ES2355627T3 - Crecimiento controlado de un area mayor de interfaz de heterounión para dispostivos orgánicos fotosensibles. - Google Patents
Crecimiento controlado de un area mayor de interfaz de heterounión para dispostivos orgánicos fotosensibles. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2355627T3 ES2355627T3 ES07872544T ES07872544T ES2355627T3 ES 2355627 T3 ES2355627 T3 ES 2355627T3 ES 07872544 T ES07872544 T ES 07872544T ES 07872544 T ES07872544 T ES 07872544T ES 2355627 T3 ES2355627 T3 ES 2355627T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- layer
- organic semiconductor
- semiconductor material
- electrode
- organic
- 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.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 250
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 126
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 33
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 28
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 claims description 15
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 claims description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 11
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 262
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 25
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 16
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 16
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 14
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 10
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 10
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 10
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 7
- 239000003906 humectant Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000000412 dendrimer Substances 0.000 description 4
- 229920000736 dendritic polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000001912 gas jet deposition Methods 0.000 description 2
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 2
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- GGNDPFHHUHTCIO-UHFFFAOYSA-N 1h-benzimidazole;perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1.C1=CC=C2NC=NC2=C1.C=12C3=CC=C(C(O)=O)C2=C(C(O)=O)C=CC=1C1=CC=C(C(O)=O)C2=C1C3=CC=C2C(=O)O GGNDPFHHUHTCIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004909 Moisturizer Substances 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002457 barrier cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001333 moisturizer Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
- H10K30/211—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions comprising multiple junctions, e.g. double heterojunctions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Un procedimiento para fabricar un dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300) que comprende: la deposición de un material semiconductor orgánico sobre un primer electrodo (920) para formar una primera capa continua (951) que tiene protrusiones (948), teniendo un lado de la primera capa (951) opuesto al primer electrodo (920) un área superficial al menos tres veces mayor que un área de sección de corte lateral subyacente; la deposición de un segundo material semiconductor orgánico directamente sobre la primera capa (951) para formar una segunda capa discontinua (952a), permaneciendo expuestas partes de la primera capa (951); la deposición de un tercer material semiconductor orgánico directamente sobre la segunda capa (952a) para formar una tercera capa discontinua (953a), permaneciendo expuestas partes de al menos la segunda capa (952a). la deposición de un cuarto material semiconductor orgánico sobre la tercera capa para formar una cuarta capa discontinua (952b), llenado cualquier hueco y espacio vacío y expuesto de la primera (951), de la segunda (952a) y de la tercera (953a) capas, y la deposición de un segundo electrodo (970) sobre la cuarta capa (952b), en el que al menos uno de entre el primer electrodo (920) y el segundo electrodo (970) es transparente, y el primer y el tercer material semiconductor orgánico son de un tipo donante (152, 252) o de un tipo aceptor (154, 254) con relación al segundo y cuarto materiales semiconductores orgánicos que son del otro tipo de material.
Description
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a dispositivos optoelectrónicos fotosensibles orgánicos. Más específicamente, se dirige a dispositivos optoelectrónicos fotosensibles orgánicos que tienen heterouniones volumétricas de donante - aceptor. 5
Antecedentes
Los dispositivos optoelectrónicos se basan en las propiedades ópticas y electrónicas de materiales para producir o detectar electrónicamente radiación electromagnética o para generar electricidad a partir de la radiación electromagnética ambiente.
Los dispositivos optoelectrónicos fotosensibles convierten la radiación electromagnética en una señal 10 eléctrica o en electricidad. Las células solares, también denominadas dispositivos fotovoltaicos (“PV”), son un tipo de dispositivo optoelectrónico fotosensible que se utiliza específicamente para generar energía eléctrica. Las células fotoconductoras son un tipo de dispositivo optoelectrónico fotosensible que se utilizan en conjunción con circuitería de detección de señales que monitoriza la resistencia del dispositivo para detectar los cambios debidos a la luz absorbida. Los fotodetectores, que pueden recibir 15 una tensión de polarización aplicada, son un tipo de dispositivo optoelectrónico fotosensible que se utilizan en conjunción con circuitos de detección de corriente que miden la corriente generada cuando el fotodetector se expone a la radiación electromagnética.
Estas tres clases de dispositivos optoelectrónicos fotosensibles pueden diferenciarse de acuerdo con si está presente una unión rectificadora tal como la definida a continuación y también de acuerdo con si el 20 dispositivo se opera con una tensión aplicada externa, también conocida como polarización o tensión de polarización. Una célula fotoconductora no tiene una unión rectificadora y normalmente se opera con una polarización. Un dispositivo PV tiene al menos una unión rectificadora y se opera sin polarización. Un fotodetector tiene al menos una unión rectificadora y habitualmente, aunque no siempre, se opera con una polarización. 25
Tal como se usa en la presente memoria, el término “rectificadora” significa, inter alia, que una interfaz tiene una característica de conducción asimétrica, es decir, la interfaz soporta transporte de carga electrónica preferiblemente en una dirección. El término “semiconductor” se refiere a materiales que pueden conducir electricidad cuando portadores de carga son inducidos por una excitación térmica o electromagnética. El término “fotoconductor” se refiere generalmente al proceso en el cual la energía 30 electromagnética radiante es absorbida y convertida así en energía de excitación de portadores de carga eléctrica de manera que los portadores puedan conducir (es decir, transportar) carga eléctrica en un material. El término “material fotoconductor” se refiere a materiales semiconductores que se utilizan por su propiedad de absorción de radiación electromagnética para generar portadores de carga eléctrica. Tal como se usa en la presente memoria, “superior” significa lo más alejado del substrato, mientras “inferior” 35 significa lo más cerca del substrato. Puede haber capas interpuestas (por ejemplo, si una primea capa está “encima” o “sobre” una segunda capa), a menos que se especifique que la primera capa está “en contacto físico con” o “directamente sobre” la segunda capa; sin embargo, esto no descarta los tratamientos superficiales (por ejemplo, la exposición de la primera capa a ozono ultravioleta o a un plasma). 40
Cuando la radiación electromagnética de una energía adecuada incide sobre un material semiconductor orgánico, puede absorberse un fotón para producir un estado molecular excitado. En los materiales fotoconductores orgánicos, el estado molecular generado se cree que generalmente es un “excitón”, es decir, un par electrón - hueco en un estado enlazado que se transporta como una cuasi-partícula. Un excitón puede tener un tiempo de vida apreciable antes de una recombinación geminada (“extinción”), 45 que se refiere a la recombinación entre si del electrón original y el hueco (en oposición a la recombinación con huecos o electrones de otros pares). Para producir una fotocorriente, los electrones - huecos que forman el excitón típicamente se separan en una unión rectificadora.
En el caso de dispositivos fotosensibles, la unión rectificadora se denomina heterounión fotovoltaica. Tipos de heterouniones fotovoltaicas orgánicas incluyen una heterounión de donante - aceptor formada 50 en una interfaz de un material donante y un material aceptor, y una heterounión de barrera Schottky formada en la interfaz de un material fotoconductor y un metal.
La figura 1 es un diagrama de nivel de energía que ilustra un ejemplo de heterounión de donante - aceptor. En el contexto de los materiales orgánicos, los términos “donante” y “aceptor” se refieren a las posiciones relativas de los niveles de energía del orbital molecular ocupado más alto (“HOMO”) y del 55 orbital molecular desocupado más bajo (“LUMO”) de dos materiales orgánicos en contacto pero diferentes. Si el nivel de energía del LUMO de un material en contacto con otro es menor, entonces ese material es un aceptor. De otra forma es un donante. Es energéticamente favorable, en ausencia de polarización externa, para los electrones en una unión de donante - aceptor moverse al interior del material aceptor.
Tal como se usa en la presente memoria, un primer nivel de energía de HOMO o de LUMO es “mayor 5 que” o “superior a” un segundo nivel de energía de HOMO o de LUMO si el primer nivel de energía está más cerca del nivel 10 de energía de vacío. Un nivel de energía de HOMO más alto se corresponde con un potencial de ionización (“IP”) que tiene una energía absoluta menor con relación a un nivel de vacío. Similarmente, un nivel de energía de LUMO más alto se corresponde con una afinidad electrónica (“EA”) que tiene una energía absoluta menor con relación al nivel de vacío. Sobre un diagrama de nivel de 10 energía convencional, con el nivel de vacío en la parte superior, el nivel de energía de LUMO de un material es más alto que el nivel de energía de HOMO del mismo material,
Después de la absorción de un fotón 6 en el donante 152 o el aceptor 154 crea un excitón 8, el excitón 8 se disocia en la interfaz rectificadora. El donante 152 transporta el hueco (círculo en blanco) y el aceptor 154 transporta el electrón (círculo oscuro). 15
Una propiedad significativa en los semiconductores orgánicos es la movilidad del portador. La movilidad mide la facilidad con la cual un portador de carga puede moverse a través de un material conductor en respuesta a un campo eléctrico. En el contexto de los dispositivos fotosensibles orgánicos, un material que conduce preferentemente mediante electrones debido a una alta movilidad de los electrones puede denominarse material de transporte de electrones. Un material que conduce preferentemente mediante 20 huecos debido a una alta movilidad de los huecos puede denominarse material de transporte de huecos. Una capa que conduce preferentemente mediante electrones, debido a la movilidad y / o la posición en el dispositivo, puede denominarse capa de transporte de electrones (“ETL”). Una capa que conduce preferentemente mediante huecos, debido a la movilidad y / o la posición en el dispositivo, puede denominarse capa de transporte de huecos (“HTL”). Preferiblemente, pero no necesariamente, un 25 material aceptor es un material de transporte de electrones y un material donante es un material de transporte de huecos.
Cómo emparejar dos materiales fotoconductores orgánicos para que sirvan como donante y aceptor en una heterounión fotovoltaica basándose en las movilidades de los portadores y los niveles relativos de HOMO y LUMO es bien conocido en la técnica y no se analizará aquí. 30
Tal como se usa en la presente memoria, el término “orgánico” incluye materiales poliméricos así como materiales orgánicos de molécula pequeña que pueden utilizarse para fabricar dispositivos optoelectrónicos orgánicos. “Molécula pequeña” se refiere a cualquier material orgánico que no sea un polímero y las “moléculas pequeñas” realmente pueden ser bastante grandes. Las moléculas pequeñas pueden incluir unidades de repetición en algunas circunstancias. Por ejemplo, el uso de un grupo alquilo 35 de cadena larga como sustituyente no elimina una molécula de la clase “moléculas pequeñas”. Las moléculas pequeñas también pueden incorporarse dentro de polímeros, por ejemplo, como grupo pendiente sobre una estructura polimérica o como una parte de la estructura. Las moléculas pequeñas también pueden servir como el resto de núcleo de un dendrímero, que consiste en una serie de cáscaras químicas construidas sobre el resto de núcleo. El resto de núcleo de un dendrímero puede ser un emisor 40 de molécula pequeña fluorescente o fosforescente. Un dendrímero puede ser una “molécula pequeña”. En general, una molécula pequeña tiene una fórmula química definida con un peso molecular que es el mismo de molécula a molécula, mientras que un polímero tiene una fórmula química definida con un peso molecular que puede variar de molécula a molécula. Tal como se utiliza en la presente memoria “orgánico” incluye complejos metálicos de hidrocarbilo y ligantes de hidrocarbilo sustituidos con 45 heteroátomos.
Para una explicación y descripción adicional de los antecedentes del estado de la técnica para los dispositivos fotosensibles orgánicos, incluyendo su construcción general, características, materiales y rasgos característicos, consulte la patente de EE.UU. núm. 6.657.378 de Forest y colaboradores, la patente de EE.UU. núm. 6.580.027 de Forest y colaboradores, la patente de EE.UU. núm. 6.352.777 de 50 Bulovic y colaboradores y el documento WO 2005/101524.
Resumen de la invención
Un procedimiento para fabricar un dispositivo optoelectrónico fotosensible de acuerdo con una realización de la presente invención incluye la deposición de un primer material semiconductor orgánico sobre un primer electrodo para formar una primera capa continua que tiene protrusiones, teniendo un 55 lado de la primera capa opuesta al primer electrodo un área superficial al menos tres veces mayor que un área de la sección de corte lateral subyacente; la deposición de un segundo material semiconductor orgánico directamente sobre la primera capa para formar una segunda capa discontinua, permaneciendo expuestas partes de la primera capa; la deposición de un tercer material semiconductor orgánico directamente sobre la segunda capa para formar una tercera capa discontinua, permaneciendo expuestas partes de al menos la segunda capa; la deposición de un cuarto material semiconductor orgánico sobre la tercera capa para formar una cuarta capa continua, llenando cualquier hueco o espacio 5 vacío de la primera, segunda y tercera capas; y la deposición un segundo electrodo sobre la cuarta capa, en el que al menos uno de entre el primer y el segundo electrodo es transparente, y el primer y el tercer material semiconductor orgánico son ambos de un tipo donante o de un tipo aceptor con relación al segundo y cuarto material semiconductor orgánico, que son del otro tipo de material.
Partes de la tercera capa pueden estar directamente en contacto con la primera capa a través de los 10 huecos de la segunda capa y partes de la cuarta capa pueden estar directamente en contacto con la segunda capa a través de los huecos de la tercera capa.
Preferiblemente, desde cualquier punto dentro de la primera capa, la distancia hasta un límite de la interfaz de la capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del primer material semiconductor orgánico y desde cualquier punto con la segunda capa, la 15 distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones del segundo material semiconductor orgánico, y desde cualquier punto dentro de la tercera capa, la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones del tercer material semiconductor orgánico, y desde cualquier punto de la cuarta capa, la distancia hasta un límite de la 20 interfaz con una capa de tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del cuarto material semiconductor orgánico.
Preferiblemente, el área superficial del lado de la primera capa opuesto al primer electrodo es al menos tres veces mayor que un área superficial de un lado de la primera capa que mira hacia el primer electrodo, y / o el lado de la primera capa opuesto al primer electrodo puede tener un área superficial al 25 menos 5 veces mayor que el área de la sección de corte lateral subyacente.
El primer material semiconductor orgánico y el tercer material semiconductor orgánico pueden ser un mismo material, y el segundo material semiconductor orgánico y el cuarto material semiconductor orgánico pueden ser un mismo material. Alternativamente, el primer material semiconductor orgánico y el tercer material semiconductor orgánico pueden ser un material diferente, y el segundo material 30 semiconductor orgánico y el cuarto material semiconductor orgánico pueden ser un material diferente. O bien el primero y el tercero pueden ser el mismo y el segundo y el cuarto pueden ser diferentes. O bien el primero y el tercero pueden ser diferentes y el segundo y el cuarto pueden el mismo.
La deposición del primer material semiconductor orgánico puede incluir el suministro de vapor del primer material semiconductor orgánico en un gas portador inerte. Preferiblemente, el primer electrodo tiene una 35 superficie expuesta que tiene una rugosidad de valor medio cuadrático de al menos 30 nm y una variación de altura de al menos 200 nm.
Un dispositivo optoelectrónico fotosensible de acuerdo con una realización de la presente invención incluye un primer electrodo y un segundo electrodo y una pluralidad de capas fotoactivas orgánicas dispuestas entre el primer electrodo y el segundo electrodo. Al menos uno de entre el primer electrodo y 40 el segundo electrodo es transparente. La pluralidad de capas fotoactivas orgánicas incluye una primera capa que consiste esencialmente en un primer material semiconductor orgánico, la primera capa es continua y tiene protrusiones, un lado de la primera capa que mira hacia una segunda capa tiene un área superficial al menos tres veces mayor que el área de la sección de corte lateral; la segunda capa consiste esencialmente de un segundo material semiconductor orgánico, la segunda capa es discontinua y está 45 en contacto directo con la primera capa, partes de la primera capa coinciden con huecos de la segunda capa; una tercera capa consiste esencialmente de un tercer material semiconductor orgánico, la tercera capa es discontinua y está en contacto directo con la segunda capa, partes de la segunda capa coinciden con huecos de la tercera capa, y una cuarta capa consiste esencialmente de un cuarto material semiconductor orgánico, la cuarta capa es continua y está sobre la tercera capa, la cuarta capa llena los 50 huecos y los espacios vacíos de las otras capas fotoactivas orgánicas si los huecos y los espacios vacíos están expuestos a la cuarta capa. El primer y el tercer material semiconductor orgánico son ambos de tipo donante o de tipo aceptor con relación al segundo y al cuarto material semiconductor orgánico, que son del otro tipo de material.
Partes de la tercera capa pueden estar en contacto directo con la primera capa a través de huecos en la 55 segunda capa, y partes de la cuarta capa pueden estar en contacto directo con la segunda capa a través de huecos en la tercera capa.
Preferiblemente, desde cualquier punto dentro de la primera capa, la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del primer material semiconductor orgánico; desde cualquier punto dentro de la segunda capa, la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones del segundo material semiconductor orgánico; desde cualquier 5 punto dentro de la tercera capa, la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones del tercer material semiconductor orgánico; y desde cualquier punto de la cuarta capa, la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del cuarto material semiconductor orgánico. 10
El área superficial del lado de la primera capa que mira hacia la segunda capa es preferiblemente al menos 3 veces mayor que un área superficial de un lado opuesto de la primera capa y / o el lado de la primera capa que mira hacia la segunda capa tiene un área superficial al menos 5 veces mayor que un área de la sección de corte lateral.
El primer material semiconductor orgánico y el tercer material semiconductor orgánico pueden ser un 15 mismo material, y el segundo material semiconductor orgánico y el cuarto material semiconductor orgánico pueden ser un mismo material. Alternativamente, el primer material semiconductor orgánico y el tercer material semiconductor orgánico pueden ser un material diferente, y el segundo material semiconductor orgánico y el cuarto material semiconductor orgánico pueden ser un material diferente. O bien el primero y el tercero pueden ser el mismo y el segundo y el cuarto pueden ser diferentes. O bien el 20 primero y el tercero pueden ser diferentes y el segundo y el cuarto pueden el mismo.
Uno de entre el primer electrodo y el segundo electrodo puede ser un ánodo y el otro puede ser un cátodo. Entre la pluralidad de capas fotoactivas orgánicas, un respectivo material semiconductor orgánico de cada capa de tipo donante que está más cerca del ánodo tiene preferiblemente un HOMO no mayor de 0,026 eV menor que el de la capa de tipo donante adyacente más alejado el ánodo, y un respectivo 25 material semiconductor orgánico de cada capa de tipo aceptor que está más cerca del cátodo tiene preferiblemente un LUMO no mayor de 0,026 eV más alto que el de un material de tipo aceptor adyacente más alejado del cátodo. Más preferiblemente, entre la pluralidad de capas fotoactivas orgánicas, un respectivo material semiconductor orgánico de cada capa de tipo donante que está más cerca del ánodo tiene un HOMO que es igual o mayor que el de una capa de tipo donante adyacente más 30 alejado del ánodo, y un respectivo material semiconductor orgánico de cada capa de tipo aceptor que está más cerca del cátodo tienen un LUMO que es igual o inferior al de un material de tipo aceptor adyacente más alejado del cátodo.
Preferiblemente, el primer electrodo puede tener una superficie superior que tiene una rugosidad de un valor medio cuadrático de al menos 30 nm y una variación de altura de al menos 200 nm. 35
La pluralidad de capas fotoactivas orgánicas puede incluir además una quinta capa y una sexta capa entre la tercera capa y la cuarta capa. La quinta capa consiste esencialmente de un quinto material semiconductor orgánico, la quinta capa es discontinua y está en contacto directo con la tercera capa, partes de la tercera capa coinciden con los huecos de la quinta capa. La sexta capa consiste esencialmente de un sexto material semiconductor orgánico, la sexta capa es discontinua y está en 40 contacto directo con la quinta capa, partes de la quinta capa coinciden con huecos de la sexta capa. El quinto material semiconductor orgánico es del mismo tipo de material que el primer y tercer material semiconductor orgánico, el sexto material semiconductor orgánico es del otro tipo de material.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama del nivel de energía que ilustra una heterounión de donante - aceptor. 45
La figura 2 ilustra un dispositivo fotosensible orgánico que incluye una heterounión de donante - aceptor.
La figura 3 ilustra una bicapa de donante - aceptor que forma una heterounión plana.
La figura 4 ilustra una heterounión híbrida que incluye una heterounión mixta entre una capa donante y una capa aceptor.
La figura 5 ilustra una heterounión volumétrica. 50
La figura 6 ilustra un dispositivo fotosensible orgánico que incluye una heterounión de barrera Schottky.
La figura 7 ilustra células fotosensibles en tándem en serie.
La figura 8 ilustra células fotosensibles en tándem en paralelo.
Las figuras 9A - 9H ilustran un procedimiento para formar una heterounión volumétrica que incluye una pluralidad de capas discontinuas de donantes y aceptors de acuerdo con una realización de la presente invención.
Las figuras 10A y 10B demuestran la formación de capas discontinuas mediante deposición de fase de vapor orgánico. 5
La figura 11 demuestra la formación de una capa discontinua mediante deposición de chorro de vapor orgánico.
Las figuras no están necesariamente dibujadas a escala.
Descripción detallada
Un dispositivo fotosensible orgánico comprende al menos una región fotoactiva en la cual se absorbe la 10 luz para formar un excitón que puede disociarse posteriormente en un electrón y un hueco. La figura 2 muestra un ejemplo de un dispositivo optoelectrónico fotosensible orgánico 100 en el cual la región fotoactiva 150 comprende una heterounión de donante - aceptor. La región fotoactiva es una parte de un dispositivo fotosensible que absorbe radiación electromagnética para generar excitones que pueden disociarse para generar una corriente eléctrica. El dispositivo 100 comprende un ánodo 120, una capa 15 122 de suavizado de ánodo, un donante 152, un aceptor 154, una capa 156 de bloqueo de excitones (“EBL”) y un cátodo 170, sobre un substrato 110.
Ejemplos de EBL 156 se describen en la patente de EE.UU. núm. 6.451.415 de Forrest y colaboradores. Una explicación adicional de los antecedentes de las EBL puede encontrarse también en el documento de Peumans y colaboradores, “Efficient photon harvesting at high optical intensities in ultrathin organic 20 dobule-heterostructure photovoltaic diodes”, Applied Physics Letters 76, 2650-52 (2000). Las EBL reducen la extinción evitando que los excitones migren fuera de los materiales donantes y / o aceptors.
Los términos “electrodo” y “contacto” se utilizan aquí de forma intercambiable para referirse a una capa que suministra un medio para proporcionar corriente fotogenerada a un circuito externo o suministrar una corriente o tensión de polarización al dispositivo. Según se ilustra en la figura 2, el ánodo 120 y el cátodo 25 170 son ejemplos. Los electrodos pueden estar compuestos de metales o de “sustitutos de metales”. En la presente memoria el término “metal” se utiliza para comprender tanto los materiales compuestos de un metal elementalmente puro como también aleaciones metálicas que son materiales compuestos de dos o más metales elementalmente puros. El término “sustituto del metal” se refiere a un material que no es un metal dentro de la definición normal, pero que tiene propiedades similares al metal tales como la 30 conductividad, tal como los semiconductores dopados de amplia energía de salto, semiconductores degenerados, óxidos conductores y polímeros conductores. Los electrodos pueden comprender una sola capa o múltiples capas (un electrodo “compuesto”), pueden ser transparentes, semitransparentes u opacos. Ejemplos de electrodos y materiales de electrodo incluyen aquellos presentados en la patente de EE.UU. núm. 6.352.777 de Bulovic y colaboradores y en la patente de EE.UU. núm. 6.420.031 de 35 Parthasarathy y colaboradores. Tal como se utiliza en la presente memoria, se dice que una capa es “transparente” si transmite al menos el 50% de la radiación electromagnética ambiente en una longitud de onda pertinente.
El substrato 110 puede ser cualquier substrato adecuado que suministre propiedades estructurales deseadas. El substrato puede ser flexible o rígido, plano o no plano. El substrato puede ser transparente, 40 translúcido u opaco. Los plásticos rígidos y el vidrio son ejemplos de materiales de substrato rígidos preferidos. Los plásticos flexibles y las láminas de metal son ejemplos de materiales de substrato flexibles preferidos.
Una capa 122 de suavizado de ánodo puede situarse entre la capa 120 del ánodo y la capa donante 152. Las capas de suavizado de ánodo se describen en la patente de EE.UU. núm. 6.657.378 de Forrest y 45 colaboradores.
En la figura 2, la región fotoactiva 150 comprende el material donante 152 y el material aceptor 154. Los materiales orgánicos para su uso en la región fotoactiva pueden incluir compuestos organometálicos, incluyendo compuestos organometálicos ciclometilados. El término “organometálico” tal como se utiliza en la presente memoria es generalmente entendido por cualquiera con un conocimiento normal en la 50 materia y se da, por ejemplo, en el capitulo 13 de “Inorganic Chemistry” (2ª edición) de Gary L. Miessler y Donald A. Tarr, Prentice Hall (1999).
Las capas orgánicas pueden fabricarse usando deposición en vacío, revestimiento por centrifugación, deposición de fase de vapor orgánico, impresión por chorro de tinta, impresión por chorro de vapor orgánico y otros procedimientos conocidos en la técnica. 55
Ejemplos de diferentes tipos de heterouniones de donante - aceptor se muestran en las figuras 3 - 5. La figura 3 ilustra una bicapa de donante - aceptor que forma una heterounión plana. La figura 4 ilustra una heterounión híbrida, que incluye una heterounión mixta 153 que comprende una mezcla de materiales donantes y aceptors. La figura 5 ilustra una heterounión ideal “volumétrica”. Una heterounión volumétrica, en el caso de fotocorriente ideal, tiene una interfaz simple continua entre el material donante 252 y el 5 material aceptor 254, aunque típicamente existen múltiples interfaces en los dispositivos actuales. Las heterouniones mixtas y volumétricas pueden tener múltiples interfaces de donante - aceptor como resultado de tener dominios plurales de material. Los dominios que están rodeados por el material de tipo opuesto (por ejemplo, un dominio del material donante rodeado por el material aceptor) pueden aislarse eléctricamente, de forma que estos dominios no contribuyan a la fotocorriente. Otros dominios pueden 10 conectarse mediante vías de percolación (vías de fotocorriente continua), de forma que estos otros dominios puedan contribuir a la fotocorriente. La distinción entre una heterounión mixta y una heterounión de volumétrica recae en el grado de separación de paso entre los materiales donante y aceptor. En una heterounión mixta, hay muy poca o ninguna separación de fase (los dominios son muy pequeños, por ejemplo, menos que unos pocos manómetros), mientras que en una heterounión volumétrica, hay una 15 separación de fase significativa (por ejemplo, formando dominios con tamaños de entre unos pocos nanómetros y 100 nm).
Las heterouniones mixtas de molécula pequeña pueden formarse, por ejemplo, mediante la codeposición de los materiales donante y aceptor usando deposición en vacío o deposición por vapor. Las heterouniones volumétricas de molécula pequeña pueden formarse, por ejemplo, mediante crecimiento 20 controlado, codeposición con recocido post deposición o procesamiento de solución. Heterouniones mixtas o volumétricas de polímero pueden formarse, por ejemplo, mediante el procesamiento de una solución de mezclas poliméricas de los materiales donante y aceptor.
Si una región fotoactiva incluye una capa mixta (153) o capas volumétricas (252, 254) y una o ambas capas de donante 152 y aceptor 154, se dice que la región fotoactiva incluye una “heterounión híbrida”. 25 La disposición de las capas en la figura 4 es un ejemplo. Para una explicación adicional de las heterouniones híbridas consulte la solicitud de patente publicada de EE. UU. 2005/0224113 A1 titulada “High efficiency organic photovoltaic cells employing hybridized mixed-planar heterojunctions” de Jiangeng Xue y colaboradores, publicada el 13 de octubre de 2005.
En general las heterouniones planas tienen buena conducción de portador, pero una pobre disociación 30 de excitones; una capa mixta tiene una pobre conducción de portador y buena disociación de excitones y una heterounión volumétrica tiene buena conducción de portador y buena disociación de excitones, pero puede experimentar aumento de carga al final del material “fondo de saco”, disminuyendo la eficacia. A menos que se diga de otra forma, pueden utilizarse heterouniones planas, mixtas, volumétricas e híbridas de forma intercambiable como las heterouniones de donante - aceptor de todas las realizaciones 35 aquí presentadas.
La figura 6 muestra un ejemplo de un dispositivo optoelectrónico fotosensible orgánico 300 en el cual la región fotoactiva 350 es parte de una heterounión de barrera Schottky. El dispositivo 300 comprende un contacto transparente 320, una región fotoactiva 350 que comprende un material fotoconductor orgánico 358 y un contacto Schottky 370. El contacto Schottky 370 se forma típicamente como una capa de metal. 40 Si la capa fotoconductora 358 es una ETL, puede usarse un metal de alta función de trabajo tal como el oro, mientras que si la capa fotoconductora es una HTL, puede usarse un metal de baja función de trabajo tal como aluminio, magnesio o indio. En una célula de barrera Schottky, un campo eléctrico integral con la barrera Schottky aleja el electrón y el orificio de un excitón. Generalmente, esta disociación del excitón asistida por campo no es tan eficiente como la disociación en una interfaz de 45 donante - aceptor.
Los dispositivos ilustrados pueden conectarse con un elemento 190. Si el dispositivo es un dispositivo fotovoltaico, el elemento 190 es una carga resistiva que consume o almacena energía. Si el dispositivo es un fotodetector, el elemento 190 es un circuito de detección de corriente que mide la corriente generada cuando se expone el fotodetector a la luz, y que puede aplicar una polarización al dispositivo 50 (tal como se describe, por ejemplo, en la solicitud publicada de patente de EE.UU. 2005-0110007 A1 publicada el 26 de mayo de 2005 para Forrest y colaboradores. Si la unión rectificadora se elimina del dispositivo (por ejemplo, utilizando un material fotoconductor simple como la región fotoactiva), las estructuras resultantes pueden utilizarse como una célula fotoconductora, en cuyo caso el elemento 190 es un circuito de detección de señales para monitorizar los cambios en la resistencia a través del 55 dispositivo debidos a la absorción de luz. A menos que fuera de otra forma, cada una de estas disposiciones y modificaciones puede utilizarse para los dispositivos en cada uno de los dibujos y realizaciones aquí presentadas.
Un dispositivo fotosensible orgánico puede comprender también capas de transferencia de carga transparentes, electrodos o zonas de recombinación de carga. Una capa de transferencia de carga puede ser orgánica o inorgánica y puede ser o no fotoconductivamente activa. Una capa de transferencia de carga es similar a un electrodo, pero no tiene una conexión eléctrica externa al dispositivo y solo suministra portadores de carga desde una subsección de un dispositivo optoelectrónico a la subsección adyacente. Una zona de recombinación de carga es similar a una capa de transferencia de carga, pero 5 permite la recombinación de electrodos y huecos entre subsecciones adyacentes de un dispositivo optoelectrónico. Una zona de recombinación de carga puede incluir centros de recombinación de metal transparente o de sustituto de metal que comprenden nanoagrupaciones, nanopartículas y / o nanobarras, tal como se describe, por ejemplo, en la patente de EE.UU. num. 6.657.378 de Forrest y colaboradores, la solicitud de patente publicada de EE.UU. 2006-0032529 A1, titulada “Organic 10 Photosensitive Devices” de Rand y colaboradores, publicada el 16 de febrero de 2006 y la solicitud de patente publicada de EE.UU. 2006-0027802 A1, titulada “Stacked Organic Photosensitive Devices” de Forrest y colaboradores publicada el 9 de febrero de 2006. Una zona de recombinación de carga puede o no incluir una capa de matriz transparente en la cual están embebidos los centros de recombinación. Una capa de transferencia de carga, un electrodo o una zona de recombinación de carga pueden servir como 15 cátodo y/o ánodo de subsecciones del dispositivo optoelectrónico. Un electrodo o una capa de transferencia de carga pueden servir como contacto Schottky.
Las figuras 7 y 8 ilustran ejemplos de dispositivos en tándem que incluyen dichas capas de transferencia de carga transparentes, dichos electrodos y dichas zonas de recombinación de carga. En el dispositivo 400 de la figura 7, las regiones fotoactivas 150 y 150´ están eléctricamente apiladas en serie con una 20 región conductora intermedia 460. Según se ilustra, sin conexiones eléctricas internas, la región conductora intermedia 460 puede ser una zona de recombinación de carga o puede ser una capa de transferencia de carga. Como zona de recombinación, la región 460 comprende centros 461 de recombinación con o sin una capa de matriz transparente. Si no hay capa de matriz, la disposición del material que forma la zona puede no ser continua a través de la región 460. El dispositivo 500 de la figura 25 8 ilustra regiones fotoactivas 150 y 150´ eléctricamente apiladas en paralelo, estando la célula superior en una configuración invertida (es decir, el cátodo abajo). En cada una de las figuras 7 y 8, las regiones fotoactivas 150 y 150´ y las capas 156 y 156´ pueden estar formadas del mismo material respectivo o de materiales diferentes, dependiendo de la aplicación. Asimismo, las regiones fotoactivas 150 y 150´ pueden ser de un mismo tipo (es decir, plano, mixto, volumétrico, híbrido) de heterounión o pueden ser 30 de tipos diferentes.
En cada uno de los dispositivos anteriormente descritos, pueden omitirse capas, tal como la capa de suavizado y las capas de bloqueo de excitones. Pueden añadirse otras capas, tales como capas reflectantes o regiones fotoactivas adicionales. El orden de las capas puede alterarse o invertirse. Pude emplearse un concentrador o una configuración de retención para aumentar la eficacia, tal como se 35 presenta, por ejemplo, en la patente de EE.UU. núm. 6.333.458 de Forrest y colaboradores y en la patente de EE.UU. núm. 6.440.769 de Peumans y colaboradores. Pueden utilizarse revestimientos para enfocar la energía óptica dentro de regiones deseadas de un dispositivo, tal como se presenta, por ejemplo en la solicitud de patente publicada de EE.UU. num. 2005-0266218 A1, titulada “Aperiodic dielectric multilayer stack” de Peumans y colaboradores, publicada el 1 de diciembre de 2005. En los 40 dispositivos en tándem, pueden formarse capas aislantes transparentes entre células suministrándose la conexión eléctrica entre las células por medio de electrodos. También en los dispositivos en tándem, una o más regiones fotoactivas pueden ser una heterounión de barrera Schottky en vez de una heterounión de donante - aceptor. Pueden utilizarse disposiciones diferentes a las específicamente descritas.
Se han centrado grandes esfuerzos en el uso de células fotovoltaicas orgánicas para conseguir eficacias 45 aceptables de conversión fotovoltaica con costes de producción económicos. Una disociación eficaz de excitones en materiales orgánicos se produce bajo fuertes campos eléctricos o una heterounión de donante - aceptor donde las diferencias de afinidades de los electrones y los potenciales de ionización entre los materiales orgánicos en contacto son suficientemente grandes para vencer la energía de unión de los excitones. Este último mecanismo se ha empleado para formar células fotovoltaicas de 50 heterounión de donante - aceptor con una eficacia de conversión de energía ηP ~ 1% y se limita mediante longitudes de difusión de excitones (LD ~ 10-40 nm) que son mucho más pequeñas o mucho más cortas que la longitud de absorción óptica (LA ~ 100 nm). Los materiales orgánicos utilizados para las células solares absorben habitualmente más del 90% de la luz incidente con un grosor de 100 nm.
Los excitones generados dentro de una longitud de difusión de excitones de una heterounión de donante 55 - aceptor tienen una alta probabilidad de disociarse eficazmente en la heterounión. A la inversa, los excitones generados a más de una longitud de difusión de excitones desde la heterounión de donante - aceptor tienen generalmente menos probabilidades de disociarse eficazmente y de contribuir a crear fotocorriente.
Según se describió anteriormente con respecto a la figura 5, las heterouniones volumétricas se 60 desarrollaron en un esfuerzo para maximizar la proximidad de una heterounión de donante - aceptor a un excitón. Las heterouniones volumétricas tienen preferiblemente una red altamente intercalada o interfiltrada de materiales donantes y aceptors de forma que un excitón generado por la absorción de la radiación incidente está probablemente muy cerca de una heterounión y por lo tanto, es probable que contribuya a la creación de fotocorriente. 5
Las heterouniones volumétricas iniciales se fabricaron mediante recubrimiento por rotación de una mezcla de versiones solubles de los materiales donantes - aceptors, siguiendo con una segregación de fase de la mezcla mediante recocido a alta temperatura. Durante el recubrimiento por rotación y la evaporación del solvente, la fase de los materiales donantes - aceptors se separa, creando una red inter-penetrante intrincada con una gran área interfacial entre las dos fases. La morfología de la estructura 10 resultante se controló cambiando las condiciones de rotación, los solventes y las concentraciones relativas de los materiales. Aunque las heterouniones volumétricas, formadas mediante el procedimiento de recubrimiento por rotación, exhibieron mejores eficiencias de conversión de energía en comparación con los tradicionales diseños bicapa, los dispositivos volumétricos exhibieron una alta resistencia en serie debido a la estructura desordenada de la capa de interfaz. La separación de fase durante el 15 recubrimiento por rotación y la segregación de fase inducida por el recocido son procedimientos termodinámicamente controlados que se caracterizan por una interdigitación aleatoriamente estructurada entre las capas donantes y aceptors debido a la entropía del proceso de formación de la interfaz.
El rendimiento de los dispositivos volumétricos se mejoró cambiando del recubrimiento por rotación a la deposición de fase de vapor orgánico (OVPD), tal como se describe en la publicación de solicitud de 20 patente de EE.UU. 2005-0227390 A1 de Shtein y colaboradores, titulada “Method of Fabricating an optoelectronic device Having a bulk heterojunction“ y en “Control growth of a molecular bulk heterojunction photovoltaic cell” de Yang y colaboradores, Nature Materials Vol. 4, 37-41 (2005).
La OVPD se diferencia inherentemente de la ampliamente usada evaporación térmica al vacío (VTE) en que la OVPD utiliza un gas portador para transportar los vapores al interior de la cámara de deposición. 25 Separando espacialmente las funciones de evaporación y transporte se mejora el control sobre el proceso de deposición y se hace posible controlar la morfología de la superficie orgánica, por ejemplo, plana con superficie lisa o capas con protrusiones. Otra característica con la OVPD en comparación con la VTE, es la gran difusividad de la superficie molecular y las trayectorias no balísticas seguidas por las moléculas en su llegada a la superficie. La OVPD es particularmente efectiva llenando los huecos 30 preexistentes y otras zonas superficiales no uniformes, mientras que la VTE no es efectiva debido al largo trayecto medio libre y a las trayectorias balísticas seguidas por las moléculas incidentes.
En las condiciones típicas de deposición utilizadas por la OVPD, el flujo del gas portador alrededor del substrato crea una capa límite hidrodinámica donde el transporte molecular se limita en la difusión. La tasa de deposición, la eficacia de deposición y la morfología de la película se controlan ajustando la 35 concentración de las especies orgánicas, la hidrodinámica del flujo y la difusividad superficial. Utilizando OVPD, las heterouniones volumétricas ordenadas que crecieron usando materiales de molécula pequeña exhibieron una resistencia en serie mejorada en comparación con los anteriores diseños de heterouniones volumétricas recubiertas por rotación.
Además de las mejoras en la movilidad del portador, la resistencia en serie y la eficacia total en 40 comparación con los diseños recubiertos por rotación, la naturaleza ordenada de las heterouniones volumétricas que han crecido mediante OVPD pueden eliminar la ocurrencia de bolsas de material donante y aceptor no eléctricamente conectadas mediante una vía de percolación a un electrodo.
Sin embargo, la eficacia de absorción de las heterouniones volumétricas que han crecido mediante OVPD está espacialmente limitada. En general, las características de absorción de una heterounión se 45 maximizan seleccionando materiales donantes y materiales aceptors con diferentes espectros de absorción. Si un fotón incidente tiene una longitud de onda cercana a un pico de absorción del primer material pero no del segundo material, y el fotón incidente transita a través de la heterounión volumétrica predominantemente a través del segundo material (por ejemplo, pasando por debajo de la longitud de un “dedo” del segundo material), hay una probabilidad reducida de que el fotón contribuya a formar 50 fotocorriente.
Sería beneficioso conservar las ventajas de una heterounión volumétrica ordenada, tales como la corta distancia para que viajen los excitones antes de la disociación, mientras que además se aumenta la conversión de fotón - en - excitón y se aumenta el área de la interfaz del donante - aceptor mientras que los excitones se disocian. 55
Una nueva estructura que mejora la eficacia de los diseños de las heterouniones volumétricas existentes incluye una pluralidad de capas alternativas discontinuas de donante y aceptor embebidas dentro de una heterounión volumétrica. Maximizando el número de capas discontinuas, el grosor de la estructura puede ser un múltiplo de la longitud de absorción, haciendo posible, en teoría, que la estructura absorba hasta el 90% de la luz incidente del espectro solar.
Las figuras 9A a 9H ilustran la construcción de un ejemplo de la nueva estructura. Las vistas son una sección de corte y no están dibujadas a escala. La escala de diferentes características no es 5 proporcional, sino que se exagera con propósitos demostrativos.
Tal como se ilustra en la figura 9A, la estructura se inicia con la formación de una primera capa 951 que consiste esencialmente de un primer material semiconductor orgánico sobre un primer electrodo 920. La primera capa 951 se corresponde con una de las capas 252 y 254 de la figura 5. La primera capa 951 cubre completamente el primer electrodo 920 e incluye protrusiones 948. Las protrusiones 948 dan a la 10 primera capa 951 un área superficial al menos tres veces mayor que el área de la sección de corte subyacente (por ejemplo, el área del plano del substrato subyacente 110), o mejor aún, la parte superior de la primera capa 951 tiene un área superficial al menos tres veces mayor que el fondo de la primera capa 951 (es decir, tres veces mayor que la superficie subyacente). Más preferiblemente, las protrusiones 948 dan a la primera capa 951 un área superficial al menos cinco veces mayor que el área 15 de la sección de corte subyacente, o mejor aún, la parte superior de la primera capa 951 tiene un área superficial al menos cinco veces mayor que el fondo de la primera capa 951.
Después, según se ilustra en la figura 9B, se forma una segunda capa 952a que consiste esencialmente de un segundo material semiconductor orgánico. La segunda capa 952a es discontinua y está en contacto directo con la primera capa 951. Partes de la primera capa 951 permanecen expuestas a través 20 de la segunda capa 952a.
Después, según de ilustra en la figura 9C, se forma una tercera capa 953a que consiste esencialmente de un tercer material semiconductor orgánico. La tercera capa 953a es discontinua y está en contacto directo con la segunda capa 952a. Partes de la tercera capa 953a están directamente en contacto con la primera capa 951 a través de los huecos de la segunda capa 952a. 25
Un número impar de capas semiconductoras orgánicas de la región fotoactiva 950 son de un tipo donante o de un tipo aceptor, mientras que un número par de capas semiconductoras orgánicas son del otro tipo. Consecuentemente, la interfaz entre cada una de las capas 951, 952, 953 y 954 incluye al menos una heterounión de donante - aceptor. Similarmente, los puntos de contacto entre las capas de un mismo tipo (por ejemplo, 951 - 953, 953 - 953, 952 - 952, 952 - 954) suministran una vía de conducción 30 para portadores de carga disociados a través de la estructura del respectivo electrodo.
Según se muestra en las figuras 9D y 9E, el patrón de capas discontinuas alternativas (por ejemplo, la capa 952b de un cuarto material semiconductor orgánico; la capa 953b de un quinto material semiconductor orgánico, se repite indefinidamente hasta que se alcance un grosor total deseado). Las consideraciones para alcanzar el equilibrio en la determinación de cuántas capas discontinuas hay que 35 añadir incluyen cosas tales como la resistencia en serie, las longitudes de absorción óptica del material y si se desea una transparencia óptica particular para la estructura (por ejemplo, si se diseña una estructura en tándem o una película de ventana fotovoltaica). En algún punto, la cantidad de luz que alcanzará la capa será pequeña debido a la absorción en las capas precedentes, de forma que capas adicionales podrían contribuir más a la resistencia en serie que a la fotocorriente, reduciendo la eficacia 40 total.
Preferiblemente, se forma un número par de capas discontinuas, ya que las capas discontinuas se cubren mediante una sexta capa 954 que consiste esencialmente de un sexto material semiconductor orgánico, que tiene un tipo de material opuesto al de la primera capa 951. La sexta capa 954 es continua y llena cualquier hueco y espacio vacío si los huecos y los espacios vacíos están expuestos cuando se 45 deposita la sexta capa. Posteriormente, según se ilustra en la figura 9G, puede depositarse una capa 956 de bloqueo de excitones.
Entonces, tal como se ilustra en la figura 9H, se deposita un segundo electrodo 970.
Los electrodos 920 y 970 se construyen tal como se describió anteriormente (es decir, una capa simple o capas múltiples, transparentes, semitransparente u opacas). Al menos uno de los electrodos 920, 970 es 50 transparente. El electrodo 920 puede servir bien como ánodo 120 o bien como cátodo 170, siendo el electrodo 970 el otro.
En vez de electrodos, uno o ambos electrodos 920 y 970 pueden disponerse como una capa de transferencia de carga o una zona de recombinación de carga, tal como si la región fotoactiva 950 sirviera como región fotoactiva 150, 150´ en un dispositivo en tándem según se describió anteriormente 55 con respecto a las figuras 7 y 8.
Puede suministrarse una capa de bloqueo de excitones entre la primera capa 951 y el primer electrodo 920 (no ilustrado). Si se coloca una capa de bloqueo de excitones entre el primer electrodo 920 y la primera capa 951 y el procedimiento de crecimiento controlado utilizado para formar las protrusiones 948 depende de la tensión (por ejemplo, Stranski-Krastanov, analizado adicionalmente a continuación), entonces la generación de tensión interfacial entre la capa inferior de bloqueo de excitones y la primera 5 capa 951 es una consideración de diseño cuando se seleccionan los materiales para las respectivas capas.
La tensión interfacial es también una consideración de diseño si se incluye una capa de suavizado de electrodo (por ejemplo, una capa 122 de suavizado de ánodo). Sin embargo, las capas de suavizado de electrodos aumentan la resistencia en serie. Usando el suministro de gas portador de las técnicas de 10 deposición de vapor orgánico aquí descritas, generalmente es innecesaria una capa de suavizado.
La primera capa 951 debe ser lo suficientemente gruesa para asegurar la cobertura continua del primer electrodo 920 (evitando así cortocircuitos eléctricos) y las protrusiones 948 deben ser lo suficientemente anchas para evitar la ruptura. Al mismo tiempo, un exceso de grosor en la base de la primera capa 951 y protrusiones 948 excesivamente anchas aumentan la resistencia en serie y disminuyen el área superficial 15 de la interfaz. Preferiblemente, una distancia hasta un límite de la interfaz con una capa del tipo de material opuesto en la primera capa orgánica 951 no es mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del primer material semiconductor orgánico.
Similarmente, dentro de la capa semiconductora orgánica continua de “cubierta” (es decir, la sexta capa 954), la distancia hasta un límite de la interfaz con la capa del tipo de material opuesto tampoco es mayor 20 de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del material semiconductor orgánico de la capa (por ejemplo, el sexto material semiconductor orgánico de la figura 9H). Más preferiblemente, la distancia dentro de la sexta capa 254 hasta un límite de la interfaz con una capa del tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones.
El grosor óptimo de la región fotoactiva 950 se estima que está alrededor de 80 nm, si se construyen la 25 primera y última capas continuas (251, 254) para suministrar cada una la distancia no mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones hasta un límite opuesto, construyendo las capas discontinuas (252, 253), para que cada una de ellas suministre una distancia no mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones hasta el límite opuesto y trabajando con materiales donantes y aceptors tales como CuPc (ftalocianato de cobre), PTCBI (bis-bencimidazola 3,4,9,10-perilenotetracarboxílica) y C60. 30
La estructura de cada capa semiconductora orgánica continua 252, 253 comprende un equilibrio entre la maximización de la cobertura para suministrar volumen para la conversión fotovoltaica y el suministro de suficientes huecos a través de la capa para promover vías conductoras, minimizando así la resistencia en serie y la ocurrencia de islas. Demasiadas pocas vías aumentan la resistencia en serie, pero muy poca cobertura reduce las ventajas (fotoabsorción y área interfacial) de la capa. Preferiblemente la distancia 35 hasta un límite de la interfaz con una capa de tipo de material opuesto en cada capa discontinua 952, 953 no es mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones del respectivo material semiconductor orgánico de la capa. Las capas semiconductoras orgánicas discontinuas se disponen preferiblemente de manera que partes de una pluralidad de capas discontinuas se superpongan entre cada protrusión 948.
Dentro de la región fotoactiva 950, cada capa donante puede formarse del mismo material. Sin embargo, 40 algunas o todas las capas donantes pueden estar formadas de materiales diferentes. Si se usan materiales donantes diferentes, los materiales donantes deben disponerse de manera que los niveles de HOMO sean favorables a la conducción de los huecos hasta el ánodo 120. Una capa donante más cerca del ánodo 120 debe tener un nivel de HOMO no mayor de 3 kT menor que una capa donante adyacente más alejada del ánodo 120 (siendo k la consistente de Boltzmann y siendo T la temperatura operativa). 45 Más preferiblemente, una capa donante más cerca del ánodo 120 debe tener un nivel de HOMO igual o mayor que el de una capa donante adyacente más alejada del ánodo 120.
Asimismo, dentro de la región fotoactiva 950, cada capa aceptor puede estar formada de un mismo material. Sin embargo, algunas o todas las capas donantes pueden estar formadas de materiales diferentes. Si se usan materiales diferentes, los materiales aceptors deben disponerse de manera que los 50 niveles de LUMO sean favorables a la conducción de electrones hasta el cátodo 170. Una capa aceptor más cerca del cátodo 170 debe tener un nivel de LUMO no mayor de 3 kT mayor que una capa aceptor adyacente más alejada del cátodo 170. Más preferiblemente, una capa aceptor más cerca del cátodo 170 debe tener un nivel de LUMO igual o inferior al de una capa aceptor adyacente más alejada del cátodo 170. 55
Comúnmente se especifica que las temperaturas operativas para los dispositivos fotosensibles orgánicos tienen una banda operativa de T = -40º C a +100º C, con una temperatura operativa nominal aproximada de +300º K. Utilizando la temperatura operativa nominal, 3kT = 0,078 eV (es decir, 3 x 1,381E-23 (J/K) / 1,602E-19 (J/eV) x 300º K).
Cada respectiva capa semiconductora orgánica 951, 952, 953, 954 puede estar o no dopada. El material “esencial” de cada capa es cualquier componente o componentes que definan el carácter de la respectiva capa bien como donante o bien como aceptor. En otras palabras, el material “esencial” puede 5 ser un material o materiales de matriz, un dopante o una de sus combinaciones.
La primera capa semiconductora orgánica 951 puede hacerse crecer utilizando cualquier técnica de crecimiento controlado, tal como aquellas empleadas para hacer crecer heterouniones orgánicas volumétricas.
El crecimiento de la primera capa semiconductora orgánica 951 puede iniciarse con o sin una capa 10 húmeda del primer material semiconductor orgánico. Una ventaja de usar una capa húmeda formada bien mediante OVPD o bien mediante deposición de chorro de vapor orgánico (OVJD) es que ambos procesos hacen posible la formación fiable y repetitiva de una capa fina de conformación, haciendo posible utilizar materiales de electrodo rugosos tales como SnO2 sin un aumento apreciable de la resistencia en serie y sin cortocircuitos. Hay varias ventajas en la utilización de un material de electrodo 15 rugoso, que incluyen un menor coste y un área superficial aumentada.
El coste puede reducirse ya que materiales tales como el SnO2 son menos caros que los materiales de substrato más lisos (tal como el óxido de indio estaño) y porque pueden eliminarse los pasos de procesamiento para suavizar el substrato (por ejemplo, la formación de una capa 122 de suavizado). El área superficial aumenta ya que la naturaleza conformada de la capa de humectante hace posible que la 20 rugosidad superficial se convierta en una característica de la primera capa semiconductora orgánica 951. La resistencia en serie disminuye ya que la capa conformada puede ser muy fina. Preferiblemente, el electrodo rugoso tiene una superficie expuesta con una rugosidad media cuadrática de al menos 30 nm y una variación de altura de al menos 200 mn.
Estan disponibles cualquier número de óxidos conductores transparentes (TCO) más baratos con una 25 alta rugosidad superficial. Ejemplos de otros óxidos conductores transparentes rugosos más baratos incluyen ZnO y SnO2. Preferiblemente, la conductividad del TCO rugoso se incrementa mediante dopado, por ejemplo ZnO dopado con aluminio (ZnO:Al), SnO2 dopado con antimonio (SnO2:Sb), ZnO dopado con flúor (ZnO:F) y ZnO dopado con galio (ZnO:Ga). Además, como alternativa a los TCO, puede formarse un óxido transparente rugoso con propiedades de conductividad excepcionales a partir de nanotubos de 30 carbono en una matriz de moléculas pequeñas o de polímero. Si se desea, también pueden usarse TCO rugosos más caros, tales como GaO e InGaO.
Cada uno de los procedimientos de deposición térmica en vacío (VTE), deposición de haz molecular orgánico (OMBD) e impresión de chorro tinta han resultado poco fiables para formar las capa conformadas finas (es decir, con un grosor de unas pocas moléculas) sobre las áreas superficiales 35 grandes de un material de electrodo rugoso, tal como se conoce en la técnica. Las capas finas formadas por estos procedimientos típicamente tienen un grosor desigual y son proclives a la creación de cortocircuitos (cuando un ánodo se pone directamente en contacto con el aceptor o cuando un cátodo se pone directamente en contacto con el donante).
Un ejemplo de un procedimiento de crecimiento controlado mediante el cual pueden hacerse crecer las 40 protrusiones 948 es el crecimiento de capas - más - islas de Stranski-Krastanov, tal como se describe (entre otros sitios) en “Ultrathin organic films grown by organic molecular beam deposition and related techniques” de Forrest, Chemical Reviews Vol. 97, núm. 6, 1793 - 1896 (1997). Se hace crecer una capa humectante policristalina tensionada conformada hasta un grosor en el que la cobertura sea continua y las moléculas comiencen a relajarse (para la mayoría de las combinaciones de materiales, este grosor 45 está entre 10 y 20 nm). Entonces se eleva la temperatura del substrato y se hace descender la presión de la cámara (con relación a las conducciones usadas para el crecimiento conformado) para formar las protrusiones mediante equilibrio - crecimiento, aprovechando la alta difusividad superficial posible con la OVJD y la OVPD. La temperatura superficial incrementada da como resultado la desviación de las moléculas a lo largo de la superficie de la capa de humectante hasta que se alcanza un punto de 50 equilibrio de energía (habitualmente hacia la mitad de uno de los dominios policristalinos donde la capa de humectante está más relajada). Las condiciones de energía superficial favorecen que moléculas adicionales se unan a estos sitios de nucleación de punto de equilibrio, en vez de a la capa de humectante misma, generando protrusiones 948. Cuanto mayor sea la tensión en la capa de humectante, más estrechas serán las protrusiones 948 para cualquier material dado. Las protrusiones resultantes 948 55 tienen una muy buena cristalinidad que es favorable a la alta movilidad de los portadores y a la baja resistencia en serie. Las protrusiones pueden hacerse crecer hasta alturas tan altas como un micrón, mientras que las secciones de corte de las protrusiones son del orden de la longitud de difusión de los excitones del material – aproximadamente 50 nanómetros.
Otro ejemplo de un proceso de crecimiento controlado mediante el cual pueden hacerse crecer las protrusiones 948 es la nucleación mediante condensación. Utilizando OVJD u OVPD, la presión de la cámara aumenta para provocar que las moléculas se agrupen mientras que todavía están en la corriente de gas. La temperatura superficial del substrato se hace disminuir para hacer descender la difusividad 5 superficial, de forma que las agrupaciones se peguen donde caigan. El resultado son protrusiones que tienen una altura de hasta aproximadamente 100 nanómetros, con secciones de corte entre 10 y 100 nanómetros. Las dimensiones de altura y anchura tienden a ser similares para ser del orden de la longitud de difusión de los excitones del material; por ejemplo, la altura y la anchura de las protrusiones formadas con CuPc fue de aproximadamente entre 30 y 40 nm. 10
El proceso de crecimiento es más fácil de controlar que el procedimiento Stranski-Krastanov, pero se reduce la cristalinidad de las protrusiones 948 (la movilidad para el mismo material es aproximadamente 1/10 del conseguido con Stranski-Krastanov). Este procedimiento puede realizarse con o sin una capa conformada de humectante, aunque se prefiere la capa de humectante (especialmente con un electrodo rugoso). Las protrusiones en forma de seta que maximizan el área superficial se forman fácilmente con 15 este procedimiento, ya que mediante el control de la morfología, puede hacerse que las agrupaciones entrantes formen grumos con la primera superficie con la que se ponen en contacto.
Las capas discontinuas se hacen discontinuas mediante la deposición selectiva (modelado), mediante la inclinación del substrato durante la deposición, haciendo las capas muy finas (por ejemplo, con unas pocas moléculas de grosor) o mediante una combinación de ambos procedimientos. Las capas 20 discontinuas pueden formarse usando cualquier procedimiento, incluyendo OVPD, OVJD, VTE, OMBD o impresión por chorro de tinta. Sin embargo, se prefiere OVJD y OVPD, ya que la VTE y la impresión por chorro de tinta suministran un grosor impreciso sobre el grosor de la película y ya que la OMBD puede ser prohibitivamente cara.
La OVJD puede realizare en la misma cámara que la OVPD (por ejemplo, cámara de paredes calientes, 25 suministro de gas portador, presiones similares) y proporciona el más alto grado de control. Mientras las moléculas tienen vectores bastantes aleatorios en la OVJD, la OVJD suministra chorros colimados de vapor orgánico y gas portador (de forma similar a la naturaleza direccional de la VTE y de la OMBD, pero poseyendo un flujo hidrodinámico en la superficie de deposición). Para un análisis de los antecedentes de la OVJD consulte la publicación de solicitud de patente de EE.UU. 2004/0048000 A1de Shtein, 30 titulada “Device and method for organic vapor jet deposition”.
La OVJD y la OVPD pueden utilizarse para la deposición de materiales de molécula pequeña, monómeros, oligómeros y dendrímeros. Puesto que la OVJD y la OVPD calientan la fuente molecular, estos procesos generalmente no son adecuados para su uso con polímeros (que se descomponen térmicamente cuando se calientan). 35
Una consideración adicional cuando se selecciona el procedimiento de deposición para depositar las capas discontinuas es el deseo de evitar islas aisladas de material donante / aceptor que no contribuyan a la fotocorriente (sino que incrementen la resistencia en serie). La deposición selectiva (por ejemplo utilizando una máscara de sombra colocada dentro del substrato; emitiendo impulsos específicos, inclinado y / o posicionando el haz molecular o las boquillas), y haciendo oscilar el substrato entre capas 40 proporciona un grado de control que puede ayudar a minimizar la ocurrencia de islas. La selectividad también puede incluir el cambio de la posición del substrato con relación al flujo de gas durante el proceso de deposición.
Otra consideración cuando se selecciona el procedimiento de deposición para las capas discontinuas es el deseo de evitar espacios vacíos en el dispositivo finalizado. Aunque las figuras 9A - 9H presentan las 45 protrusiones 948 como columnas ordenadas, esta es una selección de diseño: estructuras más complejas pueden obtenerse fácilmente. Si se hacen protrusiones altas (por ejemplo de aproximadamente 1 micrón), las protrusiones pueden retorcerse y combarse, formando bolsas cubiertas. Similarmente, si en un esfuerzo para maximizar el área superficial, se hace que las protrusiones tengan forma de seta (es decir, mediante el control de la morfología durante el crecimiento), se crean bolsas 50 cubiertas que tienen el riesgo de volverse espacios vacíos en el dispositivo finalizado. Aunque pueden usarse VTE y OMBD para formar las capas discontinuas si la forma de las protrusiones 948 es simple, un inconveniente tanto de la VTE como de la OMBD es la pobre capacidad de llenar las bolsas que existen con más protrusiones complejas 948. El llenado de las bolsas es también un inconveniente en la impresión mediante chorro de tinta (basada en solvente). Sin embargo, las dinámicas del flujo de gas 55 portador tanto de la OVPD como de la OVJD son capaces de suministrar un excelente revestimiento y una excelente cobertura de dichas bolsas.
En general la OVPD es menos selectiva que la OVJD y es mejor en el llenado de los espacios vacíos. Sin embargo, las dinámicas de flujo de la OVJD pueden modificarse para promover el llenado de los espacios vacíos inter alia disminuyendo la presión en la cámara de deposición, disminuyendo el caudal del gas portador, separando el objetivo de las boquillas e incrementando la temperatura superficial del objetivo. Aunque de forma local, esto hace que la deposición OVJD sea menos selectiva aunque puede 5 conservarse un alto grado de selectividad total controlando sobre qué áreas del objetivo se activan las boquillas.
Las figuras 10A y 10B ilustran ejemplos de capas discontinuas selectivamente depositadas mediante OVPD. La cámara 1000 de deposición incluye una entrada 1001 conectada a una cabeza 1003 de suministro de gas y salidas 1002. La plataforma 1004 sobre la cual está montado el substrato 110 incluye 10 serpentines 1006 de temperatura a través de los cuales se hace pasar fluido para calentar o enfriar el substrato 110. La plataforma 1004 está montada sobre un cubo 1005 que permite elevar, descender, girar y / o inclinar la plataforma. Aunque no se ilustra, las paredes de la cámara 1000 de deposición están calentadas y puede incluirse otro aparato para controlar la temperatura del substrato (por ejemplo, elementos piezoeléctricos de refrigeración, calentadores de infrarrojos). 15
En vista del corto recorrido libre medio con OVPD en la fase de gas (< 1 cm), puede mejorarse la selectividad disminuyendo la distancia entre el substrato 110 y la cabeza 1003 de suministro de gas. Las figuras 10A y 10B también ilustran la inclinación del substrato para promover la deposición selectiva y la cobertura discontinua.
La figura 11 ilustra un ejemplo de deposición selectiva de una capa discontinua usando OVJD. Para la 20 OVJD la boquilla 1003 del chorro puede configurarse para moverse y / o inclinarse. Con la capacidad para objetivar y pulsar de forma selectiva el chorro colimado de material, el chorro puede efectuar un barrido a través del substrato. Aunque solamente se muestra una boquilla de chorro, la cámara 1000 también puede configurarse con una pluralidad de boquillas 1103 de chorro para aumentar el rendimiento. Además, tal como se observó anteriormente, la cámara puede configurarse tanto con una 25 cabeza 1003 de OVPD como con una o más boquillas 1103 de OVJD.
Tal como se describió anteriormente, los dispositivos orgánicos fotosensibles de la presente invención pueden utilizarse para generar energía eléctrica a partir de la radiación electromagnética incidente (por ejemplo, dispositivos fotovoltaicos) o pueden utilizarse para detectar radiación electromagnética incidente (por ejemplo, un fotodetector o una célula fotoconductora). Los materiales, estructuras y aproximaciones 30 de fabricación aquí descritas pueden tener aplicación en dispositivos diferentes de las células orgánicas fotovoltaicas. Por ejemplo, otros dispositivos optoelectrónicos tales como fotodetectores orgánicos, fotosensores orgánicos y diodos orgánicos emisores de luz pueden emplear los materiales, estructuras y aproximaciones de fabricación. Más generalmente, los dispositivos orgánicos, tales como los transistores orgánicos, pueden emplear los materiales estructuras y aproximaciones de fabricación. 35
Claims (15)
- REIVINDICACIONES1. Un procedimiento para fabricar un dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300) que comprende:la deposición de un material semiconductor orgánico sobre un primer electrodo (920) para formar una primera capa continua (951) que tiene protrusiones (948), teniendo un 5 lado de la primera capa (951) opuesto al primer electrodo (920) un área superficial al menos tres veces mayor que un área de sección de corte lateral subyacente;la deposición de un segundo material semiconductor orgánico directamente sobre la primera capa (951) para formar una segunda capa discontinua (952a), permaneciendo expuestas partes de la primera capa (951); 10la deposición de un tercer material semiconductor orgánico directamente sobre la segunda capa (952a) para formar una tercera capa discontinua (953a), permaneciendo expuestas partes de al menos la segunda capa (952a).la deposición de un cuarto material semiconductor orgánico sobre la tercera capa para formar una cuarta capa discontinua (952b), llenado cualquier hueco y espacio vacío y 15 expuesto de la primera (951), de la segunda (952a) y de la tercera (953a) capas, yla deposición de un segundo electrodo (970) sobre la cuarta capa (952b),en el que al menos uno de entre el primer electrodo (920) y el segundo electrodo (970) es transparente, y el primer y el tercer material semiconductor orgánico son de un tipo donante (152, 252) o de un tipo aceptor (154, 254) con relación al segundo y cuarto 20 materiales semiconductores orgánicos que son del otro tipo de material.
- 2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que partes de la tercera capa (953a) están directamente en contacto con la primera capa (951) a través de huecos en la segunda capa (952a), y opcionalmente en el que partes de la cuarta capa (952b) están directamente en contacto con la segunda capa (952a) a través de huecos en la tercera capa (953a). 25
- 3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que:desde cualquier punto dentro de la primera capa (951), una distancia hasta el límite de la interfaz con la capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de la difusión de los excitones del primer material semiconductor orgánico,desde cualquier punto dentro de la segunda capa (952a), la distancia hasta un límite de 30 la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de la difusión de los excitones del segundo material semiconductor orgánico,desde cualquier punto dentro de la tercera capa (953a), la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de la difusión de los excitones del tercer material semiconductor orgánico y 35desde cualquier punto de la cuarta capa (952b), la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de la difusión de los excitones del cuarto material semiconductor orgánico.
- 4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el área superficial del lado de la primera capa (951) opuesto al primer electrodo (920) es al menos tres veces mayor que un área 40 superior de un lado de la primera capa (951) que mira hacia el primer electrodo (920), opcionalmente en el que el lado de la primera capa (951) opuesto al primer electrodo (920) tiene un área superficial al menos cinco veces mayor que el área de la sección de corte lateral subyacente.
- 5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer material semiconductor 45 orgánico y el tercer material semiconductor orgánico son un mismo material, y el segundo material semiconductor orgánico y el cuarto material semiconductor orgánico son un mismo material.
- 6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer material semiconductor orgánico y el tercer material semiconductor orgánico son un material diferente, y el segundo 50 material semiconductor orgánico y el cuarto material semiconductor orgánico son un material diferente.
- 7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la deposición del primer material semiconductor orgánico incluye el suministro de un vapor del primer material semiconductor orgánico en un gas portador inerte, opcionalmente en el que el primer electrodo (920) tiene una superficie expuesta que tiene una rugosidad cuadrática media de al menos 30 nm y una 5 variación de altura de al menos 200 nm.
- 8. Un dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300) que comprende:un primer electrodo (920) y un segundo electrodo (970), al menos uno de entre el primer electrodo (920) y el segundo electrodo (970) es transparente yuna pluralidad de capas fotoactivas orgánicas (951, 952a, 953, 952b) dispuestas entre el primer 10 electrodo (920) y el segundo electrodo (970), la pluralidad de capas fotoactivas orgánicas (951, 952a, 953, 952b) que comprenden:una primera capa (951) que consiste esencialmente de un primer material semiconductor orgánico, la primera capa (951) es continua y tiene protrusiones (948), teniendo un lado de la primera capa (951) que mira hacia una segunda capa (952a) un área superficial al 15 menos tres veces mayor que un área de la sección de corte lateral;la segunda capa (952a) consiste esencialmente de un segundo material semiconductor orgánico, la segunda capa (952a) es discontinua y está en contacto directo con la primera capa (951), coincidiendo partes de la primera capa (951) con huecos de la segunda capa (952a); 20una tercera capa (953a) que consiste esencialmente de un tercer material semiconductor orgánico, la tercera capa (953a) es discontinua y está en contacto directo con la segunda capa (952a), coincidiendo partes de la segunda capa (952a) con huecos de la tercera capa (953a); yuna cuarta capa (952b) que consiste esencialmente de un cuarto material semiconductor 25 orgánico, la cuarta capa (952b) es continua y está sobre la tercera capa (953a), llenando la cuarta capa (952b) los huecos y espacios vacíos de las otras capas fotoactivas orgánicas (952a, 953a) si los huecos y espacios vacíos están expuestos a la cuarta capa, en el que el primer y el tercer material semiconductor orgánico son de un tipo donante o de un tipo aceptor con relación al segundo y cuarto material semiconductor orgánico, que 30 son del otro tipo de material.
- 9. El dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300) de la reivindicación 8, en el que partes de la tercera capa (953a) están en contacto directo con la primera capa (951) a través de huecos de la segunda capa (952a), opcionalmente en el que partes de la cuarta capa (952b) están en contacto directo con la segunda capa (952a) a través de huecos en la tercera capa 35 (953a).
- 10. El dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300) de la reivindicación 8, en el que:desde cualquier punto dentro de la primera capa (951), la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del primer material semiconductor orgánico, 40desde cualquier punto con la segunda capa (952a), la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de difusión de los excitones del segundo material semiconductor orgánico,desde cualquier punto con la tercera capa (953a), la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 1,5 la longitud de 45 difusión de los excitones del tercer material semiconductor orgánico, ydesde cualquier punto con la cuarta capa (953b), la distancia hasta un límite de la interfaz con una capa de un tipo de material opuesto no es mayor de 2,5 la longitud de difusión de los excitones del cuarto material semiconductor orgánico.
- 11. El dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300) de la reivindicación 8, siendo el 50 área superficial del lado de la primera capa (951) que mira hacia la segunda capa (952a) al menos tres veces mayor que un área superficial de un lado opuesto de la primera capa (951), opcionalmente en el que el lado de la primera capa (951) que mira hacia la segunda capa (952a) tiene un área superficial al menos cinco veces mayor que un área de la sección de corte lateral.
- 12. El dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300), de la reivindicación 8, en el que el primer material semiconductor orgánico y el tercer material semiconductor orgánico son un mismo material, y el segundo material semiconductor orgánico y el cuarto material 5 semiconductor orgánico son un mismo material.
- 13. El dispositivo optoelectrónico fotosensible (100, 300), de la reivindicación 8, en el que el primer material semiconductor orgánico y el tercer material semiconductor orgánico son un material diferente, yel segundo material semiconductor orgánico y el cuarto material semiconductor orgánico son un 10 material diferente,opcionalmente,en el que uno de entre el primer electrodo (920) y el segundo electrodo (970) es un ánodo y el otro es un cátodo, yen el que entre la pluralidad de capas fotoactivas orgánicas (951, 952a, 15953, 952b), un respectivo material semiconductor orgánico de cada capa de tipo donante que está más cerca del ánodo tiene un HOMO no mayor de 0,026 eV menor que el de una capa de tipo donante adyacente más lejos del ánodo, y un respectivo material semiconductor orgánico de cada capa de tipo aceptor que está más cerca del cátodo tiene un LUMO no mayor de 0,026 eV más alto que el de un material de tipo aceptor adyacente más alejado del cátodo, 20 opcionalmente, en el que entre la pluralidad de capas fotoactivas orgánicas, un respectivo material semiconductor orgánico de cada capa de tipo donante que está más cerca del ánodo tiene un HOMO que es igual o mayor que el de una capa de tipo donante adyacente más alejada del ánodo y un respectivo material semiconductor orgánico de cada capa de tipo aceptor que está más cerca del cátodo tiene un LUMO que es igual o menor que el de un material de 25 tipo aceptor adyacente más alejado del cátodo.
- 14. El dispositivo optoelectrónico fotosensible de la reivindicación 8, en el que el primer electrodo (920) tiene una superficie que mira hacia la pluralidad de capas fotoactivas orgánicas (951, 952a, 953, 952b), con una rugosidad media cuadrática de al menos 30 nm y una variación de altura de al menos 200 nm. 30
- 15. El dispositivo optoelectrónico fotosensible de la reivindicación 8, que comprende además de la pluralidad de capas fotoactivas orgánicas (951, 952a, 953, 952b) una quinta capa (953b) y una sexta capa (954) entre la tercera capa (953a) y la cuarta capa (952b), consistendo la quinta capa (953b) esencialmente de un quinto material semiconductor orgánico, la quinta capa (953b) es discontinua y está en contacto directo con la tercera capa (953a) coincidiendo 35 partes de la tercera capa (953a) con huecos en la quinta capa (953b),consistendo la sexta capa (954) esencialmente de un sexto material semiconductor orgánico, la sexta capa (954) es discontinua y está en contacto directo con la quinta capa (953b), coincidiendo partes de la quinta capa (953b) con huecos en la sexta capa (954), yen el que el quinto material semiconductor orgánico es del mismo tipo de material que el primer 40 y el tercer material semiconductor orgánico, siendo el sexto material semiconductor orgánico del otro tipo de material.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US483641 | 2006-07-11 | ||
| US11/483,641 US7638356B2 (en) | 2006-07-11 | 2006-07-11 | Controlled growth of larger heterojunction interface area for organic photosensitive devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2355627T3 true ES2355627T3 (es) | 2011-03-29 |
Family
ID=38948342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES07872544T Active ES2355627T3 (es) | 2006-07-11 | 2007-07-10 | Crecimiento controlado de un area mayor de interfaz de heterounión para dispostivos orgánicos fotosensibles. |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7638356B2 (es) |
| EP (1) | EP2070131B1 (es) |
| JP (1) | JP5558816B2 (es) |
| KR (1) | KR101420205B1 (es) |
| CN (1) | CN101548407B (es) |
| AR (1) | AR061971A1 (es) |
| AU (1) | AU2007346082B2 (es) |
| CA (1) | CA2658166C (es) |
| DE (1) | DE602007011304D1 (es) |
| ES (1) | ES2355627T3 (es) |
| TW (1) | TWI400827B (es) |
| WO (1) | WO2008097258A2 (es) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101198763B1 (ko) * | 2006-03-23 | 2012-11-12 | 엘지이노텍 주식회사 | 기둥 구조와 이를 이용한 발광 소자 및 그 형성방법 |
| US7955889B1 (en) * | 2006-07-11 | 2011-06-07 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive cells grown on rough electrode with nano-scale morphology control |
| US20090107549A1 (en) * | 2007-10-24 | 2009-04-30 | Peter Borden | Percolating amorphous silicon solar cell |
| CN102150293A (zh) * | 2008-09-30 | 2011-08-10 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | 叠层型太阳能电池 |
| US20100276731A1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-11-04 | Brookhaven Science Associates, Llc. | Inorganic Nanocrystal Bulk Heterojunctions |
| EP2432842A1 (en) * | 2009-05-21 | 2012-03-28 | E. I. du Pont de Nemours and Company | Copper zinc tin chalcogenide nanoparticles |
| EP2460201A1 (en) * | 2009-07-27 | 2012-06-06 | The Regents of the University of Michigan | Bulk heterojunction organic photovoltaic cells made by glancing angle deposition |
| CN102598232B (zh) * | 2009-10-02 | 2015-06-24 | 国立大学法人大阪大学 | 有机半导体膜的制造方法及有机半导体膜阵列 |
| KR20110054841A (ko) * | 2009-11-18 | 2011-05-25 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 |
| JP2011114215A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 有機光電変換素子 |
| TW201133879A (en) * | 2010-03-22 | 2011-10-01 | Univ Nat Taiwan | Solar battery unit |
| JP2012064910A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Takashi Matsukubo | 光電変換装置 |
| US9012772B2 (en) * | 2010-10-22 | 2015-04-21 | Xerox Corporation | Photovoltaic device |
| AU2012259419A1 (en) * | 2011-02-21 | 2013-08-22 | The Regents Of The University Of Michigan | Organic photovoltaic cell incorporating electron conducting exciton blocking layers |
| FR2977080B1 (fr) | 2011-06-22 | 2014-01-10 | Commissariat Energie Atomique | Photodiode organique dotee d'une zone active comportant des moyens pour favoriser la collecte et la conduction des porteurs de charge |
| US20160020420A1 (en) * | 2013-02-28 | 2016-01-21 | Postech Academy - Industry Foundation | Electronic element employing hybrid electrode having high work function and conductivity |
| KR101449249B1 (ko) * | 2013-02-28 | 2014-10-10 | 포항공과대학교 산학협력단 | 고-일함수 및 고-전도도 하이브리드 전극을 채용한 전자 소자 |
| US9663611B2 (en) * | 2013-07-23 | 2017-05-30 | The Regents Of The University Of California | Conjugated polymers for electronic devices |
| US20160233448A1 (en) * | 2013-09-23 | 2016-08-11 | The Regents Of The University Of California | Multiple donor/acceptor bulk heterojunction solar cells |
| CN105745737B (zh) | 2013-12-18 | 2020-07-07 | 英特尔公司 | 平面异质器件 |
| CN110854269B (zh) * | 2019-10-29 | 2021-09-28 | 北京大学 | 一种小分子有机太阳能电池器件及其制备方法 |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10150234A (ja) * | 1996-09-17 | 1998-06-02 | Toshiba Corp | 電子デバイスおよびその製造方法 |
| US6420031B1 (en) | 1997-11-03 | 2002-07-16 | The Trustees Of Princeton University | Highly transparent non-metallic cathodes |
| US6352777B1 (en) | 1998-08-19 | 2002-03-05 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic devices with transparent electrodes |
| US6451415B1 (en) | 1998-08-19 | 2002-09-17 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic device with an exciton blocking layer |
| US6300559B1 (en) * | 1999-03-25 | 2001-10-09 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Dye-sensitization-type photoelectric conversion element |
| JP4620838B2 (ja) * | 2000-06-16 | 2011-01-26 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US6649824B1 (en) * | 1999-09-22 | 2003-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and method of production thereof |
| US6333458B1 (en) | 1999-11-26 | 2001-12-25 | The Trustees Of Princeton University | Highly efficient multiple reflection photosensitive optoelectronic device with optical concentrator |
| US6440769B2 (en) | 1999-11-26 | 2002-08-27 | The Trustees Of Princeton University | Photovoltaic device with optical concentrator and method of making the same |
| US6919119B2 (en) * | 2000-05-30 | 2005-07-19 | The Penn State Research Foundation | Electronic and opto-electronic devices fabricated from nanostructured high surface to volume ratio thin films |
| US6580027B2 (en) | 2001-06-11 | 2003-06-17 | Trustees Of Princeton University | Solar cells using fullerenes |
| US6657378B2 (en) | 2001-09-06 | 2003-12-02 | The Trustees Of Princeton University | Organic photovoltaic devices |
| US6734038B2 (en) * | 2001-09-04 | 2004-05-11 | The Trustees Of Princeton University | Method of manufacturing high-mobility organic thin films using organic vapor phase deposition |
| US7404862B2 (en) | 2001-09-04 | 2008-07-29 | The Trustees Of Princeton University | Device and method for organic vapor jet deposition |
| JP2004146664A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Seiko Epson Corp | 光電変換素子 |
| US7145071B2 (en) * | 2002-12-11 | 2006-12-05 | General Electric Company | Dye sensitized solar cell having finger electrodes |
| US6995035B2 (en) * | 2003-06-16 | 2006-02-07 | Eastman Kodak Company | Method of making a top-emitting OLED device having improved power distribution |
| KR100615199B1 (ko) * | 2003-11-29 | 2006-08-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 전계 발광 표시장치 |
| US6972431B2 (en) | 2003-11-26 | 2005-12-06 | Trustees Of Princeton University | Multilayer organic photodetectors with improved performance |
| US7755095B2 (en) * | 2003-12-24 | 2010-07-13 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device, lighting module, lighting apparatus, display element, and manufacturing method for semiconductor light emitting device |
| AU2005234514B2 (en) | 2004-04-13 | 2011-04-14 | The Trustees Of Princeton University | Method of fabricating an optoelectronic device having a bulk heterojunction |
| US7419846B2 (en) * | 2004-04-13 | 2008-09-02 | The Trustees Of Princeton University | Method of fabricating an optoelectronic device having a bulk heterojunction |
| US8586967B2 (en) * | 2004-04-13 | 2013-11-19 | The Trustees Of Princeton University | High efficiency organic photovoltaic cells employing hybridized mixed-planar heterojunctions |
| US7196835B2 (en) | 2004-06-01 | 2007-03-27 | The Trustees Of Princeton University | Aperiodic dielectric multilayer stack |
| US7375370B2 (en) | 2004-08-05 | 2008-05-20 | The Trustees Of Princeton University | Stacked organic photosensitive devices |
| US8592680B2 (en) | 2004-08-11 | 2013-11-26 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive devices |
| EP1659640A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-24 | STMicroelectronics S.r.l. | Plastic film supported single crystal silicon photovoltaic cell structure and method of fabrication |
| US7655860B2 (en) * | 2005-04-01 | 2010-02-02 | North Carolina State University | Nano-structured photovoltaic solar cell and related methods |
| US8013240B2 (en) * | 2005-11-02 | 2011-09-06 | The Trustees Of Princeton University | Organic photovoltaic cells utilizing ultrathin sensitizing layer |
| US7897429B2 (en) * | 2006-11-20 | 2011-03-01 | The Trustees Of Princeton University | Organic hybrid planar-nanocrystalline bulk heterojunctions |
-
2006
- 2006-07-11 US US11/483,641 patent/US7638356B2/en active Active
-
2007
- 2007-07-10 CN CN2007800328086A patent/CN101548407B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-07-10 CA CA2658166A patent/CA2658166C/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-07-10 TW TW096125088A patent/TWI400827B/zh not_active IP Right Cessation
- 2007-07-10 DE DE602007011304T patent/DE602007011304D1/de active Active
- 2007-07-10 WO PCT/US2007/015809 patent/WO2008097258A2/en active Application Filing
- 2007-07-10 EP EP07872544A patent/EP2070131B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-07-10 KR KR1020097002825A patent/KR101420205B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2007-07-10 ES ES07872544T patent/ES2355627T3/es active Active
- 2007-07-10 AU AU2007346082A patent/AU2007346082B2/en not_active Ceased
- 2007-07-10 JP JP2009519510A patent/JP5558816B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2007-07-11 AR ARP070103091A patent/AR061971A1/es not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-10-16 US US12/581,037 patent/US20100041177A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE602007011304D1 (de) | 2011-01-27 |
| CN101548407B (zh) | 2011-01-19 |
| CN101548407A (zh) | 2009-09-30 |
| KR101420205B1 (ko) | 2014-07-17 |
| TWI400827B (zh) | 2013-07-01 |
| AU2007346082A1 (en) | 2008-08-14 |
| AR061971A1 (es) | 2008-08-10 |
| WO2008097258A3 (en) | 2008-10-02 |
| KR20090034970A (ko) | 2009-04-08 |
| TW200816535A (en) | 2008-04-01 |
| EP2070131A2 (en) | 2009-06-17 |
| WO2008097258A2 (en) | 2008-08-14 |
| JP5558816B2 (ja) | 2014-07-23 |
| JP2009544152A (ja) | 2009-12-10 |
| AU2007346082B2 (en) | 2012-05-17 |
| US7638356B2 (en) | 2009-12-29 |
| US20100041177A1 (en) | 2010-02-18 |
| CA2658166C (en) | 2015-04-07 |
| CA2658166A1 (en) | 2008-08-14 |
| US20080012005A1 (en) | 2008-01-17 |
| EP2070131B1 (en) | 2010-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2355627T3 (es) | Crecimiento controlado de un area mayor de interfaz de heterounión para dispostivos orgánicos fotosensibles. | |
| US8013240B2 (en) | Organic photovoltaic cells utilizing ultrathin sensitizing layer | |
| ES2769249T3 (es) | Células fotovoltaicas orgánicas que utilizan una capa de sensibilización ultradelgada | |
| JP5583408B2 (ja) | 有機ハイブリッド平面ナノ結晶バルクヘテロ接合 | |
| JP5461836B2 (ja) | 低抵抗薄膜有機太陽電池電極 | |
| JP5307712B2 (ja) | 高効率有機光電池のための新しい構造及び基準 | |
| US11031567B2 (en) | Efficient solar cells using all-organic nanocrystalline networks | |
| JP2014030032A (ja) | 秩序結晶性有機膜の成長 |