JP6745598B2 - 大面積の有機太陽電池 - Google Patents
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Description
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年６月２５日出願の米国仮特許出願第６１/６６４０５８号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本出願は、２０１２年６月２５日出願の米国仮特許出願第６１/６６４０５８号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
（連邦政府支援研究に関する声明）
本発明は、エネルギー省によって授与された契約番号：ＤＥ−ＥＥ０００５３１０、及び空軍科学研究局によって授与された契約番号：ＦＡ９５５０−１０−１−０３３９の下に政府支援でなされたものである。政府は本発明における一定の権利を有する。
本発明は、エネルギー省によって授与された契約番号：ＤＥ−ＥＥ０００５３１０、及び空軍科学研究局によって授与された契約番号：ＦＡ９５５０−１０−１−０３３９の下に政府支援でなされたものである。政府は本発明における一定の権利を有する。
（共同研究契約）
本開示の対象は、大学−企業間の共同研究契約に対する下記の当事者：ミシガン大学及びグローバルフォトニックエネルギー株式会社（Global Photonic Energy Corporation）の一つ又はそれ以上により、当事者に代わり、及び／又は当事者との連携によりなされたものである。契約は、本開示の対象が作成され、そして契約の範囲内で実施された活動結果としてなされた日及び前から有効である。
本開示の対象は、大学−企業間の共同研究契約に対する下記の当事者：ミシガン大学及びグローバルフォトニックエネルギー株式会社（Global Photonic Energy Corporation）の一つ又はそれ以上により、当事者に代わり、及び／又は当事者との連携によりなされたものである。契約は、本開示の対象が作成され、そして契約の範囲内で実施された活動結果としてなされた日及び前から有効である。
本開示は一般に、大面積の有機分子層の使用を通して太陽電池などの有機光起電性（ＯＰＶ）デバイスを作る方法に関する。
感光性光電子デバイスは、電磁放射を電気に変換する。太陽電池は、具体的に電力を発生させるために使用される感光性光電子デバイスの一種である。
内部で発生した電場を生成するために、通常の方法は、特に、分子量子エネルギー状態の分布に関して、適切に選択された導電特性を備えた材料の二層を並べることである。これら二つの材料の界面は、光起電性接合と呼ばれている。伝統的な半導体理論においては、ＰＶ接合を形成するための材料は、一般的に、ｎ−型又はｐ−型のいずれかとして表示されていた。ここで、ｎ−型は、多数のキャリア型が電子であることを意味する。これは、比較的自由なエネルギー状態にある多くの電子を有する材料として想定できるであろう。ｐ−型は、多数のキャリア型がホール（hole）であることを意味する。そのような材料は、比較的自由なエネルギー状態にある多くのホールを有する。素性の型、即ち、非光発生の多数のキャリア濃度は、主として、欠陥又は不純物による意図しないドーピングに依存する。不純物の型及び濃度は、伝導帯の最低エネルギーと価電子帯の最高エネルギーとの間のギャップ内にある、フェルミエネルギーの値又はそのレベルを決定する。フェルミエネルギーは、占有確率が１／２に等しくなるためのエネルギー値で表示される、分子量子エネルギー状態の統計的占有で特徴付けられる。伝導帯最低エネルギーに近いフェルミエネルギーは、電子が主要キャリアでることを示している。価電子帯最高エネルギーに近いフェルミエネルギーは、ホールが主要キャリアでることを示している。従って、フェルミエネルギーは、伝統的な半導体を特徴づける主要な特性であり、そして原型的なＰＶ接合は、伝統的に、ｐ−ｎ界面であった。
ＯＰＶデバイスは、低コストの太陽エネルギー変換の可能性のために、有望な再生可能及びグリーンエネルギー源である。
光デバイスに好適な有機材料が適切な光線で照射されるとき、光子は材料の分子成分により吸収され、そして、結果として、分子成分の励起状態が生成される：電子が、分子のＨＯＭＯ（最高占有分子軌道）状態から、ＬＵＭＯ（最低非占有分子軌道）状態へ促進され、又はホールがＬＵＭＯからＨＯＭＯへ促進される。したがって、励起子、即ち、電子−ホール対状態が発生する。この励起子状態は、電子とホールが再結合する前に自然寿命を有する。光電流を創造するために、電子−ホール対の成分は、分離されなければならない。分離は、異なった導電性を備えた材料の二層を並べることにより達成することができる。層間の界面は、光起電性ヘテロ接合を形成し、そして、それは非対象の導電性を有する必要があり、即ち、それは、好ましくは、一方向に電荷輸送を支持することを可能にする必要がある。
新しい概念及びアプローチを、ＯＰＶデバイスの性能を改良するために導入し、そして最新鋭のＯＰＶデバイスが、商業開発に要求される閾値に近い電力変換効率を達成する。しかしながら、基板（例えば、ＩＴＯでコーティングされたガラス）上の微粒子が、収率を、特に、大面積セルにおける収率を低下させる電極間の電気的短絡をもたらし得る。商業的に魅力的なＯＰＶモジュールを開発するためには、高収率で、高性能を維持しながらセル面積を増やすことが重要である。
一つの実施態様において、本開示は、基板、及び前記基板の表面に堆積させた（deposit）少なくとも一つのドナー材料及び少なくとも一つのアクセプター材料を含む活性領域（active area）、を含む多層ソーラーデバイスを提供し、ここで、前記ドナー及びアクセプター材料は有機分子からなり、そして、前記ドナー及びアクセプター材料の堆積前に前記基板の表面から微粒子が除去されている。
別の実施態様において、本開示は、実質的に微粒子のない表面を有する事前に洗浄された基板、及び前記基板の表面に配列させた（disposed）少なくとも一つのドナー材料及び少なくとも一つのアクセプター材料を含む活性領域を含む多層ソーラーデバイスを提供し、ここで、前記ドナー及びアクセプター材料は有機分子からなる。
別の実施態様において、本開示は、実質的に微粒子のない表面を有する事前に洗浄された基板、前記事前に洗浄された基板の前記表面に配列された重ね合わせた関係にある二つの電極、並びに、少なくとも一つのドナー材料及び少なくとも一つのアクセプター材料からなる活性領域を含む多層ソーラーデバイスを提供し、ここで、前記ドナー及びアクセプター材料は、前記二つの電極間に位置する有機分子からなる。
本開示の更なる実施態様は、基板を準備することと；超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相を含む少なくとも一つの化合物の流れに表面を曝すことにより前記基板の前記表面を洗浄することと；前記基板の前記表面上に有機活性層を堆積することと；を含む、光起電性デバイス（photovoltaic device）の製造方法に向けられている。
本開示の別の実施態様において、光起電性デバイスの製造方法は、第一の電極層を提供することと；超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相を含む少なくとも一つの化合物の流れに前記第一の電極層を曝すこととにより、前記第一の電極層を洗浄することと；第二の電極を提供することと；を含み、ここで、有機活性層は、前記第一の電極層と前記第二電極層の間に堆積される。
別の実施態様において、本開示は、基板を提供すること；超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相を含む少なくとも一つの化合物の流れに表面を曝すこと；前記基板の前記表面に二つの電極を重ね合わせた関係に堆積すること；からなる光起電性デバイスの製造方法を提供し、ここで、有機活性層は前記二つの電極間に堆積される。
なお、別の実施態様において、本開示は、第一の電極層を準備すること；超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相を含む少なくとも一つの化合物の流れに前記第一の電極層を曝すことにより、前記第一の電極層を洗浄することと；第二の電極層を提供することと；前記第一の電極層と前記第二の電極層との間に有機活性層を堆積させることと；を含む、光起電性デバイスの製造方法を提供し、ここで、有機層の厚さは、それが前記少なくとも一つの化合物の流れで前記第一の電極を洗浄することなしで得られる収率を超えるよう、収率を改良するような厚さである。
本明細書で使用される場合、用語「層」は、感光性デバイスの部材又は構成部品を言い、その主要な次元は、Ｘ−Ｙであり、即ち、その長さ及び縦方向であり、そして通常は照射の入射面に対して垂直である。当然のことながら、用語「層」は、必ずしも、単層材料又はシートに限定されない。層は、幾つかのシート状材料の積層又は組み合わせからなることができる。また、当然のことながら、他の一つ若しくは複数の材料、又は一つ若しくは複数の層とのそのような層の一つ若しくは複数の界面を含む、一定の層の表面は、不完全であるかもしれない、ここで、該表面は、他の一つ若しくは複数の材料又は一つ若しくは複数の層と相互貫通した（interpenetrating）、からまった、入り組んだネットワークを表す。同様に、当然のことながら、Ｘ−Ｙ軸に沿った前記層の連続性が乱されていてもよく、また、さもなければ、一つ若しくは複数の他の層、又は一つ若しくは複数の材料で中断されていてもよい等、層が不連続となるかもしれない。
本明細書で使用される場合、表現「上に配列される」は、配置される材料とその上に配列される材料の間に他の材料又は層が存在することを可能にする。同様に、表現「上に堆積される」は、堆積される材料とその上に堆積される材料間に他の材料又は層が存在することを可能とする。その結果、他の材料又は層が、基板の表面と基板の表面「上に配列される」若しくは「上に堆積される」材料の間に存在し得る。
本明細書で使用される場合、用語「収率」は、明細書の所定の範囲内で実施する処理方法により、作られ又は製造されるデバイスの割合を言う。
本明細書で記載するように、超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相を含む、少なくとも一つの化合物の流れに基板表面を曝すことは、収率を損なうことなしで、及び、さらに増加するよう、例えば、〜７０ｎｍの総堆積厚さの有機薄層を有する大面積のソーラーデバイスの製造を可能にする。いくつかの実施態様において、基板はＩＴＯでコーティングされた基板である。
一つの実施態様において、本開示は、基板、及び基板の表面上に堆積した少なくとも一つのドナー材料及び少なくとも一つのアクセプター材料を含む活性領域を含む多層ソーラーデバイスを提供し、ここで、ドナー及びアクセプター材料は有機分子からなり、そして微粒子は、ドナー及びアクセプター材料の堆積前に、基板の表面から除去される。別の実施態様において、本開示は、微粒子が実質的に存在しない表面を有する事前に洗浄された基板、及び基板の表面上に配列された少なくとも一つのドナー材料及び少なくとも一つのアクセプター材料を含む活性層を含む多層のソーラーデバイスを提供し、ここで、ドナー及びアクセプター材料は有機分子からなる。
いくつかの実施態様において、基板の表面は、アノード又はカソードなどの電極からなる。他の実施態様において、多層ソーラーデバイスは更に、基板上に堆積した電極からなり、ここで、電極の堆積前に基板の表面から微粒子が除去される。
別の実施態様において、多層ソーラーデバイスは、微粒子が実質的に存在しない表面を有する事前に洗浄された基板；事前に洗浄された基板上に配列された重ね合わせた関係の二つの電極；及び少なくとも一つのドナー材料及び少なくとも一つのアクセプター材料からなる活性領域からなり、ここで、ドナー及びアクセプター材料は、二つの電極間に位置する有機分子からなる。
いくつかの実施態様において、微粒子は、超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相からなる少なくとも一つの化合物の流れに基板表面を曝すことにより除去される。このプロセスは、本明細書においては、「スノー洗浄」と呼ばれる。いくつかの実施態様において、基板はスノー洗浄により事前洗浄される。
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れは、少なくとも気体及び固体を含有する。一定の実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れは、気体、固体、及び液体相を含有する。一定の実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れは、超臨界の流体からなる。
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの化合物は、室温及び大気圧下で気体であるように選択される。更なる実施態様において、少なくとも一つの化合物は、室温より低く冷却されると液体又は固体を形成する。
いくつかのの実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れに曝すことは、方向性を有する流動（directed flow）を経由する。一定の実施態様において、微粒子を除去するために使用される少なくとも一つの化合物はＣＯ２である。ＣＯ２ベースの洗浄の処理方法は、ＣＯ２スノー洗浄、又はＣＯ２洗浄と呼ばれる。ＣＯ２スノー洗浄は、非破壊で、非摩耗で、残留物無しで、そして環境的にやさしい。
いくつかの実施態様において、ＣＯ２以外の、又はそれに加える化合物は、本明細書で記載する方法で選択されそして使用される。選択される分子は、特別の異物に対する溶媒和特性に基づいて選択され、又は気体、液体、固体及び超臨界相から選択される一つ又はそれ以上の相を含有する流れを創造するように選択される。化合物の例としては、アンモニア；亜酸化窒素；アセチレン、プロパン、ブタン、又はその他の炭化水素など種々の炭化水素；クロロエタンなどの種々の塩素化炭化水素；フルオロエタンなどの種々のフッ素化炭化水素；又はこれらの混合物が挙げられ得る。例示的な化合物は、室温より低く冷却されると液体又は固体を形成するものを含む。
いくつかの実施態様において、スノー洗浄された基板は、基板の表面をＣＯ２などの少なくとも一つの化合物に曝すことにより準備され、その三重点の周りに、即ち、流れの種々の部分に、気体、液体及び固体が存在する。
一般的に、スノー洗浄は、それが開口部（orifice）から出てくるとき、液体又は気体化合物、例えば、ＣＯ２の膨張に依存する。結果として生じた材料の流れ、例えば、少なくとも固体及び気体相の組合せは、物理的に、衝撃固体粒子の運動量、及び／又は、気体の運動量により微粒子を除去し、それにより、微粒子を表面に結合する接着力に打ち勝つ。基板上の他の残留物は、液体又は超臨界の流体への異物の溶解により除去することができる。
本開示のいくつかの実施態様において、ソーラーデバイスの活性領域は、約０．０１ｃｍ２〜約１０００ｃｍ２；約０．１ｃｍ２〜約１００ｃｍ２；約０．５ｃｍ２〜約５０ｃｍ２；約１ｃｍ２〜約１０ｃｍ２；及び約２．５６ｃｍ２〜約６．２５ｃｍ２の範囲である。尚、別の実施態様において、活性領域は、約０．１ｃｍ２〜約６．２５ｃｍ２の範囲である。
いくつかの実施態様において、ソーラーデバイスの活性領域は、少なくとも約０．２５ｃｍ２、約０．５ｃｍ２、約１ｃｍ２、約５ｃｍ２、約６．２５ｃｍ２、約１０ｃｍ２、約５０ｃｍ２、約１００ｃｍ２、又は約１０００ｃｍ２の大面積である。
除去される微粒子のサイズは、異なり得る。いくつかの実施態様において、除去される微粒子の直径は、約５ｎｍ〜約１０００ｎｍ、約１５ｎｍ〜約２００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、及び約３０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施態様において、有機活性層は、約１０ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１５ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、及び約５０ｎｍ〜約８０ｎｍの範囲の厚さを有する。
いくつかの実施態様において、デバイスは、いかなる追加の洗浄技術なしで、スノー洗浄した基板を用いて作成される。別の実施態様において、基板の表面は、スノー洗浄に加えて、ある技術を使って洗浄される。そのような追加技術の非限定の例としては、乾燥した又は湿潤した清潔なワイプによるふき取り；洗剤−水混合液中での超音波処理；及び、例えば、トリクロロエチレン、アセトン及びイソプロパノールなどの溶媒中の浸漬が挙げられる。
尚、別の実施態様において、スノー洗浄は、効率を損なうことなく、収率を向上させる。いくつかの実施態様において、スノー洗浄は、ソーラーデバイスにおける短絡回路を減少させ又は取り除く。
本開示の更なる実施態様は、基板を準備することと；超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相を含む少なくとも一つの化合物の流れに表面を曝すことにより基板の表面を洗浄することと；基板の表面上に有機活性層を堆積させることと；を含む、光起電性デバイスの製造方法に向けられる。
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れに曝された基板の表面は、アノード又はカソードなどの電極を含む。いくつかの実施態様において、光起電性デバイスの製造方法は、基板の洗浄された表面に重ね合わせた関係の二つの電極を堆積させることをさらに含み、ここで、有機活性層は、二つの電極の間に堆積される。
本開示の別の実施態様において、 光起電性デバイスの製造方法は、第一の電極層を準備することと；超臨界、気体、固体、及び液体相から選択される一つ又はそれ以上の相を含む少なくとも一つの化合物の流れに第一の電極層を曝すことにより、第一の電極層を洗浄することと；第二の電極を準備することと；を含み、ここで、有機活性層は、第一の電極層と第二の電極層との間に堆積される。
尚、別の実施態様において、本開示は、第一の電極層を準備することと；超臨界、気体、固体、及び液体相及びこれらの組合せから選択される一つ又はそれ以上の相を含む少なくとも一つの化合物の流れに第一の電極層を曝すことにより、第一の電極層を洗浄することと；第二の電極を準備すること；第一の電極層と第二の電極層との間に有機活性層を堆積させることと；を含む光起電性デバイスを製造するための処理方法を提供し、ここで、有機活性層の厚さは、少なくとも一つの化合物の流れで第一の電極層を洗浄することなしで得られる収率を超えるよう、収率を改良するような厚さである。
本明細書で使用するような有機活性層は、少なくとも一つのドナー材料及び少なくとも一つのアクセプター材料を含んでいてもよい。
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れは、少なくとも気体及び固体相を含有する。一定の実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れは、気体、固体及び液体相を含む。一定の実施態様において、少なくとも一つの化合物の流れは、超臨界の流体からなる。
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの化合物は、室温及び大気圧下で気体であるように選択される。更なる実施態様において、少なくとも一つの化合物は、室温より低く冷却されると液体又は固体を形成する。
いくつかの実施態様において、少なくとも一つの化合物への曝露は、方向性を有する流動を経由する。一定の実施態様において、少なくとも一つの化合物はＣＯ２である。
いくつかの実施態様において、ＣＯ２以外の、又はそれに加える化合物は、本明細書で記載されるような方法で選択され使用される。選ばれる分子は、特別の異物に対する溶媒和特性をベースに選択され、又は気体、液体、固体及び超臨界相から選ばれる一つ又はそれ以上の相を含有する流れを創造するように選ばれる。化合物の例としては、アンモニア；亜酸化窒素；アセチレン、プロパン、ブタン、又はその他の炭化水素などの種々の炭化水素；クロロエタンなどの種々の塩素化炭化水素；フルオロエタンなどの種々のフッ素化炭化水素；又はこれらの混合物が挙げられ得る。例示的な化合物は、室温より低く冷却されると液体又は固体を形成するものを含む。
一定の実施態様において、有機活性層は、約０．０１ｃｍ２〜約１０００ｃｍ２、約０．１ｃｍ２〜約１００ｃｍ２、約０．５ｃｍ２〜約５０ｃｍ２、約１ｃｍ２〜約１０ｃｍ２、及び約２．５６ｃｍ２〜約６．２５ｃｍ２の範囲の面積を有する。一定の実施態様において、活性領域は、約０．１ｃｍ２〜約６．２５ｃｍ２の範囲である。
いくつかの実施態様において、有機活性層は、少なくとも、約０．２５ｃｍ２、約０．５ｃｍ２、約１ｃｍ２、約５ｃｍ２、約６．２５ｃｍ２、約１０ｃｍ２、約５０ｃｍ２、約１００ｃｍ２，又は約１０００ｃｍ２の大面積を有する。
いくつかの実施態様において、有機活性層は、約１０ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１５ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、及び約５０〜約８０ｎｍの範囲の厚さを有する。
いくつかの実施態様において、有機活性層は、約１０ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１５ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、及び約５０〜約８０ｎｍの範囲の厚さを有する。
追加の層、例えば、緩衝層及び平滑層は、二つの電極の間に堆積され得る。いくつかの実施態様において、堆積層（例えば、緩衝層、平滑層、及び／又は、活性層）の厚さは、収率を改良するために選ばれる。いくつかの実施態様において、堆積層（例えば、緩衝層、平滑層、及び／又は、活性層）の厚さを増加することは、収率を改良する。
一つの実施態様において、スノー洗浄は、室内の周囲環境（room ambient）等において、チャンバ内に入れる前に行われる。別の実施態様において、スノー洗浄は、堆積治具のロードロックにおいて行われ、ここでロードロックは、基板を保持するチャンバである。いくつかの実施態様において、チャンバはポンプダウンされ（pump down）、バルブはチャンバに対して開放され、そして基板はチャンバ内に移動される。これは、チャンバを周囲の又は大気圧の気体に曝すことなく、サンプルを堆積チャンバ内に入れることを可能にする。
なお、別の実施態様において、スノー洗浄は、堆積チャンバ内で行われる。
一つの実施態様において、本開示は、ドナー材料として、これらに限定されないが、フタロシアニン、機能性スクアライン、機能性ポリアセン、オリゴチオフェン、メロシアニン染料、改質ペリレン（例えば、ＤＩＰ又はＤＢＰ）、導電性ポリマー、低バンドギャップポリマーなどの種々の共役有機分子、及びアクセプター材料として、これらに限定されないが、フラーレン、Ｃ６０若しくはＣ７０、又はＮＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＡ、ＰＴＣＢＩ、ＰＴＣＤＩなどの改質ポリアセン、等を含む一つ又はそれ以上の材料を含むソーラーデバイス内の活性領域に関する。
いくつかの実施態様において、有機活性層は、基板、例えば、一片のガラス、金属又はポリマー上に堆積される。太陽電池用として、例えば、基板はガラスのような、透明であってもよい。いくつかの実施態様において、基板は電極を含む。特に、少なくとも一つの化合物の流れに曝された基板の表面は、電極を含み得る。電極は、有機活性層との導電接触として役立つように適用され得る。いくつかの実施態様において、導電性電極層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの酸化物からなる。
別の実施態様において、ＯＰＶデバイスは、二つの金属導体、代表的には、高い仕事関数を備えたＩＴＯ層及びＡｌ、Ｍｇ、又はＡｇなどの低い仕事関数の金属層の間に有機層をサンドイッチして作られる。
いくつかの実施態様において、基板表面は洗浄され、そして微粒子は、基板上に層を堆積する前に除去される。
別の実施態様において、堆積層の厚さを増加させることは、少なくとも部分的に収率のロスを軽減することができる。厚さは、緩衝層、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、又は厚い、例えば、２５０ｎｍのポリマー型バルクヘテロ接合活性層、又は、通常より厚い（ｔ＝１０３ｎｍ）有機層、例えば、ペンタセン／Ｃ６０／ＢＣＰを使用することによりの増加することができる。尚、別の実施態様において、厚い、ＭｏＯ３層は、ＩＴＯ表面などの基板表面上に堆積することができる。
いくつかの実施態様において、本開示の方法に基づき加工され洗浄された太陽電池は、電気短絡の発生を減少させる。追加的に、いくつかの実施態様において、サブ電極構造は、デバイスの抵抗を低下させるために使用し得る。
いくつかの実施態様において、ＯＰＶデバイスは、一つ又はそれ以上の基板洗浄手法、例えば、スノー洗浄に加えて溶剤洗浄を用いて加工し得る。スノー洗浄、特に、ＣＯ２スノー洗浄は、特に、大面積のデバイスにおける短絡、及びデバイスの性能の変動に導く欠陥の密度を減少させることにおいて従来の溶剤洗浄より効果的であることが判明した。
本開示は、以下の非限定の実施例により、より詳細に説明されるであろう。当業者が本明細書で提供される開示と一致している付加的実施態様を想定することは、理解されるであろう。
（実施例１）
スノー洗浄なしでの基板の準備：面積Ａ＞０．６４ｃｍ２を備えたＳｕｂＰｃ／Ｃ６０デバイスは、微粒子に起因する短絡故に低収率であった。収率を改良するため、活性層の堆積より前に厚い緩衝層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ又はＭｏＯ３）を用いた。デバイス構造は、ＩＴＯ／一つ若しくは複数の緩衝層／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌであった。材料は、〜１００ｎｍのＩＴＯ厚さ及び２０±５Ω／ｓｑのシート抵抗を備えたＩＴＯでコーティングされたガラス基板上に堆積された。ＭｏＯ３，ボロンサブフタロシアニンクロリド（ＳｕｂＰｃ）、Ｃ６０、及びバソクプロイン（ＢＣＰ）を、それぞれ、０．０５、０．１、０．１、及び０．０５ｎｍ／ｓｅｃの速度で、連続して、熱的に蒸着させ、次いで、シャドーマスクを通して、０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で１００ｎｍ厚のＡｌカソードを堆積させた。全堆積速度及び厚さは、水晶モニタを用いて測定し、そして可変角度分光エリプソメトリーで較正した。ＭｏＯ３（Ａｃｒｏｓ社製；９９．９９９％）及びＢＣＰ（Ｌｕｍｔｅｃ社製；９９．５％）は、そのまま使用し、そしてＳｕｂＰｃ（Ｌｕｍｔｅｃ社製：９９％）及びＣ６０（ＭＥＲ社製：９９．９％）は更に、熱勾配昇華法（thermal gradient sublimation）により単一サイクルの精製を行った。一つの例において、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｈ．Ｇ．Ｓｔａｒｋ社製：Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標） ＰＨ ５００）をスピンコートし、一方、ＭｏＯ３は、真空下で熱的に蒸着させた。
スノー洗浄なしでの基板の準備：面積Ａ＞０．６４ｃｍ２を備えたＳｕｂＰｃ／Ｃ６０デバイスは、微粒子に起因する短絡故に低収率であった。収率を改良するため、活性層の堆積より前に厚い緩衝層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ又はＭｏＯ３）を用いた。デバイス構造は、ＩＴＯ／一つ若しくは複数の緩衝層／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌであった。材料は、〜１００ｎｍのＩＴＯ厚さ及び２０±５Ω／ｓｑのシート抵抗を備えたＩＴＯでコーティングされたガラス基板上に堆積された。ＭｏＯ３，ボロンサブフタロシアニンクロリド（ＳｕｂＰｃ）、Ｃ６０、及びバソクプロイン（ＢＣＰ）を、それぞれ、０．０５、０．１、０．１、及び０．０５ｎｍ／ｓｅｃの速度で、連続して、熱的に蒸着させ、次いで、シャドーマスクを通して、０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で１００ｎｍ厚のＡｌカソードを堆積させた。全堆積速度及び厚さは、水晶モニタを用いて測定し、そして可変角度分光エリプソメトリーで較正した。ＭｏＯ３（Ａｃｒｏｓ社製；９９．９９９％）及びＢＣＰ（Ｌｕｍｔｅｃ社製；９９．５％）は、そのまま使用し、そしてＳｕｂＰｃ（Ｌｕｍｔｅｃ社製：９９％）及びＣ６０（ＭＥＲ社製：９９．９％）は更に、熱勾配昇華法（thermal gradient sublimation）により単一サイクルの精製を行った。一つの例において、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｈ．Ｇ．Ｓｔａｒｋ社製：Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標） ＰＨ ５００）をスピンコートし、一方、ＭｏＯ３は、真空下で熱的に蒸着させた。
加工したデバイスの構造は以下の通りである：
デバイスＡ（対照群）：ＩＴＯ／ＭｏＯ３（１０ｎｍ）／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ）；
デバイスＢ：ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（５０ｎｍ）／ＭｏＯ３（５ｎｍ）／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ；
デバイスＣ：ＩＴＯ／ＭｏＯ３（３０ｎｍ）／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ。
デバイスＡ（対照群）：ＩＴＯ／ＭｏＯ３（１０ｎｍ）／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ）；
デバイスＢ：ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（５０ｎｍ）／ＭｏＯ３（５ｎｍ）／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ；
デバイスＣ：ＩＴＯ／ＭｏＯ３（３０ｎｍ）／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ。
表１及び図６で示す通り、堆積層の厚さを増加させることにより、デバイスの性能を低下させることが可能である。小面積デバイス（０．００７８５ｃｍ２）用に対して、対照構造（デバイスＡ：ＭｏＯ３（１０ｎｍ））の電力変換効率は、ηｐ＝２．６９±０．０３％であり、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ平滑層を備えたデバイス（デバイスＢ：ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（５０ｎｍ）／ＭｏＯ３（５ｎｍ））に対しては、２．４７±０．０８％に、及び比較的厚いＭｏＯ３層を備えたデバイス（デバイスＣ：ＭｏＯ３（３０ｎｍ））に対しては、２．３２±０．０２％に低下する。デバイスＢ及びＣのＡに比較しての効率の低下は、主として、低下した曲線因子から発生する。できる限り短絡を最小化するためにスノー洗浄と厚い緩衝層の使用の両方を望むことは予測可能である。
Ｃ．Ｇｉｅｂｉｎｋ，Ｇ．Ｐ．Ｗｉｅｄｅｒｒｅｃｈｔ，Ｍ．Ｒ．Ｗａｓｉｅｌｅｗｓｋｉ，ａｎｄ Ｓ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ８２， １５５３０５（２０１０）に記載の通り、Ｇｉｅｂｉｎｋの理論に従う暗Ｊ−Ｖ特性をフィッティングすることで、デバイスＣの直列抵抗は、ＲｓＡ＝５．４±０．１Ω・ｃｍ２であり、一方デバイスＡでは、ＲｓＡ＝０．７７±０．０２Ω・ｃｍ２であることが判明した。ＲｓＡの増加は、増加したＭｏＯ３層の厚さに起因し、それは、順に、低下したＦＦ、その結果、ηｐに導いた。更にその上、デバイスＢは、大きい暗飽和電流密度、及び、また、ＦＦの低下にも導く小さい理想係数を有する。
（実施例２）
より厚い緩衝層又は活性層への代替品は、ＣＯ２スノー洗浄を用いて、ＩＴＯ表面から微粒子及び他の凹凸を除去することである。材料は、〜１００ｎｍのＩＴＯ厚さ及び２０±５Ω／ｓｑのシート抵抗を備えたＩＴＯでコーティングされたガラス基板上に堆積した。薄膜の堆積より前に、ＩＴＯを以下の通りに洗浄した：始めに、基板を乾燥粒子が存在しないワイプで穏やかに拭き取り、次いで、タージトール（登録商標）（tergitol）−脱イオン水溶液中で５分間超音波処理、アセトン中で５分間超音波処理、沸騰トリクロロエチレン中で１０分間浸漬、アセトン中で１０分間超音波処理、沸騰イソプロパノール中で１０分間浸漬。次いで、スノー洗浄をＡｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｎｅｗ Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ，ＮＪ，０７９７４）社製の高純度モデルＫ４スノークリーナーを使って９０秒間行った。基板は、５０℃で、基板に対して４５°のノズル角度、〜５ｃｍのノズル−基板間距離で保持された。次いで、ＩＴＯを、高真空チャンンバ（ベース圧力：＜２×１０−７Ｔｏｒｒ）内に入れる前に、紫外線−オゾンに１０分間曝した。次に、ＭｏＯ３、ボロンサブフタロシアニンクロリド（ＳｕｂＰｃ）、Ｃ６０、及びバソクプロイン（ＢＣＰ）を、それぞれ、連続して、０．０５、０．１、０．１、及び０．０５ｎｍ／ｓｅｃの速度で熱昇華させ、次いで、シャドーマスクを通して０．１ｎｍ／ｓｅｃで１００ｎｍ厚のＡｌカソードを堆積させた。全堆積速度及び厚さは、水晶モニタを使用して測定し、そして可変角度分光エリプソメトリーで較正した。ＭｏＯ３（Ａｃｒｏｓ社製；９９．９９９％）及びＢＣＰ（Ｌｕｍｔｅｃ社製；９９．５％）は、そのまま使用し、そしてＳｕｂＰｃ（Ｌｕｍｔｅｃ社製：９９％）及びＣ６０（ＭＥＲ社製：９９．９％）は、更に、熱勾配昇華法により単一サイクルの精製をおこなった。
より厚い緩衝層又は活性層への代替品は、ＣＯ２スノー洗浄を用いて、ＩＴＯ表面から微粒子及び他の凹凸を除去することである。材料は、〜１００ｎｍのＩＴＯ厚さ及び２０±５Ω／ｓｑのシート抵抗を備えたＩＴＯでコーティングされたガラス基板上に堆積した。薄膜の堆積より前に、ＩＴＯを以下の通りに洗浄した：始めに、基板を乾燥粒子が存在しないワイプで穏やかに拭き取り、次いで、タージトール（登録商標）（tergitol）−脱イオン水溶液中で５分間超音波処理、アセトン中で５分間超音波処理、沸騰トリクロロエチレン中で１０分間浸漬、アセトン中で１０分間超音波処理、沸騰イソプロパノール中で１０分間浸漬。次いで、スノー洗浄をＡｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｎｅｗ Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ，ＮＪ，０７９７４）社製の高純度モデルＫ４スノークリーナーを使って９０秒間行った。基板は、５０℃で、基板に対して４５°のノズル角度、〜５ｃｍのノズル−基板間距離で保持された。次いで、ＩＴＯを、高真空チャンンバ（ベース圧力：＜２×１０−７Ｔｏｒｒ）内に入れる前に、紫外線−オゾンに１０分間曝した。次に、ＭｏＯ３、ボロンサブフタロシアニンクロリド（ＳｕｂＰｃ）、Ｃ６０、及びバソクプロイン（ＢＣＰ）を、それぞれ、連続して、０．０５、０．１、０．１、及び０．０５ｎｍ／ｓｅｃの速度で熱昇華させ、次いで、シャドーマスクを通して０．１ｎｍ／ｓｅｃで１００ｎｍ厚のＡｌカソードを堆積させた。全堆積速度及び厚さは、水晶モニタを使用して測定し、そして可変角度分光エリプソメトリーで較正した。ＭｏＯ３（Ａｃｒｏｓ社製；９９．９９９％）及びＢＣＰ（Ｌｕｍｔｅｃ社製；９９．５％）は、そのまま使用し、そしてＳｕｂＰｃ（Ｌｕｍｔｅｃ社製：９９％）及びＣ６０（ＭＥＲ社製：９９．９％）は、更に、熱勾配昇華法により単一サイクルの精製をおこなった。
暗状態において、及びフィルターをかけたＸｅランプから、１太陽、ＡＭ１．５Ｇのソーラー照明下でシミュレーションした、電流密度−電圧（Ｊ−Ｖ）特性を高純度のＮ２充填グローブボックス中で測定した。光学強度は、ＮＲＥＬ較正した、Ｓｉ検出器を使用して参照し、光電流の測定で、スペクトルの不一致を補正した。引用された誤差は、三つ又はそれ以上のデバイス母集団の標準偏差に対応している。
図１（ａ）における原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像は、スノー洗浄より前の表面上に分布した大粒子を示し、一方、図１（ｂ）は、母集団における最大の微粒子は、洗浄処理により完全に除去されたことを示す。ＩＴＯ基板に対する二乗平均平方根粗さは、１．７６ｎｍから１．２１ｎｍに低下したが、より重要なのは、ピークから谷までの粗さが、８４．２ｎｍから３２．４ｎｍに低下したことである。微粒子の最大のものは、それらが有機層の総膜厚より大きく、そしてしばしば全活性有機層領域より厚いので、デバイスを短絡させる可能性が最も高い。図１（ｃ）における粒子サイズの統計値は、スノー洗浄が、大半の中サイズ、及び全ての大粒子を除去したことを示す。
薄い有機層（例えば、ｔｏｒｇ≒７５ｎｍ）を備えた大面積、スノー洗浄デバイスを同様に作製した。ＩＴＯ／ＭｏＯ３（１０ｎｍ）／ＳｕｂＰｃ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ（デバイスＤ）及びＩＴＯ／ＭｏＯ３（１５ｎｍ）／ＤＰＳＱ（１３ｎｍ）／Ｃ６０（４０ｎｍ）／ＢＣＰ（８ｎｍ）／Ａｌ（デバイスＥ）の構造を備えた、熱的に蒸着させ及び溶液処理したデバイスを、それぞれ、０．０１〜６．２５ｃｍ２の活性領域を準備した。部分的に溶解処理したＤＰＳＱ／Ｃ６０デバイスを作製した、ここで、ＤＰＳＱはＭｏＯ３面上に１．６ｍｇ／ｍｌのクロロホルム溶液から、３０００ｒｐｍの速度で３０秒間スピンコートされた。
面積が大きくなるにつれて、図２で示す通り、デバイスＤ及びＥの両方で、ＦＦが低下したが、開路電圧（Ｖｏｃ）において、顕著な変化は観察されなかった。ＦＦでの低下は、直列抵抗が、Ａ＝０．０１ｃｍ２を備えたデバイスに対してＲｓＡ〜１Ω・ｃｍ２から、Ａ＝６．２５ｃｍ２を備えたデバイスに対してＲｓＡ〜１８０Ω・ｃｍ２への増加に起因し、短絡電流の（Ｊｓｃ）の同時低下をもたらした。図２から、増加するデバイスサイズとともに、小面積のデバイス性能を維持するためには直列抵抗が、ＲｓＡ＜１０Ω・ｃｍ２である必要があることは明白である。
ＲｓＡの増加に加えて、より大きい面積のデバイスは、同様に、高い暗電流を示すことができる。図３において、異なった面積を備えたＤＰＳＱ／Ｃ６０セルに対する暗Ｊ−Ｖ特性は、Ｃ． Ｇｉｅｂｉｎｋ，Ｇ．Ｐ．Ｗｉｅｄｅｒｒｅｃｈｔ， Ｍ．Ｒ．Ｗａｓｉｅｌｅｗｓｋｉ，ａｎｄ Ｓ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ．Ｂ ８２，１５５３０５（２０１０）において記載されたＧｉｅｂｉｎｋの分析を使用してフィッティングされた。結果は、Ｃ６０アクセプター層由来のリークに起因する暗電流は、ＪｓＡ＝（５．７±１．７）×１０−１１ｍＡ／ｃｍ２の面積非依存性の飽和電流密度、及びｎＡ＝１．５０±０．０１の対応する理想係数を有することを示した。しかしながら、低バイアス（例えば、０．４Ｖより小さい）で、しばしばドナーと関連するリーク暗電流、ＪｓＤは、面積が０．０１ｃｍ２から６．２５ｃｍ２へ、ほぼ直線的対応で増加するとき、（１．０±０．３）×ｌ０−７ｍＡ／ｃｍ２から（０．９±０．１）×ｌ０−４ｍＡ／ｃｍ２へ約３桁増加した。増加した暗電流は、スノー洗浄で除去されなかった微粒子によって誘導される分路に起因するドナーを超えて、増加するリークを示した。それ故、それはＩＴＯ表面上に直接堆積されたドナーであり、そのリークは、大半は、表面上の粒子により直接影響を受け、ＪｓＤの面積依存性が観察された。
暗電流及び直列抵抗の増加に加えて、我々はＦＦが分路により低下することもまた見出した。これは、Ｇｉｅｂｉｎｋの励起子半導体の理想ダイオードの式：すなわち、
にＲｐＡを含めることにより理解することができる。
簡単にするために、電子とホールの両方に対する理想的な輸送特性及び注入障壁を備えた対照ダイオードの場合を考察することができる。ここで、Ｊｓ及びｎは、それぞれ、対照デバイスの飽和電流及び理想係数であり；Ｊｐｈは、光電流密度であり；ｋＢは、ボルツマン定数であり；Ｔは温度であり；及びｑは電子電荷である。最後に、ζは、その平衡値に対するポーラロン対の解離速度である。
図４（挿入図）は、ＦＦのＲｐＡに対する依存性を示し、ここで、ＪＳＣ＝Ｊｐｈ＝４．５ｍＡ／ｃｍ２；Ｊｓ＝１×１０−９ｍＡ／ｃｍ２；ｎ＝２；ζ＝１及びＲｓ＝０である。シミュレーションの結果、ＦＦがＲｐと共に低下し、Ａ＜２ｋΩ・ｃｍ２に対して著しく低下することが判明した。我々は、同様に、図４におけるＲｐＡの幾つかの値に対して式（１）で予測されるＪ−Ｖ特性をプロットした、ここで我々は、ＲｓＡ＝５０Ω・ｃｍ２と想定した。図４におけるデータで反映されるＦＦのＲｐＡに対する顕著な依存性があった。例えば、分路抵抗が１０３Ω・ｃｍ２であるとき、ＦＦは、ＲｐＡ→∞のときのその値から２５％減少した。
大面積ＯＰＶ性能の劣化に導く別の因子は、ＩＴＯ層における水平抵抗で支配される直列抵抗の増加である。大面積のＯＰＶセルへのＲｓの影響を低減させるために、我々はデバイスＤ及びＥに対してサブ電極構造を使用した（挿入図５）。サブ電極は、キャリアを、金属接触時に収集される前に、発生点からのより短い距離を移動する（travel）ことを可能にした。図５で示す通り、１太陽、ＡＭ１．５Ｇ照射下では、サブ電極のないＡ＝６．２５ｃｍ２のＳｕｂＰｃ／Ｃ６ｏデバイスは、ηρ＝１．２６±０．０５％、Ｊｓｃ＝３．５５±０．０４ｍＡ／ｃｍ２；ＦＦ＝０．３２±０．０１；及びＲｓＡ＝ｌ７９±４Ω・ｃｍ２を示した。単一のサブ電極を備えたセルは、ＲｓＡ＝７８±２Ω・ｃｍ２の低下した直列抵抗を有し、その結果、Ｊｓｃ＝３．９１±０．０９ｍＡ／ｃｍ２、ＦＦ＝０．４６±０．０１、及びηｐ＝２．０２±０．０８％であり、一方、４つのサブ電極は、更に、抵抗をＲｓＡ＝５６±３Ω・ｃｍ２に低下させ、Ｊｓｃ＝３．９５±０．０５ｍＡ／ｃｍ２、ＦＦ＝０．５０±０．０１及びηｐ＝２．２１±０．０５％であった。これは、サブ電極を欠くデバイスに比較して、ηｐがほぼ２倍になることを示した。同様に、ＤＰＳＱ／Ｃ６０デバイスに対しては、単一のサブ電極を備えた構造は、ＲｓＡを１５２±４Ω・ｃｍ２から９６±１Ω・ｃｍ２に低下し、Ｊｓｃを４．４７ｍＡ／ｃｍ２から４．７６ｍＡ／ｃｍ２へ；ＦＦを０．２９から０．４０へ；及びηｐを１．２１％から１．７８％へ増加させた。
（実施例３）
１．４４ｃｍ２のデバイスの母集団を作製して、収率を調査した。スノー＋溶媒で洗浄した基板を備えた２７個の全デバイスから１９個の１．４４ｃｍ２のデバイス、及びスノー洗浄のみの（従来の溶剤洗浄なしの）基板を備えた２６個のデバイスから１６個の１．４４ｃｍ２のデバイスの統計値を、表−２に比較した。
１．４４ｃｍ２のデバイスの母集団を作製して、収率を調査した。スノー＋溶媒で洗浄した基板を備えた２７個の全デバイスから１９個の１．４４ｃｍ２のデバイス、及びスノー洗浄のみの（従来の溶剤洗浄なしの）基板を備えた２６個のデバイスから１６個の１．４４ｃｍ２のデバイスの統計値を、表−２に比較した。
ＣＯ２スノー洗浄のみを用いた場合、小及び大面積デバイスの比較可能収率が得られた（図８）。対照的に、溶剤洗浄のみを用いた場合、＞０．６４ｃｍ２の面積を備えた全てのデバイスは短絡した。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（デバイスＢ）及びＩＴＯ上により厚いＭｏＯ３コーティングした場合（デバイスＣ）、２．５６ｃｍ２のデバイスの収率は、それぞれ、５０％及び６７％であった。しかしながら、スノー洗浄した基板を使用した薄いデバイスは、高い収率（〜７０％）を有した。これは、ＣＯ２スノー洗浄が、厚い緩衝層を用いるか又は溶剤洗浄のみを使用するより、表面の異物を減少させるのに、かなり効果的であることを示している。スノー＋溶剤洗浄（図７）及びスノー洗浄のみの両方の基板に対して、平均値からのＶＯＣ及びＪＳＣの標準偏差は、〜１％であった。曲線因子での標準偏差は、〜４．０％であり、そしてそれはデバイス効率の変動の大部分が原因であった。ＦＦでの広がりは、大面積デバイスにおける小粒子に遭遇する増加確率より発生する暗電流の変動、及びデバイスを調べる（probe）間に遭遇する変動によるＲｓＡ（４１Ω・ｃｍ２〜６９Ω・ｃｍ２）の変動により引き起こされていた。
ＩＴＯでコーティングされたガラス基板のスノー洗浄は、異物粒子の除去に効果的であり、その結果、大面積のＯＰＶセルの収率を向上させる。スノー洗浄を使用して、大面積デバイスは、平均値から≦４．０％の効率の標準偏差を示す。更に、微粒子による分路抵抗の低下、暗電流の上昇は、従来の溶剤洗浄した基板のみを用いるとき明らかである。大きい微粒子の存在は、更に、大面積デバイスの効率、フィルタファクタ及び収率の劣化をもたらした。ＦＦと暗電流の間の関係は、大粒子によって引き起こされる分路（及びその結果、ＲｐＡ）の存在に鋭敏であることが示された。更にその上、サブ電極は直列抵抗を低下させることができ、６．２５ｃｍ２の大面積を備えたＳｕｂＰｃ／Ｃ６０デバイスの電力効率が２．２１±０．０５％であり；又は、０．００７８５ｃｍ２の面積のみを備えた類似のデバイスのそれの約８２％であった。
Claims (14)
- 第一の電極を含む基板を提供することと；
前記第一の電極を含む前記基板上にサブ電極構造を提供することと；
ＣＯ２を含む流れに表面を曝すことにより、前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を洗浄することと；
追加の洗浄技術で前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を洗浄することと；
前記第一の電極を含む前記基板の前記表面に有機活性層を堆積することと；
前記有機活性層上に第二の電極を提供することと：
を含み、
ここで、前記サブ電極構造は、前記第一の電極に電気的に接続され、光起電性デバイスの直列抵抗（Ｒ Ｓ Ａ）を減少させるように構成されており、
前記ＣＯ２を含む流れは、少なくとも気体及び固体相を含有するか、または少なくとも超臨界流体を含有し、
前記追加の洗浄技術が溶剤洗浄であり、
前記第一の電極と、前記第二の電極との間に配置される前記有機活性層は、０．５ｃｍ２〜５０ｃｍ２の範囲の面積を有し、かつ、５０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲の総膜厚を有する、
光起電性デバイスの製造方法。 - 前記ＣＯ２を含む流れが、気体、固体、及び液体相を含有する、請求項１に記載の方法。
- 前記ＣＯ２を含む流れが、アンモニア、亜酸化窒素、炭化水素、塩素化炭化水素、フッ素化炭化水素、及びこれらの混合物から選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記炭化水素がアセチレン、プロパン、及びブタンから選択され、前記塩素化炭化水素がクロロエタンから選択され、前記フッ素化炭化水素がフルオロエタンから選択される、請求項３に記載の方法。
- 前記有機活性層の厚さが、収率を向上させるように選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を、前記ＣＯ２を含む流れに曝すことが、方向性を有するＣＯ２を含む流れ（directed stream）の流動を介する、請求項１に記載の方法。
- 前記第一の電極を含む前記基板を堆積チャンバ内に入れる前に、前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を、前記ＣＯ２を含む流れに曝すことによって、前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を洗浄することを実施する、請求項１に記載の方法。
- 堆積治具のロードロック内で、前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を、前記ＣＯ２を含む流れに曝すことによって、前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を洗浄することが実施される、請求項１に記載の方法。
- 堆積チャンバ内で、前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を、前記ＣＯ２を含む流れに曝することによって、前記第一の電極を含む前記基板の前記表面を洗浄することが実施される、請求項１に記載の方法。
- 前記有機活性層は、１ｃｍ２〜１０ｃｍ２の範囲の面積を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記有機活性層は、２．５６ｃｍ２〜６．２５ｃｍ２の範囲の面積を有する、請求項１０に記載の方法。
- 前記サブ電極構造は、キャリアがその発生点から金属接触におけるその収集点まで移動する距離を減少させるように構成される、請求項１に記載の方法。
- 前記第一の電極を含む前記基板は、ＩＴＯでコーティングされた基板である、請求項１に記載の方法。
- 前記第一の電極を含む前記基板は、ＩＴＯコーティングされたガラス基板である、請求項１３に記載の方法。
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