 zwischen der fotoaktiven Schicht 40 und der oberen Elektrode 60 zeigt, kann eine Ausführungsform der Erfindung durch Bereitstellung der polaren organischen Schicht 50 zwischen der fotoaktiven Schicht 40 und der unteren Elektrode 20 implementiert werden. Weiterhin können zwei oder mehrere polare organischen Schichten in dem Fotoelement bereitgestellt werden, so dass die fotoaktive Schicht 40 zwischen diese polaren organischen Schichten eingeschoben ist.
Die Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele beschrieben.
BEISPIEL 1
Ein ITO-Substrat wurde jeweils in Aceton und Isopropylalkohol mit Ultraschall beschallt, mit reinem Stickstoffgas trocken geblasen und schließlich über Nacht im Vakuum getrocknet. Danach wurde das ITO-Substrat einer UV/Ozon-Reinigung über 5 Minuten unterworfen, mit einem Film aus PEDOT:PSS gespincoatet, gefolgt von 1 Stunde Trocken bei 150°C. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Substrat mit einer 1 Gew.-% Lösung für eine fotoaktive Schicht (P3HT:PCBM = 1:1) gespincoatet. Das beschichtete Substrat wurde dann langsam getrocknet. Danach wurde das Substrat bei 140°C über 10 Minuten gehärtet und dann abgekühlt. Eine polare organische Schicht wurde bei 6000 Upm über 30 Sekunden unter Verwendung einer Polyvinylphenol-(PVP-)Lösung (0,01 Gew.-% in Methoxyethanol) gespincoatet. Schließlich wurden Kalzium und Aluminium nacheinander auf der polaren organischen Schicht durch Verdampfung abgeschieden. Die Leistung des erhaltenen Fotoelements wurde bei 25°C bei 1000 W/m² und Luftmasse von 1,5 G von einem Solarsimulator gemessen, wobei die Ergebnisse in Tab. 1 gezeigt sind.
BEISPIEL 2
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die polare organische Schicht bei 4000 Upm über 30 Sekunden gespincoatet wurde. Die Leistung des erhaltenen Fotoelements wurde gemessen, und die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgelistet.
BEISPIEL 3
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die polare organische Schicht bei 2000 Upm über 30 Sekunden gespincoatet wurde. Die Leistung des erhaltenen Fotoelements wurde gemessen, und die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgelistet.
VERGLEICHSBEISPIEL

Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass keine polare organische Schicht eingesetzt wurde. Die Leistung des erhaltenen Fotoelements wurde gemessen, und die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1

	Jsc (mA/cm²)	Voc (mV)	FF (%)	PCE (%)	Beschichtungsparameter der polaren organischen Schicht
Beispiel 1	16,7	0,582	55,8	5,42	6000 Upm/30 Sek.
Beispiel 2	13	0,585	56,1	4,26	4000 Upm/30 Sek.
Beispiel 3	11,4	0,588	61,8	4,14	2000 Upm/30 Sek.
Vgl.-Beispiel	11	0,553	50	3,05	-

*Jsc: Kurzschlussstromdichte
*Voc: Leerlaufspannung
*FF: Fülldichte
*PCE: Energieumwandlungseffizienz

Wie aus Tab. 1 gesehen werden kann, wurde die Fotostromdichte (Jsc) des Fotoelements aus Beispiel 1 drastisch um etwa 50% im Vergleich mit dem Gegenstück in Abwesenheit der polaren organischen Schicht (Vergleichsbeispiel) verbessert, und die Energieumwandlungseffizienz (PCE) wurde um nahezu 80% erhöht. Es wird erwartet, dass die Dicke des polaren Polymers mit ansteigender Drehgeschwindigkeit abnehmend ist. Es wird zur Kenntnis genommen, dass die Verbesserung bei der Fotostromdichte mit ansteigender Dicke der polaren organischen Schicht verringert wurde.
BEISPIEL 4
Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die polare organische Schicht bei 1000 Upm über 30 Sekunden gespincoatet wurde.
ADHÄSIONSTEST
Die Proben aus Beispiel 4 und dem Vergleichsbeispiel wurden auf ihre Adhäsion unter Verwendung eines Bandtests bewertet. Ein Scotch Brand 3M Band wurde auf die Proben aufgebracht und dann schnell abgezogen. Die Menge an Aluminiumelektrode, die auf dem Substrat verbleibt, gibt eine relative Adhäsionskraft bzw. Einbindefestigkeit an. Es wurde festgestellt, dass die Probe aus Beispiel 4 unter dem Bandtest intakt war, während etwa 83% an Aluminiumselektrode aus dem Vergleichsbeispiel abgezogen wurde. Diese bemerkenswerte Erhöhung bei der Adhäsion der Elektrode kann dem Grenzflächendipol zugeschrieben werden, der durch polare Funktionalität der polaren organischen Schicht erzeugt wird.
Während die Erfindung beispielhaft und in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, sollte verstanden sein, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen (wie sie den Fachleuten klar sein werden) abzudecken. Dem Schutzumfang der anhängenden Ansprüche sollte deshalb die breiteste Interpretation gewährt werden, um alle solche Modifikationen und ähnliche Anordnungen zu umfassen.

Claims

Fotoelement, umfassend: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine fotoaktive Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode; und eine polare organische Schicht zwischen der fotoaktiven Schicht und mindestens einer der ersten und zweiten Elektrode.
Fotoelement gemäß Anspruch 1, bei dem die polare organische Schicht ein polares Polymer umfasst.
Fotoelement gemäß Anspruch 1, bei dem die polare organische Schicht eine hohe dielektrische Konstante (k) von über 3 aufweist.
Fotoelement gemäß Anspruch 1, bei dem die polare organische Schicht eine Dicke unter 10 nm aufweist.
Fotoelement gemäß Anspruch 1, das eine Fotostromdichte aufweist, die mindestens 20% höher ist als die eines Gegenstücks in Abwesenheit der polaren organischen Schicht.
Fotoelement gemäß Anspruch 1, das eine Fotostromdichte aufweist, die etwa 50% höher ist als die eines Gegenstücks in Abwesenheit der polaren organischen Schicht.
Fotoelement gemäß Anspruch 1, das weiterhin eine zusätzliche polare organische Schicht umfasst, so dass die fotoaktive Schicht zwischen der polaren organischen Schicht und der zusätzlichen polaren organischen Schicht eingeschoben ist.
Fotoelement, umfassend: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine fotoaktive Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode; und eine organische Schicht zwischen der fotoaktiven Schicht und mindestens einer der ersten und zweiten Elektrode, worin die organische Schicht eine der fotoaktiven Schicht gegenüberliegende Oberfläche umfasst, die eine polare Funktionalität besitzt, die in Richtung zu mindestens einer der Elektroden gerichtet ist.
Fotoelement gemäß Anspruch 8, bei dem die Oberfläche mindestens eine polare Gruppe aus Hydroxyl, Carbonyl, Carboxyl, Mercapto, Amino, Halo, Cyano, Alkoxy, Epoxy und Sulfonyl umfasst.
Fotoelement gemäß Anspruch 8, bei dem die Oberfläche, die eine polare Funktionalität besitzt, in Kontakt mit mindestens einer der Elektroden ist.
Fotoelement gemäß Anspruch 8, bei dem die organische Schicht ein polares Polymer umfasst.
Fotoelement gemäß Anspruch 8, bei dem die organische Schicht eine hohe dielektrische Konstante (k) von über 3 aufweist.
Fotoelement gemäß Anspruch 8, bei dem die organische Schicht eine Dicke unter 10 nm aufweist.
Fotoelement gemäß Anspruch 8, das eine Fotostromdichte aufweist, die mindestens 20% höher als die eines Gegenstücks in Abwesenheit der organischen Schicht ist.
Fotoelement gemäß Anspruch 8, das eine Fotostromdichte aufweist, die etwa 50% höher als die eines Gegenstücks in Abwesenheit der organischen Schicht ist.
Fotoelement gemäß Anspruch 9, das weiterhin eine zusätzliche organische Schicht umfasst, so dass die fotoaktive Schicht zwischen der organischen Schicht und der zusätzlichen organischen Schicht eingeschoben ist.