DE102007023208A1 - Polymersolarzelle und Verfahren zur Herstellung hierfür - Google Patents

Polymersolarzelle und Verfahren zur Herstellung hierfür Download PDF

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Chu-Jung Ko
Yi-Kai Lin
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Abstract

Es werden eine Polymersolarzelle sowie ein Verfahren zur Herstellung hierfür offenbart. Die Zelle umfasst ein Substrat, eine erste Elektrode, angeordnet auf dem Substrat, eine leitfähige Polymerschicht mit einem leitenden Polymer und einem Zusatzstoff, die sich auf der ersten Elektrode befindet, eine Halbleiterschicht über der leitenden Polymerschicht und eine zweite Elektrode über der Halbleiterschicht. Das Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle ist aufgebaut aus den nachfolgenden Schritten: Wachsenlassen einer ersten Elektrode auf dem Substrat; Mischen eines Zusatzstoffs und eines leitfähigen Polymers, um eine Mischung zu bilden; Abscheiden der Mischung auf der ersten Elektrode, um eine leitfähige Polymerschicht zu bilden; Abscheiden einer Halbleiterschicht auf der leitfähigen Polymerschicht und Aufdampfen einer zweiten Elektrode auf die Halbleiterschicht. Durch Zugeben von Zusatzstoff zum leitfähigen Polymer wird der Widerstand der leitfähigen Polymerschicht verringert und die Effizienz der Zelle verbessert.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Solarzelle und ein Verfahren zur Herstellung hierfür, insbesondere auf eine Polymersolarzelle und ein Verfahren zur Herstellung hierfür. Die Polymersolarzelle umfasst eine leitfähige Polymerschicht mit leitfähigem Polymer, wie 3,4-Polyethylendioxythiophen-Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS), genauso wie einen Zusatzstoff, wie Mannitol, der den Widerstand der leitfähigen Polymerschicht verringert und die Arbeitseffizienz der Solarzelle verbessert.
  • Früher war (Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Poly(styrolsulfonat)(PE-DOT:PSS) aufgrund guter thermischer Stabilität und hoher Leitfähigkeit das im breitesten Rahmen verwendete leitfähige Polymer. Darüber hinaus ist es im Bereich des sichtbaren Lichts transparent, so dass es für einige organische optoelektronische Komponenten eingesetzt wird. Etwa im Jahre 2000 wurden mehrere Wege gefunden, wodurch die Leitfähigkeit von PEDOT:PSS, das auf dem Markt erhältlich war, erhöht wurde. Beispielsweise können eine Änderung der chemischen Struktur, die Zugabe verschiedener organischer Lösungsmittel oder oberflächenaktiver Mittel und Dotierzusatz von „OH"-Gruppen sämtlich die Leitfähigkeit von PEDOT:PSS vergrößern [J. Huang et al. Adv. Funct. Mat. 15, 290 (2005)]. Umfangreiche Forschung wurde unternommen, um derartig hochleitendes PEDOT:PSS zu verwenden, um Indiumzinnoxid(ITO)-Glas zu ersetzen. Beispielsweise wurde 2002 von W. H. Kim et al. Glycerin zu PEDOT:PSS zugegeben, um ein leitfähiges Polymer mit geringem Widerstand und hoher Transparenz zu erhalten. Ein derartiges leitfähiges Polymer kann organische lichtemittierende Dioden (OLED), hergestellt aus ITO, ersetzen [W. H. Kim et al. Appl Phys. Lett. 80, 3844 (2002)]. Im selben Jahr gaben M. K. Fung et al. Glycerin zu PEDOT:PSS für allgemeine lichtemittierenden Polymer-Dioden zu, um PEDOT:PSS herzustellen, das höheren Stromfluss erlaubt. Die Effizienz der lichtemittierenden Polymer-Dioden wird von 1,3 cd/A auf 1,7 cd/A erhöht [M. K. Fung et al. Appl. Phys. Lett. 84, 1497 (2002)].
  • Für die Laboratorien, die organische Solarzellen mit einer Effizienz von nahezu 5% studieren, ist Professor A. J. Heeger von UC Santa Barbara repräsentativ. Ein Team, geführt von Professor A. J. Heeger, erreicht 5,1% Energieumwandlungseffizienz durch Nachhärten [W. Ma et al. Adv. Funct. Mater. 15, 1617 (2005)]. Eine derartige herausragende Forschung zielt auf eine organische Halbleiterschicht ab, ohne Berücksichtigung des wichtigen Faktors des Widerstands der leitfähigen Polymerschicht, die für Solarzellen wesentlich ist. Der Widerstand beeinflusst die Effizienz der gesamten Solarzelle. Daher verbessert die vorliegende Erfindung durch Verringerung des Widerstands von PEDOT:PSS die Energieumwandlungseffizienz der Solarenergiezelle.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Polymersolarzelle sowie ein Verfahren zur Herstellung hiervon bereitzustellen. Die Polymersolarzelle umfasst ein leitfähiges Polymer, wie PEDOT:PSS, genauso wie einen Zusatzstoff, wie Mannitol, der den Widerstand der leitfähigen Polymerschicht verringert.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Polymersolarzelle sowie ein Verfahren zur Herstellung hiervon bereitzustellen. Die Polymersolarzelle umfasst ein leitfähiges Polymer, wie PEDOT:PSS, genauso wie einen Zusatzstoff, wie Mannitol, um den Strom und die Umwandlungseffizienz der Solarzelle zu erhöhen.
  • Um die obigen Ziele zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung eine Polymersolarzelle und ein Verfahren zur Herstellung hierfür. Die Polymersolarzelle umfasst ein Substrat, eine erste Elektrode, angeordnet auf dem Substrat, eine leitfähige Polymerschicht mit einem leitfähigen Polymer sowie einem Zusatzstoff auf der ersten Elektrode, eine Halbleiterschicht über der leitfähigen Polymerschicht und eine zweite Elektrode über der Halbleiterschicht. Das Verfah ren zur Herstellung der Polymersolarzelle besteht aus den folgenden Schritten: Wachsen lassen einer ersten Elektrode auf einem Substrat; Mischen eines Zusatzstoffs und eines leitfähigen Polymers, um eine Mischung zu bilden; Abscheiden der Mischung auf der ersten Elektrode, um eine leitfähige Polymerschicht zu bilden; Abscheiden einer Halbleiterschicht auf der leitfähigen Polymerschicht und Aufdampfen einer zweiten Elektrode auf der Halbleiterschicht. Somit wird eine Polymersolarzelle erhalten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Struktur und die technischen Mittel, die von der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, um die obigen und andere Ziele zu erreichen, können anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der beigefügten Zeichnungen am besten verstanden werden, worin
  • 1 eine schematische Zeichnung einer erfindungsgemäßen Polymersolarzelle darstellt;
  • 2 eine schematische Zeichnung darstellt, die eine Halbleiterschicht der erfindungsgemäßen Polymersolarzelle zeigt;
  • 3 eine schematische Zeichnung darstellt, die eine Halbleiterschicht der erfindungsgemäßen Polymersolarzelle zeigt;
  • 4 eine schematische Zeichnung darstellt, die eine Halbleiterschicht der erfindungsgemäßen Polymersolarzelle zeigt;
  • 5 eine schematische Zeichnung darstellt, die eine Halbleiterschicht der erfindungsgemäßen Polymersolarzelle zeigt;
  • 6 ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Herstellungs der erfindungsgemäßen Polymersolarzelle darstellt;
  • 7 die chemische Struktur von PEDOT:PSS einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 8 die chemische Struktur von Mannitol einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 9 die chemische Struktur von P3HT einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 10 die chemische Struktur von PCBM einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 11 eine schematische Zeichnung darstellt, die eine Polymersolarzelle einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 12 eine Figur der Stromdichte gegen die Spannung darstellt, die eine Kurve einer Ausführungsform mit einer leitfähigen Polymerschicht, gebildet durch PEDOT:PSS mit 9 Gew.-% Mannitol, sowie eine Kurve einer Ausführungsform mit einer leitfähigen Polymerschicht, gebildet durch reines PE-DOT:PSS gemäß der vorliegenden Erfindung bei 100 mW/cm2 AM1,5G-Licht zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Mit Bezug auf 1 umfasst eine erfindungsgemäße Polymersolarzelle ein Substrat 1, eine erste Elektrode 2, angeordnet auf dem Substrat 1, eine leitfähige Polymerschicht 3 mit einem leitfähigen Polymer sowie einem Zusatzstoff, eine Halbleiterschicht 4 über der leitfähigen Polymerschicht 3 und eine zweite Elektrode 5 über der Halbleiterschicht 4. Der Zusatzstoff wird ausgewählt aus Mannitol, Sorbitol, N-Methylpyrolidon, Isopropanol, Dimethylsulfoxid, N,N-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, oberflächenaktiven Mitteln oder Kombinationen dieser.
  • Das Substrat 1 wird ausgewählt aus einem Glassubstrat, einem Polymerkunststoffsubstrat und einer elektronischen Schalttafel. Die elektronische Schalttafel ist ein Siliciumsubstrat, während das polymere Kunststoffsubstrat hergestellt wird aus Polyethylenterephtalat (PET) und Polycarbonat.
  • Die erste Elektrode 2 wird ausgewählt aus einer Gruppe transparenter Leiter oder halbtransparenter Leiter. Die Gruppe transparenter Leiter umfasst Indiumzinnoxid (ITO) und Indiumzinkoxid (IZO), während der halbtransparente Leiter einen Metallfilm darstellt, hergestellt aus Silber, Aluminium, Titan, Nickel, Kupfer, Gold oder Chrom.
  • Das leitfähige Polymer auf der leitfähigen Polymerschicht 3 wird ausgewählt aus einem der nachfolgenden: 3,4-Polyethylendioxythiophen-Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS), Polyanilin, Polypyrrol und Polyacetylen. Der Zusatzstoff ist ein oberflächenaktives Mittel wie Poly[oxyethylentridecylether].
  • Die Halbleiterschicht 4 ist eine Kombination einer Halbleiterschicht vom p-Typ 41 und einer Halbleiterschicht vom n-Typ 42, wie in 2 gezeigt. Die Halbleiterschicht 4 kann ebenfalls aus einer Pufferschicht 43, einer Halbleiterschicht vom p-Typ 41 und einer Halbleiterschicht vom n-Typ 42 oder einer gemischten Schicht des p-Typ-Halbleiters und des n-Typ-Halbleiters 44, wie in 4 gezeigt, aufgebaut sein. Oder die Halbleiterschicht 4 ist aufgebaut aus einer gemischten Schicht des p-Typ Halbleiters und des n-Typ-Halbleiters 44, einer Halbleiterschicht vom p-Typ 41 und einer Halbleiterschicht vom n-Typ 42, wie in 5 gezeigt. Die Halbleiterschicht vom p-Typ 41 wird hergestellt aus Polythiophen, Polyfluoren, Polyphenylenvinylen, Polythiophenderivaten, Polyfluorenderivaten, Polyphenylenvinylenderivaten, konjugierten Oligomeren oder kleinen Molekülen. Das Polythiophenderivat ist Poly(3-hexylthiophen)(P3HT). Das Polyfluorenderivat ist Poly(dioctylfluoren). Das Polyphenylenvinylenderivat ist Poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenvinylen]. Das konjugierte Oligomer ist Sexithiophen. Das kleine Molekül wird ausgewählt aus einem der nachfolgenden: Pentacen, Tetracen, Hexabenzkoronen, Phtalocyanin, Porphyrinen, Pentacenderivaten, Tetracenderivaten, Hexabenzkoronenderivaten, Phthalocyaninderivaten und Porphyrinderivaten.
  • Materialien zum Herstellen der Halbleiterschicht vom n-Typ 42 sind ausgewählt aus einem der Folgenden: C60, C60-Derivaten, C70, C70-Derivaten, Kohlenstoffnanoröhrchen, Derivaten von Kohlenstoffnanoröhrchen, 3,4,9,10-Perylen-(tetracarbonsäure-bis-benzimidazol, PTCBI), N,N'-Dimethyl-3,4,9,10-Perylentetracarbonsäurediimid (Me-PTCDI), Derivaten von 3,4,9,10-Perylen(tetracarbonsäure-bis-benzimidazol, PTCBI), Derivaten von N,N'-Dimethyl-3,4,9,10- Perylentetracarbonsäurediimid (Me-PTCDI), Polymere und Halbleiternanopartikel. Das C60-Derivat ist Phenyl-C61-buttersäuremethylester (PCBM) und das Polymer ist Poly(2,5,2',5'-tetrahexyloxy-7,8-dicyano-di-p-phenylenvinylen (CN-PPV) oder Poly(9,9'-dioctylfluoren-co-benzothiadiazol (F8BT). Die Kohlenstoffnanoröhrchen werden hergestellt aus mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen oder einzelwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen, während der Durchmesser des Querschnitts des Kohlenstoffnartoröhrchens weniger als 100 nm beträgt. Der Halbleiternanopartikel wird hergestellt aus Titanoxid, Cadmiumselenid oder Cadmiumsulfid.
  • Die zweite Elektrode 5 kann eine Einzelschichtstruktur oder eine Doppelschichtstruktur sein. Die Einzelschichtstruktur wird hergestellt aus Magnesiumgoldlegierung, während die Doppelschichtstruktur hergestellt wird aus Lithiumfluorid (LiF/Al), oder Calcium/Aluminium (Ca/Al). Das Muster bzw. Design der ersten Elektrode 2 kann dasselbe oder verschieden sein von demjenigen der leitfähigen Polymerschicht 3. Das Muster der ersten Elektrode 2 ist eine netzartige oder eine andere Struktur.
  • Der Zusatzstoff ist Mainitol und das leitfähige Polymer ist PEDOT:PSS. Das Gewichtsverhältnis Mannitol/(PEDOT:PSS) reicht von 1:99 bis 9:91, wobei 9:91 bevorzugt ist. Die Halbleiterschicht ist eine Mischungsschicht aus P3HT und PCBM. Das Gewichtsverhältnis von P3HT zu PCBM liegt zwischen 1~1,25, während 1 bevorzugt ist. Die zweite Elektrode umfasst eine Calciumschicht und eine Aluminiumschicht und die Calciumschicht wird auf der Halbleiterschicht abgeschieden, während die Aluminiumschicht eine Schutzschicht der Calciumschicht darstellt.
  • Mit Bezug auf 6 ist ein Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle aus den folgenden Schritten aufgebaut:
    S1 Wachsen lassen einer ersten Elektrode auf einem Substrat;
    S2 Mischen eines Zusatzstoffs mit einem leitfähigen Polymer, um eine Mischung zu bilden;
    S3 Abscheiden der Mischung auf der ersten Elektrode, um eine leitfähige Polymerschicht zu bilden;
    S4 Abscheiden einer Halbleiterschicht auf der leitfähigen Polymerschicht; und
    S5 Aufdampfen einer zweiten Elektrode auf der Halbleiterschicht, um eine Polymersolarzelle zu erhalten.
  • Gemäß Schritt S2 wird eine Mischung gebildet, wobei das Verfahren weiterhin einen ersten Erwärmungsschritt und einen Schritt des Abkühlens auf Raumtemperatur umfasst. Im ersten Erwärmungsschritt beträgt die bevorzugte Temperatur 140°C und die bevorzugte Zeit beträgt eine Stunde.
  • Nach dem Schritt S4, dem Abscheiden einer Halbleiterschicht auf der leitfähigen Polymerschicht, umfasst das Verfahren weiterhin einen Schritt des Verflüchtigens des Lösungsmittels und dieser Schritt beansprucht 5 Minuten bis 30 Stunden, während 10 Stunden bevorzugt sind. Nach dem Schritt des Verflüchtigens des Lösungsmittels umfasst das Verfahren weiterhin einen zweiten Erwärmungsschritt, wobei die bevorzugte Temperatur dieses Schritts größer als 100°C ist und die bevorzugte Zeit 15 Minuten beträgt.
  • In Schritt S2 des Mischens eines Zusatzstoffs mit einem leitfähigen Polymer, um eine Mischung zu bilden, ist der Zusatzstoff Mannitol und das leitfähige Polymer ist PEDOT:PSS. Das Gewichtsverhältnis von Mannitol zu PEDOT:PSS reicht von 1:99 bis 9:91, während das Gewichtsverhältnis bevorzugt 9:91 beträgt.
  • In Schritt S3, dem Abscheiden der Mischung auf der ersten Elektrode, um eine leitfähige Polymerschicht zu bilden, besteht die Art und Weise der Abscheidung aus Rotationsbeschichten („spin coating"), Tauchbeschichten, Gießen („drop casting"), Rakelbeschichten, Tintenstrahldruck, Siebdruck oder anderen.
  • In Schritt S4, dem Abscheiden einer Halbleiterschicht auf der leitfähigen Polymerschicht, ist die Halbleiterschicht eine Mischung von P3HT und PCBM, wobei das Gewichtsverhältnis von P3HT zu PCBM 1 bis 1,25 beträgt und das bevorzugte Verhältnis 1 ist.
  • In Schritt S5, dem Aufdampfen einer zweiten Elektrode auf die Halbleiterschicht, um eine Polymersolarzelle zu erhalten, umfasst die zweite Elektrode eine Calciumschicht und eine Aluminiumschicht, und die Calciumschicht wird auf der Halbleiterschicht abgeschieden, wobei die Aluminiumschicht eine Schutzschicht der Calciumschicht darstellt.
  • Eine Ausführungsform
  • Zu Beginn gibt man Mannitol (die chemische Struktur ist in 8 gezeigt) zu PEDOT:PSS (die chemische Struktur ist in 7 gezeigt), wobei das Gewichtsverhältnis von PEDOT:PSS zu Mannitol 9:91 beträgt, das als Material für eine leitfähige Polymerschicht fungiert. Die Halbleiterschicht wird aus einer Mischung von P3HT (die chemische Struktur ist in 9 gezeigt) und PCBM (die chemische Struktur ist in 10 gezeigt) hergestellt, wobei das Gewichtsverhältnis von P3HT zu PCBM 1:1 beträgt.
  • Ein Indiumzinnoxidfilm 120 wird auf einem Substrat 110 wachsen gelassen. Dann wird eine leitfähige Polymerschicht 130 auf dem Indiumzinnoxidfilm 120 beschichtet. In dieser Ausführungsform wird die leitfähige Polymerschicht 130 aus PEDOT:PSS, zu dem Mannitol zugegeben wird, hergestellt. Dann wird der gesamte Film bei einer Temperatur von 140°C für eine Stunde erhitzt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Eine Halbleiterschicht 140 wird auf der leitfähigen Polymerschicht 130 abgeschieden: Das Material für die Halbleiterschicht 140 ist eine Mischung von P3HT und PCBM. Nach Abscheiden durch Rotationsbeschichten („spin coating") wird das Substrat für 10 Stunden in einen geschlossenen Inkubator gelegt, um das Lösungsmittel langsam abzudampfen. Als nächstes wird das Substrat wieder bei einer Temperatur von 110°C für 15 Minuten erhitzt. Dann wird das Substrat zu einem Aufdampfsystem zum Beschichten mit einer Calciumschicht 150 durch Aufdampfen überführt. Zum Schutz der Calciumschicht 150 wird als nächstes eine Aluminiumschicht 160 weiterhin durch Aufdampfen hierauf beschichtet. Somit wird eine Polymersolarzelle der vorliegenden Erfindung, wie in 11 gezeigt, erhalten.
  • Mit Bezug auf 12 ist eine Strom-gegen-Spannungs-Figur einer Ausführungsform bei 100 mW/cm2 AM1,5G-Licht offenbart. Wenn reines PE-DOT:PSS verwendet wird, beträgt die Leerlaufspannung 0,60 V, der Kurzschlussstrom beträgt 16,0 mA/cm2 und der Füllfaktor beträgt 0,64. Nach Standardspektralkorrektur beträgt die erhaltene Energieumwandlung 4,6%. Nachdem zum PEDOT:PSS Mannitol zugegeben wurde, beträgt die Leerlauflaufspannung 0,60 V, der Kurzschlussstrom beträgt 16,0 mA/cm2 und der Füllfaktor beträgt 0,64, wobei die Energieumwandlung auf 5,4% erhöht wird.
  • Aus den obigen Ergebnissen ist offensichtlich, dass die Umwandlungseffizienz der Komponente um nahezu 20% erhöht wird. Für Solarzellen ist dies ein großer Fortschritt. Somit ist ein derartiger Weg einsetzbar, um die Effizienz des Bauelements zu erhöhen. Darüberhinaus ist die Umwandlungseffizienz dieses Verfahrens höher als diejenige von anderen Verfahren in anderen Artikeln. Dies zeigt die Bedeutung der vorliegenden Erfindung.
  • Zusammenfassend liefert eine Polymersolarzelle und ein Verfahren zur Herstellung hierfür gemäß der vorliegenden Erfindung eine Solarzelle mit einer leitfähigen Polymerschicht, aufgebaut aus leitfähigem Polymer, wie PE-DOT:PSS, und einem Zusatzstoff, wie Mannitol, der den Gesamtwiderstand der Solarzelle reduziert und den elektrischen Strom und die Umwandlungseffizienz der Solarzelle erhöht.
  • Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann im Stand der Technik ohne weiteres klar werden. Daher ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die spezifischen Einzelheiten und repräsentativen Vorrichtungen, die gezeigt und hier beschrieben sind, begrenzt. Demgemäß können verschiedene Modifikationen gemacht werden, ohne vom Gedanken oder Umfang des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzepts, wie in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert, abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - J. Huang et al. Adv. Funct. Mat. 15, 290 (2005) [0002]
    • - W. H. Kim et al. Appl Phys. Lett. 80, 3844 (2002) [0002]
    • - M. K. Fung et al. Appl. Phys. Lett. 84, 1497 (2002) [0002]
    • - W. Ma et al. Adv. Funct. Mater. 15, 1617 (2005) [0003]

Claims (47)

  1. Polymersolarzelle, umfassend: ein Substrat; eine erste Elektrode, angeordnet auf dem Substrat; eine leitfähige Polymerschicht auf der ersten Elektrode und mit einem leitfähigen Polymer und einem Zusatzstoff, wobei der Zusatzstoff ausgewählt ist aus Mannitol, Sorbitol, N-Methylpyrrolidon, Isopropanol, Dimethylsulfoxid, N,N-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, oberflächenaktiven Mitteln oder Mischungen dieser; eine Halbleiterschicht über der leitfähigen Polymerschicht, und eine zweite Elektrode über der Halbleiterschicht.
  2. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin das Substrat ein Glassubstrat, ein polymeres Kunststoffsubstrat oder eine elektronische Schalttafel darstellt.
  3. Polymersolarzelle nach Anspruch 2, worin das polymere Kunststoffsubstrat hergestellt ist aus Polyethylenterephthalat (PET) und Polycarbonat.
  4. Polymersolarzelle nach Anspruch 2, worin die elektronische Schalttafel ein Siliciumsubstrat darstellt.
  5. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin die erste Elektrode aus einem transparenten Leiter oder einem halbtransparenten Leiter hergestellt ist.
  6. Polymersolarzelle nach Anspruch 5, worin der transparente Leiter Indiumzinnoxid (ITO) oder Indiumzinkoxid (IZO) darstellt.
  7. Polymersolarzelle nach Anspruch 5, worin der halbtransparente Leiter einen Metallfilm darstellt, hergestellt aus Silber, Aluminium, Titan, Nickel, Kupfer, Gold oder Chrom.
  8. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin das leitfähige Polymer 3,4-Polyethylendioxythiophen-Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS), Polyanilin, Polypyrrol oder Polyacetylen darstellt.
  9. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin das oberflächenaktive Mittel Poly[oxyethylentridecylether] darstellt.
  10. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin die Halbleiterschicht eine Kombination einer Halbleiterschicht vom p-Typ und einer Halbleiterschicht vom n-Typ, einer Pufferschicht zusammen mit einer Halbleiterschicht vom p-Typ und einer Halbleiterschicht vom n-Typ, eine Mischungsschicht der Halbleiterschicht vom p-Typ und der Halbleiterschicht vom n-Typ oder eine Mischungsschicht der Halbleiterschicht vom p-Typ und der Halbleiterschicht vom n-Typ zusammen mit einer Kombination einer Halbleiterschicht vom p-Typ und einer Halbleiterschicht vom n-Typ darstellt.
  11. Polymersolarzelle nach Anspruch 10, worin die Halbleiterschicht vom p-Typ hergestellt ist aus Polythiophen, Polyfluoren, Polyphenylenvinylen, Polythiophenderivaten, Polyfluorenderivaten, Polyphenylenvinylenderivaten, konjugierten Oligomeren oder kleinen Molekülen.
  12. Polymersolarzelle nach Anspruch 11, worin das Polythiophenderivat Poly(3-hexylthiophen) ist, das Polyfluorenderivat Poly(dioctylfluoren) ist und das Polyphenylenvinylenderivat Poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenvinylen] ist.
  13. Polymersolarzelle nach Anspruch 11, worin das konjugierte Oligomer Sexithiophen darstellt.
  14. Polymersolarzelle nach Anspruch 11, worin das kleine Molekül ausgewählt ist aus einem der nachfolgenden: Pentacen, Tetracen, Hexabenzkoronen, Phthalocyanin, Porphyrinen, Pentacenderivaten, Tetracenderivaten, Hexabenzkoronenderivaten, Phthalocyaninderivaten und Porphyrinderivaten.
  15. Polymersolarzelle nach Anspruch 10, worin die Halbleiterschicht vom n-Typ hergestellt ist aus C60, C60-Derivaten, C70, C70-Derivaten, Kohlenstoffnanoröhrchen, Derivaten von Kohlenstoffnanoröhrchen, 3,4,9,10-Perylen(tetracarbonsäure-bis-benzimidazol, PTCBI), N,N'-Dimethyl-3,4,9,10-perylentetracarbonsäurediimid (Me-PTCDI, Derivaten von 3,4,9,10-Perylen(tetracarbonsäure-bis-benzimidazol, PTCBI), Derivaten von N,N'-Dimethyl-3,4,9,10-perylentetracarbonsäurediimid (Me-PTCDI), Polymeren und Halbleiternanopartikeln.
  16. Polymersolarzelle nach Anspruch 15, worin die Kohlenstoffnanoröhrchen mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen oder einwandige Kohlenstoffnanoröhrchen darstellen.
  17. Polymersolarzelle nach Anspruch 16, worin der Durchmesser des Querschnitts der Kohlenstoffnanoröhrchen weniger als 100 nm beträgt, wobei die Halbleiternanopartikel hergestellt sind aus Titanoxid, Cadmiumselenid oder Cadmiumsulfid.
  18. Polymersolarzelle nach Anspruch 15, worin das C60-Derivat Phenyl-C61-buttersäuremetylester(PCBM) darstellt.
  19. Polymersolarzelle nach Anspruch 15, worin das Polymer Poly(2,5,2',5'-tetrahexyloxy-7,8'-dicyano-di-p-phenylenvinylen (CN-PPV)) oder Poly(9,9'-dioctylfluoren-co-benzothiadiazol (F8BT)) darstellt.
  20. Polymersolarzelle nach Anspruch 15, worin der Halbleiternanopartikel hergestellt ist aus Titanoxid, Cadmiumselenid oder Cadmiumsulfid.
  21. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin die zweite Elektrode eine Einzelschichtstruktur oder eine Doppelschichtstruktur darstellt.
  22. Polymersolarzelle nach Anspruch 21, worin die Einzelschichtstruktur aus einer Magnesiumgoldlegierung hergestellt ist.
  23. Polymersolarzelle nach Anspruch 21, worin die Doppelschichtstruktur aus Lithiumfluorid (LiF/Al) oder Calcium/Aluminium (Ca/Al) hergestellt ist.
  24. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin das Muster oder Design der ersten Elektrode dasselbe der leitfähigen Polymerschicht oder davon verschieden ist.
  25. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin der Zusatzstoff Mannitol ist und das leitfähige Polymer PEDOT:PSS ist, wobei die zweite Elektrode eine Calciumschicht und eine Aluminiumschicht umfasst, und die Calciumschicht auf der Halbleiterschicht abgeschieden wird, wobei die Aluminiumschicht eine Schutzschicht der Calciumschicht darstellt.
  26. Polymersolarzelle nach Anspruch 25, worin das Gewichtsverhältnis von Mannitol zu PEDOT:PSS von 1:99 bis 9:91 reicht.
  27. Polymersolarzelle nach Anspruch 26, worin das bevorzugte Gewichtsverhältnis von Mannitol/(PEDOT:PSS) 9:91 beträgt.
  28. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin die Halbleiterschicht eine Mischungsschicht aus Poly(3-hexylthiophen)(P3HT) und Phenyl-C61-buttersäuremethylester (PCBM) darstellt.
  29. Polymersolarzelle nach Anspruch 28, worin das Gewichtsverhältnis von P3HT zu PCBM zwischen 1~1,25 beträgt.
  30. Polymersolarzelle nach Anspruch 29, worin das bevorzugte Gewichtsverhältnis von P3HT zu PCBM 1 beträgt.
  31. Polymersolarzelle nach Anspruch 1, worin die zweite Elektrode eine Calciumschicht und eine Aluminiumschicht aufweist, wobei die Calciumschicht auf der Halbleiterschicht abgeschieden wird, und die Aluminiumschicht eine Schutzschicht der Calciumschicht darstellt.
  32. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle, umfassend die Schritte: Wachsen lassen einer ersten Elektrode auf einem Substrat; Mischen eines Zusatzstoffs mit einem leitfähigen Polymer, um eine Mischung zu bilden; Abscheiden der Mischung auf der ersten Elektrode, um eine leitfähige Polymerschicht zu bilden; Abscheiden einer Halbleiterschicht auf der Halbleiterpolymerschicht; und Aufdampfen einer zweiten Elektrode auf die Halbleiterschicht, um eine Polymersolarzelle zu erhalten.
  33. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 32, worin nach dem Schritt des Mischens eines Zusatzstoffs mit einem leitfähigen Polymer, um eine Mischung zu bilden, das Verfahren weiterhin einen ersten Erwärmungsschritt und einen Schritt des Abkühlens auf Raumtemperatur umfasst.
  34. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 33, worin die Erwärmungstemperatur im ersten Erwärmungsschritt von 100 bis 200°C reicht und die Erwärmungszeit 5 Minuten bis 3 Stunden beträgt.
  35. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 34, worin im ersten Erwärmungsschritt die bevorzugte Erwärmungstemperatur 140°C beträgt und die bevorzugte Erwärmungszeit eine Stunde ist.
  36. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 32, worin nach dem Schritt des Abscheidens einer Halbleiterschicht auf der leitfähigen Polymerschicht das Verfahren weiterhin einen Schritt des Verflüchtigens des Lösungsmittels umfasst.
  37. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 36, worin der Schritt des Verflüchtigens des Lösungsmittels 5 Minuten bis 30 Stunden beansprucht.
  38. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 37, worin die bevorzugte Zeit zum Verflüchtigen des Lösungsmittels 10 Stunden beträgt.
  39. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 36, worin nach dem Schritt des Verflüchtigens des Lösungsmittels das Verfahren weiterhin einen zweiten Erwärmungsschritt umfasst.
  40. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 39, worin die Temperatur des zweiten Erwärmungsschritts von 70 bis 200°C reicht und die Zeit des zweiten Erwärmungsschritts 0 Minuten bis 10 Stunden beträgt.
  41. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 40, worin die bevorzugte Temperatur des zweiten Erwärmungsschritts über 100°C liegt und die bevorzugte Zeit des zweiten Erwärmungsschritts 15 Minuten beträgt.
  42. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 32, worin der Zusatzstoff ausgewählt ist aus Mannitol, Sorbitol, N-Methylpyrrolidon, Isopropanol, Dimethylsulfoxid, N,N-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, oberflächenaktiven Mitteln oder Mischungen dieser, wobei das leitfähige Polymer PEDOT:PSS ist.
  43. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 42, worin das bevorzugte Gewichtsverhältnis von Mannitol zu PEDOT:PSS 9:91 beträgt.
  44. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 32, worin die Halbleiterschicht eine Mischungsschicht aus Poly(3-hexylthiophen) (P3HT) und Phenyl-C61-buttersäuremethylester (PCBM) darstellt.
  45. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 44, worin das bevorzugte Gewichtsverhältnis von P3HT zu PCBM 1:1 beträgt.
  46. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 32, worin im Schritt des Aufdampfens einer zweiten Elektrode auf die Halbleiterschicht, um eine Polymersolarzelle zu erhalten, die zweite Elektrode eine Calciumschicht und eine Aluminiumschicht umfasst, wobei die Calciumschicht auf der Halbleiterschicht abgeschieden wird, und die Aluminiumschicht eine Schutzschicht der Calciumschicht darstellt.
  47. Verfahren zur Herstellung der Polymersolarzelle nach Anspruch 32, worin im Schritt des Abscheidens der Mischung auf der ersten Elektrode, um eine leitfähige Polymerschicht zu bilden, der Weg des Abscheidens Rotationsbeschichten („spin coating"), Tauchbeschichten, Gießen („drop casting"), Rakelbeschichten, Tintenstrahldruck oder Siebdruck darstellt.
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