DE19854938A1 - Bauelement - Google Patents

Bauelement

Info

Publication number
DE19854938A1
DE19854938A1 DE19854938A DE19854938A DE19854938A1 DE 19854938 A1 DE19854938 A1 DE 19854938A1 DE 19854938 A DE19854938 A DE 19854938A DE 19854938 A DE19854938 A DE 19854938A DE 19854938 A1 DE19854938 A1 DE 19854938A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
component according
substance
intermediate layer
essentially
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19854938A
Other languages
English (en)
Inventor
Joern Rostalski
Dieter Meissner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MEISSNER, DIETER, PROF.DR., 21514 BUECHEN, DE
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority to DE19854938A priority Critical patent/DE19854938A1/de
Priority to DE19905694A priority patent/DE19905694A1/de
Priority to PCT/DE1999/003759 priority patent/WO2000033396A1/de
Priority to US09/856,875 priority patent/US6559375B1/en
Priority to EP99962081A priority patent/EP1138090A1/de
Priority to JP2000585948A priority patent/JP4467805B2/ja
Publication of DE19854938A1 publication Critical patent/DE19854938A1/de
Priority to HK02102533.8A priority patent/HK1042589A1/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/151—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H10K30/35—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains comprising inorganic nanostructures, e.g. CdSe nanoparticles
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/331—Nanoparticles used in non-emissive layers, e.g. in packaging layer
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/311—Phthalocyanine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/621—Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit einer ersten Schicht (30), die im wesentlichen aus einem ersten Material besteht, einer zweiten Schicht (60), die im wesentlichen aus einem zweiten Material besteht und wenigstens einer zwischen der ersten Schicht (30) und der zweiten Schicht (60) befindlichen Zwischenschicht (40, 50). DOLLAR A Erfindungsgemäß ist dieses Bauelement so gestaltet, daß die zwischenschicht (40, 50) das erste Material und/oder das zweite Material enthält und daß in der Zwischenschicht (40, 50) mindestens ein Stoff kollodial gelöst ist und daß der Stoff eine andere Leitfähigkeit aufweist als das erste Material oder das zweite Material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit einer ersten Schicht, die im wesentlichen aus einem ersten Material besteht, einer zweiten Schicht, die im wesentlichen aus einem zweiten Material besteht und wenigstens einer zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht befindlichen Zwischenschicht.
Ein gattungsgemäßes Bauelement ist aus der US-PS 5 698 048 bekannt. Hierbei befindet sich zwischen den beiden Schichten eine Zwischenschicht, die ein Polymer, nicht jedoch eines der beiden Materialien der Schichten enthält.
Aus der US-PS 5 454 880 ist eine Diode bekannt, bei der eine Schicht aus einem Polymer und eine weitere, Fullerene enthaltende Schicht benachbart zueinander liegen. Hierbei ist das Polymer so gestaltet, daß es als Donator wirkt, während die Fullerene als Akzeptoren für Ladungsträger wirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Bauelement zu schaffen, welches für eine Aussendung und/oder einen Empfang von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist.
Insbesondere soll durch die Erfindung eine Solarzelle mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein gattungsgemäßes Bauelement so ausgestaltet wird, daß die Zwischenschicht das erste Material und/oder das zweite Material enthält und daß in der Zwischenschicht mindestens ein Stoff kollodial gelöst ist und daß der Stoff eine andere Leitfähigkeit aufweist als das erste Material oder das zweite Material.
Die Erfindung sieht also vor, ein Bauelement zu schaffen, das wenigstens zwei Schichten aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten und wenigstens einer zwischen ihnen befindlichen Zwischenschicht aufweist. Die Zwischenschicht enthält hierbei wenigstens eines der beiden Materialien und einen kolloidal gelösten Stoff. Kolloidal gelöst bedeutet hier, daß der Stoff aus Teilchen besteht oder diese durch chemische Reaktion oder Agglomeration bildet und daß diese Teilchen sich in dem Material befinden. Die Teilchen weisen vorzugsweise eine Größe von 1 nm bis 1 µm auf. Vorzugsweise befinden sich die Teilchen dabei so in dem Material, daß sie ein Netzwerk bilden über das Ladungsträger fließen können, beispielsweise in einem Perkolationsmechanismus. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht notwendig, daß Ladungsträger in dem Material fließen können. Der kolloidal gelöste Stoff weist eine Leitfähigkeit auf, die sowohl von der Leitfähigkeit des ersten Materials als auch von der Leitfähigkeit des zweiten Materials verschieden ist. Hierbei kommt es weniger auf eine absolute Höhe der Leitfähigkeit an als vielmehr auf die Art, wie Ladungsträger transportiert werden.
Eine erste zweckmäßige Ausführungsform des Bauelementes zeichnet sich dadurch aus, daß es genau eine Zwischenschicht enthält. Die Zwischenschicht besteht hierbei beispielsweise aus dem ersten Material und darin gelöstem Stoff oder aus dem zweiten Material und darin gelöstem Stoff oder aus einer Mischung oder Verbindung des ersten Materials mit dem zweiten Material und darin gelöstem Stoff.
Eine andere, gleichfalls vorteilhafte Ausführungsform des Bauelementes zeichnet sich dadurch aus, daß sich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine erste Zwischenschicht und eine zweite Zwischenschicht befinden, daß die erste Zwischenschicht an der ersten Schicht anliegt und daß die zweite Zwischenschicht an der zweiten Schicht anliegt.
Die Zwischenschichten können sich beispielsweise dadurch unterscheiden, daß die erste Zwischenschicht im wesentlichen das erste Material und den darin kollodial gelösten Stoff enthält und daß die zweite Zwischenschicht im wesentlichen aus dem zweiten Material und dem darin kolloidal gelösten Stoff besteht.
Ferner ist es vorteilhaft, daß in der ersten Zwischenschicht ein erster Stoff kolloidal gelöst ist und daß in der zweiten Zwischenschicht ein zweiter Stoff kolloidal gelöst ist.
Eine erhöhte Stromausbeute beziehungsweise Strahlungsausbeute wird dadurch erzielt, daß das erste und/oder zweite Material ein Halbleiter ist.
Es ist besonders zweckmäßig, daß das erste Material und/oder das zweite Material ein organischer Halbleiter ist.
Für einen Einsatz des Bauelementes als Solarzelle oder als Bestandteil einer Solarzelle ist es vorteilhaft, daß das erste Material und/oder das zweite Material eine geeignete Lichtabsorption aufweisen.
Zweckmäßigerweise enthält der organische Halbleiter substituierte Perylenpigmente. Insbesondere ist es zweckmäßig, daß die Perylenpigmente substituierte Perylencarbonsäure-Imide sind.
Eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades wird dadurch erzielt, daß das erste Material einen anderen Leitfähigkeitstyp aufweist als das zweite Material.
Besonders vorteilhaft ist es, daß das zweite Material eine organische Komplexverbindung, insbesondere eine metallorganische Komplexverbindung, enthält. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Phthalocyanin-Verbindung. Ein Einsatz von Wasserstoff-Phthalocyanin oder Metall- Phthalocyaninen, insbesondere Zink-Phthalocyanin, ist besonders vorteilhaft.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauelementes zeichnet sich dadurch aus, daß der Stoff aus einem Halbleitermaterial besteht.
Durch den Begriff Halbleitermaterial sind alle aus der Halbleitertechnologie als Halbleitermaterialien bekannten Stoffe umfaßt. Der Begriff Halbleitermaterial ist hier jedoch nicht auf im allgemeinen als Halbleiter bezeichnete Materialien beschränkt, sondern umfaßt vielmehr alle Materialien, die in wenigstens einer Modifikation oder Teilchengröße eine Bandlücke zwischen Valenzband und Leitungsband aufweisen. Für einen zu erzielenden Ladungstransport von Ladungsträgern eines Typs kommt es lediglich auf ihre energetische Lage und die Energieniveaus in dem Stoff an. So ist beispielsweise bei einem Abtransport von Elektronen lediglich eine Lage des Leitungsbandes im Stoff, die einer Lage des Leitungsbandes oder des Valenzbandes im Material entspricht, erforderlich. Auf die Lage des Valenzbandes im Stoff und damit auf die Bandlücke kommt es hierbei nicht an. Bei Löcherleitung gilt entsprechend, daß sich zweckmäßigerweise das Valenzband des Stoffes auf einem Energieniveau befindet, das einem Energieniveau des Valenzbandes oder des Leitungsbandes des Materials entspricht.
Aufgrund von Quantengröße-Effekten (Quantum-Size Effects) kann die Leitfähigkeit von Partikeln des Stoffes von der makroskopischen Leitfähigkeit verschieden sein. Für die Erfindung ist elektrische Leitung in einem Umfang zweckmäßig, durch den Ladungsträger eines Leitfähigkeitstyps gezielt abtransportiert werden können. Eine Erhöhung der Leitfähigkeit durch eine geeignete Nanostruktur, durch die beispielsweise ein Stoff, der makroskopisch einen Halbleiter bildet, in der erfindungsgemäßen Schicht als Metall wirkt, ist daher mit eingeschlossen. Dies gilt auch für makroskopisch metallische Materialien, die als kleine Teilchen zu Halbleitern werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Bauelementes zeichnet sich dadurch aus, daß der Stoff aus einen organischen Halbleitermaterial besteht.
Insbesondere ist es zweckmäßig, daß der Stoff durch eine eine Bandlücke aufweisende Kohlenstoffmodifikation wie C60, C70 oder Graphen enthält.
Ein besonders wirksamer Transport der Ladung bei gleichzeitiger Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen wird dadurch erreicht, daß der Stoff im wesentlichen in der Form von Partikeln vorliegt.
Bei den Partikeln handelt es sich beispielsweise um einzelne Moleküle, insbesondere einzelne Fulleren-Moleküle, oder um Cluster aus mehreren Molekülen.
Die Partikel weisen vorzugsweise eine Größe von 1 nm bis 1 µm auf, wobei eine obere Partikelgröße von 200 nm bevorzugt ist.
Eine deutliche Zunahme des Ladungstransports wird dadurch erzielt, daß die Partikel eine Konzentration aufweisen, die so groß ist, daß eine Perkolation entsteht.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelementes,
Fig. 2 eine externe Quantenausbeute als Verhältnis eines Stromflusses zu einfallenden Photonen (Incident Photon To Current Efficiency - IPCE) in Abhängigkeit von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes für verschiedene Konzentrationen von C60,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelementes.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bauelement handelt es sich beispielsweise um eine Solarzelle oder um eine organische lichtemittierende Diode. Das Bauelement enthält hin auf einem Substrat 10, beispielsweise Glas, insbesondere Silikatglas, aufgebrachtes Schichtsystem aus einer transparenten Kontaktschicht 20, einer ersten Schicht 30, einer zweiten Schicht 60, einer Zwischenschicht 50 und einer Kontaktierungsschicht 70.
Auf einen seitlichen Bereich der transparenten Kontaktschicht 20 ist ein Kontakt 80 aufgebracht. Ein weiterer Kontakt 90 befindet sich auf der oberen Kontaktierungsschicht 70. Die transparente Kontaktschicht 20 weist eine Dicke zwischen 5 nm und 1 µm, vorzugsweise 10 nm bis 200 nm, auf. Die Dicke der Kontaktschicht 20 kann variabel gewählt werden.
Die erste Schicht 30 befindet sich auf der transparenten Kontaktschicht. Es ist möglich, daß die erste Schicht 30 abschnittsweise auch auf das Substrat 10 reicht, beispielsweise in Bereichen, in denen zuvor die transparente Kontaktschicht 20 weggeätzt wurde. Für die Erzielung der Grenzflächeneffekte zwischen der transparenten Kontaktschicht 20 und der ersten Schicht 20 ist dies jedoch nicht erforderlich.
Es ist jedoch produktionstechnisch zweckmäßig, daß die erste Schicht 30 über die transparente Kontaktschicht 20 hinausragt, weil so ein Kurzschluß zwischen dem Kontakt 90 und der transparenten Kontaktschicht 20 vermieden wird.
Die erste Schicht 30 weist eine Dicke zwischen 5 nm und 1000 nm, vorzugsweise 10 nm bis 200 nm auf. Die Dicke der Schicht 30 kann variabel gewählt werden, weil es zur Erzielung der Grenzflächeneffekte zwischen den Schichten 30 und 60 nicht auf die Abmessungen der Schichten 30, 60 ankommt.
Die Kontaktschicht 20 besteht vorzugsweise aus einem transparenten Material, bei dem es sich insbesondere um ein transparentes leitfähiges Oxid handelt. Die transparenten Eigenschaften sind bei einem Einsatz als Solarzelle oder als lichtemittierende Diode mit Licht, das durch das Substrat 10 hindurchdringt, erforderlich, damit durch das Substrat 10 hindurchdringenden Lichtstrahlen von der Kontaktschicht 20 nicht absorbiert werden. Bei einem Lichteinfall oder -austritt durch die Schicht 60 ist die lichtdurchlässige Gestaltung der Kontaktschicht 20 jedoch nicht erforderlich.
Die erste Schicht 30 besteht vorzugsweise aus einem organischen halbleitenden Material eines ersten Leitfähigkeitstyps. Beispielsweise handelt es sich um ein n- leitendes Material, vorzugsweise um Perylen-3,4,9,10- tetracarbonsäure-N,N'-dimethylimid (MPP).
Die zweite Schicht 60 besteht vorzugsweise aus einem zweiten halbleitenden Material. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Material mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp, vorzugsweise um Zink-Phthalocyanin (ZnPc). Eine Kontaktierungsschicht 70 dient zu einem elektrischen Anschluß der Schicht 60. Beispielsweise besteht die Kontaktierungsschicht 70 aus Gold. Gold hat den besonderen Vorteil, daß es eine hohe elektrische Leitfähigkeit mit einer hohen chemischen Beständigkeit vereinigt.
Die Zwischenschicht 50 enthält das gleiche Material wie die Schicht 60, ist jedoch mit einem Fulleren oder einem Halbleiteroxid wie TiO2 angereichert. Die Anreicherung beträgt bei einem Einsatz des Bauelementes als Solarzelle vorzugsweise maximal 60%. Bei einem Einsatz des Bauelementes als lichtemittierende Diode kann die Anreicherung noch höher sein.
In Fig. 2 sind solare Stromausbeuten durch eine externe Quantenausbeute als Verhältnis eines Stromflusses zu einfallenden Photonen (Incident Photon To Current Efficiency - IPCE) in Abhängigkeit von der Wellenlänge von einfallendem Licht für verschiedene Konzentrationen von C60 dargestellt.
Es handelt sich hierbei um Meßwerte, die bei der in Fig. 1 dargestellten Solarzelle gemessen wurden. Es zeigt sich, daß die Stromausbeute mit zunehmender Konzentration von C60 steigt. Ein besonders großer Anstieg tritt bei einer Konzentration von C60 von mehr als 10% auf. Eine mögliche Erklärung für diesen unerwartet hohen Anstieg könnte ein Auftreten von Perkolation sein.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bauelement handelt es sich beispielsweise um eine Solarzelle oder um eine organische lichtemittierende Diode. Das Bauelement enthält ein auf einem Substrat 10, beispielsweise Glas, insbesondere Silikatglas, aufgebrachtes Schichtsystem aus einer transparenten Kontaktschicht 20, einer ersten Schicht 30, einer zweiten Schicht 60, einer ersten Zwischenschicht 40, einer zweiten Zwischenschicht 50 und einer Kontaktierungsschicht 70.
Auf einen seitlichen Bereich der transparenten Kontaktschicht 20 ist ein Kontakt 80 aufgebracht. Ein weiterer Kontakt 90 befindet sich auf der oberen Kontaktierungsschicht 70. Die transparente Kontaktschicht 20 weist eine Dicke zwischen 5 nm und 1000 nm, vorzugsweise 10 nm bis 200 nm, auf. Die Dicke der Schicht kann variabel gewählt werden.
Die erste Schicht 30 befindet sich auf der transparenten Kontaktschicht. Es ist möglich, daß die erste Schicht 30 abschnittsweise auch auf das Substrat 10 reicht, beispielsweise in Bereichen, in denen zuvor die transparente Kontaktschicht 20 weggeätzt wurde.
Es ist produktionstechnisch zweckmäßig, daß die erste Schicht 30 über die transparente Kontaktschicht 20 hinausragt, weil so ein Kurzschluß zwischen dem Kontakt 90 und der transparenten Kontaktschicht 20 vermieden wird.
Die erste Schicht 30 weist eine Dicke zwischen 5 nm und 1000 nm, vorzugsweise 10 nm bis 200 nm, auf. Die Dicke der Schicht kann variabel gewählt werden, weil es zur Erzielung der Grenzflächeneffekte nicht auf die Abmessungen der Schichten ankommt.
Die Kontaktschicht 20 besteht bei einem Einsatz des Bauelementes als Solarzelle mit einem Lichteinfall durch das Substrat 10 oder als lichtemittierende Diode mit einem Lichtaustritt durch das Substrat 10 aus einem transparenten Material, bei dem es sich insbesondere um ein transparentes leitfähiges Oxid handelt.
Die erste Schicht 30 besteht wie bei der anband von Fig. 1 dargestellten Ausführungsform vorzugsweise aus einem organischen halbleitenden Material eines ersten Leitfähigkeitstyps. Beispielsweise handelt es sich um ein n- leitendes Material, vorzugsweise um Perylen-3,4,9,10- tetracarbonsäure-N,N'-dimethylimid (MPP).
Die zweite Schicht 60 besteht vorzugsweise aus einem zweiten halbleitenden Material. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Material mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp, vorzugsweise um Zink-Phthalocyanin (ZnPc). Eine Kontaktierungsschicht 70 dient zu einem elektrischen Anschluß der Schicht 60. Beispielsweise besteht die Kontaktierungsschicht 70 aus Gold. Gold hat den besonderen Vorteil, daß es eine hohe elektrische Leitfähigkeit mit einer hohen chemischen Beständigkeit vereinigt.
Die erste Zwischenschicht 40 enthält jedenfalls das in der ersten Schicht 30 enthaltene Material und möglicherweise auch das in der zweiten Schicht 60 enthaltene Material, vorzugsweise mindestens einen organischen Halbleiter. Besonders geeignet sind MPP beziehungsweise ZnPc. Ferner ist die Zwischenschicht 40 mit einem Fulleren oder einem anderen Halbleitermaterial wie TiO2 angereichert. Die Anreicherung beträgt bei einem Einsatz des Bauelementes als Solarzelle vorzugsweise maximal 60%. Bei einem Einsatz des Bauelementes als lichtemittierende Diode kann die Anreicherung noch höher sein.
Die zweite Zwischenschicht 50 enthält das gleiche Material wie die Schicht 60, ist jedoch mit einem anderen Fulleren oder einem Halbleitermaterial wie TiO2 angereichert. Die Anreicherung beträgt bei einem Einsatz des Bauelementes als Solarzelle vorzugsweise maximal 60%. Bei einem Einsatz des Bauelementes als lichtemittierende Diode kann die Anreicherung noch höher sein.
Bezugszeichenliste
10
Substrat
20
Kontaktschicht
30
erste Schicht
40
erste Zwischenschicht
50
zweite Zwischenschicht
60
zweite Schicht
70
Kontaktierungsschicht
80
Kontakt
90
Kontakt

Claims (26)

1. Bauelemant mit einer ersten Schicht (30), die im wesentlichen aus einem ersten Material besteht, einer zweiten Schicht (60), die im wesentlichen aus einem zweiten Material besteht und wenigstens einer zwischen der ersten Schicht (30) und der zweites Schicht (60) befindlichen Zwischenschicht (40, 50), dadurch gekennzeich­ net, daß die Zwischenschicht (40, 50) das erste Material und/oder das zweite Material enthält und daß in der Zwischenschicht (40, 50) mindestens ein Stoff kolloidal gelöst ist und daß der Stoff eine andere Leitfähigkeit aufweist als das erste Material oder das zweite Material.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der ersten Schicht (30) und der zweiten Schicht (60) eine erste Zwischenschicht (40) und eine zweite Zwischenschicht (50) befinden, daß die erste Zwischenschicht (40) an der ersten Schicht (30) anliegt und daß die zweite Zwischenschicht (50) an der zweiten Schicht (60) anliegt.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zwischenschicht (40) im wesentlichen das erste Material und kolloidal gelösten Stoff enthält und daß die zweite Zwischenschicht (50) im wesentlichen aus dem zweiten Material und gelöstem Stoff besteht.
4. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zwischenschicht (40) im wesentlichen das erste Material und kolloidal gelösten Stoff enthält und daß die zweite Zwischenschicht (50) das zweite Material, das erste Material und kolloidal gelösten Stoff enthält.
5. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zwischenschicht (40) das erste Material, das zweite Material und kolloidal gelösten Stoff enthält und daß die zweite Schicht (50) im wesentlichen das zweite Material und kolloidal gelösten Stoff enthält.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Zwischenschicht (40) ein erster Stoff kolloidal gelöst ist und daß in der zweiten Zwischenschicht (50) ein zweiter Stoff kolloidal gelöst ist.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das erste Material ein Halbleiter ist.
8. Bauelemet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material ein organischer Halbleiter ist.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das zweite Material ein Halbleiter ist.
10. Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material ein organischer Halbleiter ist.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das erste Material einen anderen Leitfähigkeitstyp aufweist als das zweite Material.
12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stoff aus einem Halbleitermaterial besteht.
13. Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff TiO2 enthält.
14. Bauelement nach Anspruch 12 oder 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stoff SnO2 enthält.
15. Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stoff ein organisches Halbleitermaterial enthält.
16. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stoff wenigstens eine eine Bandlücke aufweisende Kohlenstoffmodifikation enthält.
17. Bauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff wenigstens einen Bestandteil aus der Gruppe der Fullerene, substituierten Fullerene oder Fulleren- Derivate enthält.
18. Bauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff C60 enthält.
19. Bauelement nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stoff eine graphitische Kohlenstoffmodifikation enthält.
20. Bauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff Graphen enthält.
21. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stoff im wesentlichen in der Form von Partikeln vorliegt.
22. Bauelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel im wesentlichen eine Größe zwischen 1 nm und 1 µm aufweisen.
23. Bauelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Partikel zwischen 1 nm und 200 nm beträgt.
24. Bauelement nach einem der Ansprüche 21 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß die Partikel eine Konzentration aufweisen, die so groß ist, daß eine Perkolation entsteht.
25. Verwendung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 24 als Solarzelle.
26. Verwendung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 24 als lichtemittierende Diode.
DE19854938A 1998-11-27 1998-11-27 Bauelement Withdrawn DE19854938A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19854938A DE19854938A1 (de) 1998-11-27 1998-11-27 Bauelement
DE19905694A DE19905694A1 (de) 1998-11-27 1999-02-11 Bauelement
PCT/DE1999/003759 WO2000033396A1 (de) 1998-11-27 1999-11-26 Organische solarzelle bzw. leuchtdiode
US09/856,875 US6559375B1 (en) 1998-11-27 1999-11-26 Organic solar cell or light-emitting diode
EP99962081A EP1138090A1 (de) 1998-11-27 1999-11-26 Organische solarzelle bzw. leuchtdiode
JP2000585948A JP4467805B2 (ja) 1998-11-27 1999-11-26 太陽電池
HK02102533.8A HK1042589A1 (zh) 1998-11-27 2002-04-04 有機太陽能電池或者發光二極管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19854938A DE19854938A1 (de) 1998-11-27 1998-11-27 Bauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19854938A1 true DE19854938A1 (de) 2000-06-08

Family

ID=7889326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19854938A Withdrawn DE19854938A1 (de) 1998-11-27 1998-11-27 Bauelement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19854938A1 (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1209708A1 (de) * 2000-11-24 2002-05-29 Sony International (Europe) GmbH Hybridsolarzelle mit thermisch abgeschiedener Halbleiteroxidschicht
DE10059498A1 (de) * 2000-11-30 2002-06-13 Infineon Technologies Ag Substrat mit einer halbleitenden Schicht, elektronisches Bauelement mit diesem Substrat, elektronische Schaltung mit mindestens einem solchen elektronischen Bauelement, druckbare Zusammensetzung sowie Verfahren zur Herstellung eines Substrats
DE10155346C1 (de) * 2001-11-10 2003-06-12 Fraunhofer Ges Forschung Solarzelle sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE10223706A1 (de) * 2002-05-28 2003-12-18 Nat Taiwan University Taipeh T Lichtemissionsdiode
WO2005096407A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Intermediate layer in electroluminescent arrangements and electroluminescent arrangement
EP1318553A3 (de) * 2001-12-05 2006-03-29 Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organisches Halbleiterelement
US7291969B2 (en) 2002-08-09 2007-11-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
WO2008008477A2 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 The Trustees Of Princeton University Architectures and criteria for the design of high efficiency organic photovoltaic cells
WO2010139804A1 (de) * 2009-06-05 2010-12-09 Heliatek Gmbh Photoaktives bauelement mit organischen doppel- bzw. mehrfach-mischschichten
DE102009046859A1 (de) * 2009-11-19 2011-06-30 Sensient Imaging Technologies GmbH, 06766 Organische Solarzelle
EP2346106A1 (de) * 2008-10-30 2011-07-20 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organische solarbatterie

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5201961A (en) * 1990-05-23 1993-04-13 Ricoh Company, Ltd. Photovoltaic device containing organic material layers and having high conversion efficiency
US5350459A (en) * 1992-05-01 1994-09-27 Ricoh Company, Ltd. Organic photovoltaic element

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5201961A (en) * 1990-05-23 1993-04-13 Ricoh Company, Ltd. Photovoltaic device containing organic material layers and having high conversion efficiency
US5350459A (en) * 1992-05-01 1994-09-27 Ricoh Company, Ltd. Organic photovoltaic element

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"J. Appl. Phys." 72 (1992) 3781-3787 *

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1209708A1 (de) * 2000-11-24 2002-05-29 Sony International (Europe) GmbH Hybridsolarzelle mit thermisch abgeschiedener Halbleiteroxidschicht
US6706962B2 (en) 2000-11-24 2004-03-16 Sony International (Europe) Gmbh Hybrid solar cells with thermal deposited semiconductive oxide layer
US7759573B2 (en) 2000-11-24 2010-07-20 Sony Deutschland Gmbh Hybrid solar cells with thermal deposited semiconductive oxide layer
US7432126B2 (en) 2000-11-30 2008-10-07 Infineon Technologies Ag Substrate with semiconductor layer, electronic component, electronic circuit, printable composition and method for production thereof
DE10059498A1 (de) * 2000-11-30 2002-06-13 Infineon Technologies Ag Substrat mit einer halbleitenden Schicht, elektronisches Bauelement mit diesem Substrat, elektronische Schaltung mit mindestens einem solchen elektronischen Bauelement, druckbare Zusammensetzung sowie Verfahren zur Herstellung eines Substrats
DE10155346C1 (de) * 2001-11-10 2003-06-12 Fraunhofer Ges Forschung Solarzelle sowie Verfahren zu deren Herstellung
US8237050B2 (en) 2001-11-10 2012-08-07 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Solar cell with organic material in the photovoltaic layer and method for the production thereof
CN101399320B (zh) * 2001-12-05 2013-05-29 株式会社半导体能源研究所 有机半导体元件
US8941096B2 (en) 2001-12-05 2015-01-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic semiconductor element
US11217764B2 (en) 2001-12-05 2022-01-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic semiconductor element
EP1919008A3 (de) * 2001-12-05 2008-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organisches Halbleiterelement
US7420203B2 (en) 2001-12-05 2008-09-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic semiconductor element
US9312507B2 (en) 2001-12-05 2016-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic semiconductor element
US7473923B2 (en) 2001-12-05 2009-01-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic semiconductor element
EP1318553A3 (de) * 2001-12-05 2006-03-29 Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organisches Halbleiterelement
US7956353B2 (en) 2001-12-05 2011-06-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic semiconductor element
US7956349B2 (en) 2001-12-05 2011-06-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic semiconductor element
DE10223706A1 (de) * 2002-05-28 2003-12-18 Nat Taiwan University Taipeh T Lichtemissionsdiode
US7291969B2 (en) 2002-08-09 2007-11-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
US9209419B2 (en) 2002-08-09 2015-12-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
US8154193B2 (en) 2002-08-09 2012-04-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
US8339036B2 (en) 2002-08-09 2012-12-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
US8890404B2 (en) 2002-08-09 2014-11-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
WO2005096407A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Intermediate layer in electroluminescent arrangements and electroluminescent arrangement
WO2008008477A2 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 The Trustees Of Princeton University Architectures and criteria for the design of high efficiency organic photovoltaic cells
US8987589B2 (en) 2006-07-14 2015-03-24 The Regents Of The University Of Michigan Architectures and criteria for the design of high efficiency organic photovoltaic cells
WO2008008477A3 (en) * 2006-07-14 2008-03-06 Univ Princeton Architectures and criteria for the design of high efficiency organic photovoltaic cells
EP2346106A4 (de) * 2008-10-30 2013-01-09 Idemitsu Kosan Co Organische solarbatterie
EP2346106A1 (de) * 2008-10-30 2011-07-20 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organische solarbatterie
WO2010139804A1 (de) * 2009-06-05 2010-12-09 Heliatek Gmbh Photoaktives bauelement mit organischen doppel- bzw. mehrfach-mischschichten
DE102009038633B4 (de) 2009-06-05 2019-07-04 Heliatek Gmbh Photoaktives Bauelement mit organischen Doppel- bzw. Mehrfachmischschichten
DE102009046859A1 (de) * 2009-11-19 2011-06-30 Sensient Imaging Technologies GmbH, 06766 Organische Solarzelle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1138090A1 (de) Organische solarzelle bzw. leuchtdiode
DE19956735B4 (de) Dünnfilmsolarzelle mit einer Chalkopyritverbindung und einer Titan und Sauerstoff enthaltenden Verbindung
AT410729B (de) Photovoltaische zelle mit einer photoaktiven schicht aus zwei molekularen organischen komponenten
DE10058578C2 (de) Lichtemittierendes Bauelement mit organischen Schichten
DE102004014046A1 (de) Photoaktives Bauelement mit organischen Schichten
DE19817368A1 (de) Leuchtdiode
DE2639841B2 (de) Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112010002092T5 (de) Fotodetektoren
DE19854938A1 (de) Bauelement
DE10209789A1 (de) Photoaktives Bauelement mit organischen Schichten
DE102011087672A1 (de) Solarmodul
DE112019004265T5 (de) Lichtemittierendes element und elektronikeinrichtung
EP3516710A1 (de) Diffusionslimitierende elektroaktive barriereschicht für ein optoelektronisches bauteil
WO2008104173A2 (de) Organische solarzelle
DE102007063617B4 (de) Verfahren zur Reparatur eines elektrolumineszenten organischen Halbleiterelements
DE2049507A1 (de) Lichtempfindliche Halbleiteranordnung
DE202008017971U1 (de) Dünnschichtsolarzelle mit Leiterbahnenelektrode
EP0582211A1 (de) Photolelektrochemische Zelle
EP1652410A1 (de) Verwendung einer schicht aus hydrophoben, linear oder zweidimensional polyzyklischen aromaten als sperrschicht oder kapselung und mit einer derartigen schicht aufgebaute elektrische bauelemente mit organischen polymeren
EP2453498B1 (de) Strahlungsemittierende Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer strahlungsemittierenden Vorrichtung
DE19840436C2 (de) Leuchtstarke LED mit vorteilhafter Stromverteilstruktur
EP1831759B1 (de) Elektronisches bauelement mit elektroden-schutzschicht
DE102013221758A1 (de) Vorrichtungen zur aussendung und/oder zum empfang elektromagnetischer strahlung und verfahren zur bereitstellung derselben
DE112005002274T5 (de) Transistor mit Tunneleffekt-Pulverelektrode
DE2818434C2 (de) Halbleiterbauelement

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 19905694

Format of ref document f/p: P

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MEISSNER, DIETER, PROF.DR., 21514 BUECHEN, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee