KR20150087367A - 유기 광전지용 하이브리드 평면 혼합 헤테로접합 - Google Patents

유기 광전지용 하이브리드 평면 혼합 헤테로접합 Download PDF

Info

Publication number
KR20150087367A
KR20150087367A KR1020157016325A KR20157016325A KR20150087367A KR 20150087367 A KR20150087367 A KR 20150087367A KR 1020157016325 A KR1020157016325 A KR 1020157016325A KR 20157016325 A KR20157016325 A KR 20157016325A KR 20150087367 A KR20150087367 A KR 20150087367A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
donor
energy
photoactive layer
acceptor
mixed
Prior art date
Application number
KR1020157016325A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102251818B1 (ko
Inventor
스테판 알 포레스트
제라미 디 짐머만
신 시아오
Original Assignee
더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간 filed Critical 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간
Publication of KR20150087367A publication Critical patent/KR20150087367A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102251818B1 publication Critical patent/KR102251818B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H01L51/4253—
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • H01L51/0046—
    • H01L51/0056—
    • H01L51/0072—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/624—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L2031/0344—Organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

본원에는 중첩된 관계에 있는 2개의 전극; 2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하는 완충층을 포함하는 유기 감광성 광전자 디바이스가 개시되어 있다.

Description

유기 광전지용 하이브리드 평면 혼합 헤테로접합{HYBRID PLANAR-MIXED HETEROJUNCTION FOR ORGANIC PHOTOVOLTAICS}
관련 출원에 대한 교차 참조
본원은 2012년 11월 22일자로 출원된 미국 가출원 제61/729,376호를 우선권 주장으로 하며, 이들 모두는 본원에 그 전문이 참조로 포함된다.
연방 정부 지원된 연구에 관한 성명
본 발명은 미국 에너지부가 수여한 계약 번호 DE-SC0000957 및 미국 공군 과학연구소가 수여한 FA9550-110-1-0339 하에 미국 연방정부 지원으로 이루어졌다. 미국 연방정부는 본 발명의 일부 권한을 갖는다.
공동 연구 계약
본 개시내용의 주제는 대학 연합 연구 계약에 대하여 더 리젠트 오브 더 유니버시티 오브 미시간(The Regents of the University of Michigan) 및 글로벌 포토닉 에너지 코포레이션(Global Photonic Energy Corporation) 중 하나 이상에 의하여, 이를 대신하여 및/또는 이와 관련하여 이루어졌다. 그러한 계약은 본 개시내용의 주제가 생성된 날짜에 그리고 날짜 이전에 효력이 있으며, 계약의 범주내에서 착수된 활동의 결과로서 이루어졌다.
본 개시내용은 일반적으로 유기 감광성 디바이스, 구체적으로 혼합 광활성 층 위에 광활성 층을 포함하는 하이브리드 평면-혼합된 감광성 디바이스에 관한 것이다.
광전자 디바이스는 전자기 방사선을 전자적으로 생성 또는 검출하거나 또는 주위 전자기 방사선으로부터 전기를 생성하는 물질의 광학 및 전자 성질에 의존한다.
감광성 광전자 디바이스는 전자기 방사선을 전기로 변환시킨다. 또한 광전지 (PV) 디바이스로 지칭되는 태양광 전지는 구체적으로 전기 에너지를 생성하는데 사용되는 감광성 광전자 디바이스의 한 유형이다. 태양광을 제외한 광원으로부터 전기 에너지를 생성할 수 있는 PV 디바이스는 예를 들면 조명, 난방을 제공하는 전기 소비 부하를 구동시키거나 또는, 계산기, 라디오, 컴퓨터, 원격 모니터링 또는 통신 장비 등의 전자 회로 또는 디바이스에 전기를 공급하는데 사용될 수 있다. 이들 전기 발생 적용예는 또한 종종 태양 또는 기타 광원으로부터 직접 조명을 이용할 수 없을 때 작동을 지속시킬 수 있도록 또는 PV 디바이스의 전기 출력을 특정한 적용예의 요구사항과 균형을 맞추기 위하여 배터리 또는 기타 에너지 저장 디바이스의 충전을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 용어 "저항성 부하"는 임의의 전기 소비 또는 저장 회로, 디바이스, 기기 또는 시스템을 지칭한다.
또 다른 유형의 감광성 광전자 디바이스로는 광전도체 전지가 있다. 이러한 기능에서, 신호 검출 회로는 광 흡수로 인한 변화를 검출하기 위하여 디바이스의 저항을 모니터링한다.
또 다른 유형의 감광성 광전자 디바이스로는 광검출기가 있다. 작동시, 광검출기를 전자기 방사선에 노출시킬 때 발생하는 전류를 측정하는 전류 검출 회로와 함께 광검출기를 사용하며, 인가된 바이어스 전압을 가질 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 검출 회로는 바이어스 전압을 광검출기에 제공하고 전자기 방사선에 대한 광검출기의 전자 반응을 측정할 수 있다.
이들 3종의 감광성 광전자 디바이스는 하기 정의된 바와 같은 정류 접합이 존재하는지의 여부에 따라 그리고 또한, 디바이스가 바이어스 또는 바이어스 전압으로서 공지된 외부 인가된 전압으로 작동되는지의 여부에 따라 특징화될 수 있다. 광전도체 전지는 정류 접합을 갖지 않으며, 통상적으로 바이어스와 함께 작동된다. PV 디바이스는 하나 이상의 정류 접합을 가지며, 바이어스 없이 작동된다. 광검출기는 하나 이상의 정류 접합을 가지며, 일반적으로 바이어스와 함께 항상 작동되지는 않는다. 일반적으로, 광전지 전지는 회로, 디바이스 또는 기기에 전기를 제공하지만, 검출 회로로부터의 정보의 출력 또는 검출 회로를 제어하는 신호 또는 전류를 제공하지 않는다. 반대로, 광검출기 또는 광전도체는 검출 회로를 제어하는 신호 또는 전류 또는, 검출 회로로부터의 정보의 출력을 제공하지만, 전기를 회로, 디바이스 또는 기기에 제공하지는 않는다.
통상적으로, 감광성 광전자 디바이스는 다수의 무기 반도체, 예를 들면 결정형, 다결정형 및 무정형 실리콘, 비소화갈륨, 텔루르화카드뮴 등으로 구성되었다. 본원에서 용어 "반도체"는 전하 운반체가 열적 또는 전자기 여기에 의하여 유도될 때 전기를 전도시킬 수 있는 물질을 나타낸다. 용어 "광전도성"은 일반적으로 운반체가 물질 내의 전하를 전도, 즉 수송할 수 있도록 전자기 방사 에너지가 흡수되어 전기 전하 운반체의 여기 에너지로 변환되는 과정에 관한 것이다. 용어 "광전도체" 및 "광전도성 물질"은 본원에서 전자기 방사선을 흡수하여 전기 전하 운반체를 생성하는 그의 성질에 대하여 선택된 반도체 물질을 지칭하는데 사용된다.
PV 디바이스는 입사 태양 에너지를 유용한 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 효율을 특징으로 할 수 있다. 결정형 또는 무정형 실리콘을 사용하는 디바이스는 상업적 적용을 좌우하며, 일부는 23% 이상의 효율을 달성하였다. 그러나, 특히 표면적이 큰 효율적인 결정형계 디바이스는 상당한 효율 저하의 단점 없이 커다란 결정을 생성하는데 있어서 고유한 문제점으로 인하여 생성하기가 곤란하며 고가이다. 다른 한편으로, 고 효율 무정형 실리콘 디바이스는 안정성과의 문제점을 여전히 갖고 있다. 존재하는 시판 중인 무정형 실리콘 전지는 4 내지 8%의 안정화된 효율을 갖는다. 보다 최신의 시도는 경제적인 제조 단가로 허용 가능한 광전지 변환 효율을 달성하기 위하여 유기 광전지 전지의 사용에 집중되었다.
PV 디바이스는 광전류×광전압의 최대 곱에 대하여 표준 조명 조건 (즉 1,000 W/㎡인 표준 테스트 조건, AM1.5 스펙트럼 조명) 하에서 최대 전기 생성에 대하여 최적화될 수 있다. 표준 조명 조건 하에서 상기 전지의 전기 변환 효율은 (1) 제로 바이어스 하에서의 전류, 즉 단락 전류 ISC (암페어), (2) 개방 회로 조건 하에서의 광전압, 즉 개방 회로 전압 VOC (볼트) 및 (3) 충전율 FF인 3종의 파라미터에 의존한다.
PV 디바이스는 부하에 접속되어 광에 의하여 조사될 때 광-발생된 전류를 생성한다. 무한의 부하 하에 조사시, PV 디바이스는 그의 최대 가능한 전압, V 개방 회로 또는 VOC를 생성한다. 그의 단축된 전기 접점으로 조사시, PV 디바이스는 그의 최대 가능한 전류, I 단락 또는 ISC를 생성한다. 실제로 전기 생성에 사용될 경우, PV 디바이스는 유한의 저항성 부하로 접속되며, 전기 출력은 전류 및 전압의 곱, I×V에 의하여 주어진다. PV 디바이스에 의하여 생성된 최대 총 전기는 고유하게는 곱 ISC×VOC를 초과할 수 없다. 부하값이 최대 전기 추출에 대하여 최적화될 때, 전류 및 전압은 각각 Imax 및 Vmax의 값을 갖는다.
PV 디바이스에 대한 성능 지수는 하기 정의된 충전율 FF이다:
<수학식 1>
FF={Imax Vmax }/{ISC VOC}
상기 수학식에서, ISC 및 VOC는 실사용에서 동시에 얻을 수 없기 때문에 FF는 항상 1보다 작다. 그럼에도 불구하고, FF가 1에 근접함에 따라, 디바이스는 더 적은 직렬 또는 내부 저항을 가지며, 그리하여 최적의 조건하에서 더 큰 비율의 ISC 및 VOC의 곱을 부하에 전달한다. Pinc가 디바이스에서 입사 전기인 경우, 디바이스의 전기 효율 ηP는 하기에 의하여 계산될 수 있다:
ηP=FF* (ISC * VOC) / Pinc
반도체의 실질적인 체적을 채우는 내부 생성된 전기장을 생성하기 위하여, 일반적인 방법은 특히 그의 분자 양자 에너지 상태의 분포에 관하여 적절하게 선택된 전도성을 갖는 물질(공여체 및 수용체)의 2개의 층을 병치하고자 한다. 이들 2개의 물질의 계면을 광전지 접합으로 지칭한다. 통상의 반도체 이론에서, PV 접합을 형성하기 위한 물질은 일반적으로 n- 또는 p-타입인 것으로 나타났다. 여기서, n-타입은 주요 운반체 타입이 전자라는 것을 나타낸다. 이는 비교적 자유 에너지 상태에서 다수의 전자를 갖는 물질로서 볼 수 있다. p-타입은 다수의 운반체 타입이 정공인 것을 나타낸다. 그러한 물질은 비교적 자유 에너지 상태에서 다수의 정공을 갖는다. 즉 광-생성되지 않은 다수의 운반체 농도인 배경 유형은 주로 결함 또는 불순물에 의한 의도하지 않은 도핑에 의존한다. 불순물의 타입 및 농도는 또한 HOMO-LUMO 갭으로서 공지된 전도 밴드 최소 및 전자가 밴드 최대 에너지 사이의 갭내에서 페르미(Fermi) 에너지 또는 준위의 값을 결정한다. 페르미 에너지는 점유 확률이 1/2에 해당하는 에너지의 값에 의하여 나타낸 분자 양자 에너지 상태의 통계적 점유를 특징으로 한다. 전도 밴드 최소 (LUMO) 에너지에 가까운 페르미 에너지는 전자가 주요한 운반체이라는 것을 나타낸다. 전자가 밴드 최대 (HOMO) 에너지에 가까운 페르미 에너지는 정공이 주요한 운반체라는 것을 나타낸다. 따라서, 페르미 에너지는 통상의 반도체의 주요한 특징화 성질이며, 원형(prototypical)의 PV 접합은 통상적으로 p-n 계면이 되었다.
용어 "정류하는"은 특히 계면이 비대칭 전도 특징을 가지며, 즉 계면이 한 방향에서 전자 전하 수송을 바람직하게 지지한다는 것을 나타낸다. 정류는 통상적으로 적절하게 선택된 물질 사이의 접합에서 발생하는 내장된 전기장과 관련되어 있다.
본원에서 사용한 바와 같이 그리고 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접할 경우 제1 "최고준위 점유 분자 궤도" (HOMO) 또는 "최저준위 비점유 분자 궤도" (LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위"보다 더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위 (IP)는 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절대값을 갖는 IP (음의 값이 더 작은 IP)에 해당한다. 유사하게, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 더 작은 절대값을 갖는 전자 친화도 (EA) (음의 값이 더 작은 EA)에 해당한다. 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 상부에서의 진공 준위로, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 상부에 더 근접한 것으로 나타난다.
유기 반도체에서의 중요한 성질은 운반체 이동도이다. 이동도는 전하 운반체가 전기장에 반응하여 전도성 물질을 통하여 이동될 수 있는 용이성을 측정한다. 유기 감광성 디바이스의 맥락에서, 높은 전자 이동도로 인하여 전자에 의하여 선택적으로 전도되는 물질을 포함하는 층을 전자 수송층 또는 ETL로 지칭할 수 있다. 높은 정공 이동도로 인하여 정공에 의하여 선택적으로 전도되는 물질을 포함하는 층은 정공 수송층 또는 HTL로 지칭될 수 있다. 일부 경우에서, 수용체 물질은 ETL일 수 있으며, 공여체 물질은 HTL일 수 있다.
통상의 무기 반도체 PV 전지는 내부장을 설정하기 위하여 p-n 접합을 사용할 수 있다. 그러나, p-n 타입 접합의 설정 이외에, 헤테로접합의 에너지 준위 오프셋은 또한 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
유기 공여체-수용체 (D-A) 헤테로접합에서의 에너지 준위 오프셋은 유기 물질에서 광생성 과정의 기본적인 성질로 인하여 유기 PV 디바이스의 작동에 중요한 것으로 여겨진다. 유기 물질의 광학 여기시, 국부 프렌켈(Frenkel) 또는 전하-이동 엑시톤이 생성된다. 전기 검출 또는 전류 생성이 발생하는 경우, 결합된 엑시톤은 그의 구성 전자 및 정공으로 분해되어야만 한다. 그러한 과정은 내장형 전기장에 의하여 유도될 수 있으나, 유기 디바이스에서 통상적으로 발견되는 전기장 (F ~ 106 V/㎝)에서의 효율은 낮다. 유기 물질에서의 가장 효율적인 엑시톤 분해는 D-A 계면에서 발생한다. 그러한 계면에서, 이온화 전위가 낮은 공여체 물질은 전자 친화도가 높은 수용체 물질과의 헤테로접합을 형성한다. 공여체 및 수용체 물질의 에너지 준위의 정렬에 의존하여 엑시톤의 분해는 상기 계면에서 전기적으로 유리하게 되어 수용체 물질에서의 자유 전자 폴라론 및 공여체 물질에서의 자유 정공 폴라론을 초래할 수 있다.
운반체 생성은 엑시톤 생성, 확산 및 이온화 또는 수집을 필요로 한다. 이러한 각각의 과정과 관련된 효율 η가 존재한다. 아래첨자는 전기 효율 P, 외부 양자 효율 EXT, 광자 흡수 A, 확산 ED, 수집 CC 및 내부 양자 효율 INT와 같이 사용될 수 있다. 이러한 표기를 사용하면:
ηP ~ ηEXT=ηA * ηED * ηCC
ηEXT=ηA * ηINT
엑시톤의 확산 길이 (LD)는 통상적으로 광학 흡수 길이 (~500 Å)보다 훨씬 적으며 (LD ~ 50 Å), 이는 두꺼워서 저항성인 복수의 또는 크게 폴딩된 계면을 갖는 전지 또는 광 흡수 효율이 낮은 얇은 전지 사이에서의 트레이드오프를 필요로 한다.
완충층은 운반체 추출을 개선시킬 수 있어서 유기 광전지 (OPV) 전지에 중요하다. 완충층의 일부는 또한 유기 활성 층을 보호하며, 엑시톤을 차단할 수 있다. 그러나, 완충층의 일부는 또한 엑시톤을 켄칭시켜 OPV 전지의 효율을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 디바이스내에서 광학 에너지 분포를 최적화시키고, 엑시톤에서 흡수를 감소시켜 완충층 및 광활성 층 사이의 계면을 켄칭시키는 것이 중요하다.
그래서, 본원에는 혼합 광활성 층 위에 광활성 층을 포함하며, 광활성 층이 엑시톤-생성 광학 스페이서인 신규한 하이브리드 평면 혼합 디바이스가 개시된다. 그러한 광학 스페이서는 디바이스내에서 광학 에너지를 재분포시키며, 일부 실시양태에서 디바이스의 성능을 크게 개선시킬 수 있다.
또한, 본원에는
중첩된 관계에 있는 2개의 전극;
2개의 전극 사이에 위치하며, 최고준위 점유 분자 궤도 (HOMO) 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및, 최저준위 비점유 분자 궤도 (LUMO) 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층;
혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱(interfacing)하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층;
혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하는 완충층을 포함하는 유기 감광성 광전자 디바이스가 개시되어 있다.
또한, 본원에는, 중첩된 관계에 있는 2개의 전극; 2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층을 포함하며, 혼합 광활성 층이 1:1 내지 1:50 범위내의 공여체:수용체 비로 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 포함하는 유기 감광성 광전자 디바이스가 개시되어 있다.
또한, 본원에는, 중첩된 관계에 있는 2개의 전극; 2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층을 포함하며, 광활성 층은 50 ㎚ 미만의 두께를 갖는 유기 감광성 광전자 디바이스가 개시되어 있다.
첨부하는 도면은 본 명세서의 일부에 포함되며 그리고 이의 일부를 구성한다.
도 1은 본 개시내용에 의한 예시의 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2는 DBP, C70 및 1:8 DBP:C70 혼합물의 흡수 스펙트럼을 도시한다. 삽도: DBP (좌측), C70 (우측)의 분자 구조식.
도 3(a)는 Mo03, 엑시톤 차단 (BPhen) 및 켄칭 (C60, NPD) 층을 갖는 DBP 및 C70 필름의 광발광 (PL) 여기 스펙트럼을 도시한다. 도 3(b)는 500 ㎚의 파장에서 혼합-HJ 및 PM-HJ 천정(ceil)에서 흡수된 광학 에너지의 공간 분포를 도시한다.
도 4(a)는 외부 양자 효율 (EQE)을 도시하며, 도 4(b)는 DBP:C70 (l:x) 사이의 비에 대한 함수로서 모의 AM1.5G, 1 썬 조명하에서 전류 밀도 대 전압 (J-V) 특징을 도시한다.
도 5는 니트 C70 캡 층의 두께 (x)의 함수로서 모의 AM1.5G, 1 썬 조명 하에서 스펙트럼-보정된 전류 밀도 대 전압 (J-V) 특징을 도시한다.
도 6은 혼합-HJ 및 PM-HJ OPV 전지에 대한 흡수 효율 (파선), 외부 양자 효율 (삼각형) 및 내부 양자 효율 ((IQE), 정사각형) 스펙트럼을 도시한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 감광성 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소 분자 유기 물질을 포함한다. "소 분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소 분자"는 실제로 꽤 클 수 있다. 소 분자는 일부 환경에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면 치환기로서 장쇄 알킬 기를 사용하는 것은 "소 분자" 부류로부터 분자를 제거하지 않는다. 소 분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄에서의 측쇄 기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 투입될 수 있다.
용어 "전극" 및 "접촉"은 본원에서 광 생성된 전류를 외부 회로로 전달하거나 또는 바이어스 전류 또는 전압을 디바이스에 제공하기 위한 매체를 제공하는 층을 지칭하는데 사용된다. 즉, 전극 또는 접촉은 유기 감광성 광전자 디바이스의 활성 구역과, 전하 운반체를 외부 회로에 또는 외부 회로로부터 수송하기 위한 와이어, 리드, 트레이스 또는 기타 수단 사이의 계면을 제공한다. 애노드 및 캐쏘드가 일례이다. 본원에 전극의 개시내용을 위하여 참조로 포함되는 미국 특허 제6,352,777호는 감광성 광전자 디바이스에 사용될 수 있는 전극 또는 접촉의 일례를 제공한다. 감광성 광전자 디바이스에서, 디바이스 외부로부터의 최대 양의 주위 전자기 방사선이 광전도성 활성 내부 구역으로 허용하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 전자기 방사선은 광전도성 층(들)에 도달하여야만 하며, 여기서 이는 광전도성 흡수에 의하여 전기로 변환될 수 있다. 이는 종종 전기 접촉 중 하나 이상이 입사 전자기 방사선을 최소로 흡수하며 그리고 최소로 반사하여야만 한다는 것을 나타낸다. 일부 경우에서, 상기 접촉은 투명 또는 적어도 반투명하여야만 한다. 전극은 관련 파장에서 주위 전자기 방사선의 50% 이상이 이를 통하여 전송되는 것을 허용할 때 "투명한" 것으로 한다. 전극은 관련 파장에서 주위 전자기 방사선의 일부, 그러나 50% 미만의 전송을 허용할 때 "반투명한" 것으로 한다. 대향 전극은 흡수되지 않고 전지를 통과한 광이 전지를 통하여 다시 반사되도록 하는 반사성 물질일 수 있다.
본원에서 사용되고 그리고 도시된 바와 같이, "층"은 그의 길이 및 폭을 따른 주요 치수가 X-Y인 감광성 디바이스의 부재 또는 부품을 지칭한다. 용어 층은 물질의 단일 층 또는 시트에 반드시 한정되는 것은 아닌 것으로 이해하여야 한다. 게다가, 상기 층과 기타 물질(들) 또는 층(들)의 계면(들)를 포함한 특정 층의 표면은 불완전할 수 있으며, 상기 표면은 기타 물질(들) 또는 층(들)과의 상호침투, 얽힌 또는 말린 망상구조를 나타낸다. 유사하게, 또한 층은 불연속일 수 있어서, X-Y 치수를 따른 상기 층의 연속성이 기타 층(들) 또는 물질(들)에 의하여 교란되거나 또는 그렇지 않으면 방해될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
본원에서 사용된 바와 같이, "광활성 구역"은 전자기 방사선을 흡수하여 엑시톤을 생성하는 디바이스의 구역을 지칭한다. 유사하게, 층은 전자기 방사선을 흡수하여 엑시톤을 생성할 경우 "광활성"이다. 엑시톤은 전류를 생성하기 위하여 전자 및 정공으로 분해될 수 있다.
본 개시내용의 유기 물질의 맥락에서, 용어 "공여체" 및 "수용체"는 2종의 접촉하는, 그러나 상이한 유기 물질의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 상대적 위치를 지칭한다. 또 다른 물질과 접촉하는 하나의 물질의 LUMO 에너지 준위가 낮을 경우, 물질은 수용체가 된다. 그렇지 않다면, 공여체가 된다. 외부 바이어스의 부재하에서 공여체-수용체 접합에서의 전자가 수용체 물질로 이동되고, 정공이 공여체 물질로 이동되는 것이 에너지면에서 바람직하다.
본 개시내용의 특정한 실시양태는, 중첩된 관계에 있는 2개의 전극; 2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하는 완충층을 포함하는 유기 감광성 광전자 디바이스에 관한 것이다.
본 개시내용에 의한 비제한적인 디바이스 개략도는 도 1에 도시한다. 일부 실시양태에서, 디바이스는 완충층을 포함하지 않는다. 그러한 실시양태에서, 혼합 광활성 층은 전극에 이웃할 수 있으며, 전극과 인터페이싱할 수 있다.
본 개시내용의 전극 중 하나는 애노드일 수 있으며, 나머지 전극은 캐쏘드일 수 있다. 전극은 원하는 운반체 (정공 또는 전자)를 수용 및 수송하도록 최적화되어야만 하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "캐쏘드"는 본원에서, 예를 들여 PV 디바이스 등의 저항성 부하 및 외부 인가되지 않은 전압과 연결되며 그리고 주위 조사 하에서 적층된 PV 디바이스의 단일 유닛 또는 비-적층 PV 디바이스에서, 전자가 광-전도 물질로부터 캐쏘드로 이동되도록 사용된다. 유사하게, 용어 "애노드"는 본원에서 조명 하에서의 PV 디바이스에서, 반대의 방식으로 이동하는 전자에 해당하는 광전도 물질로부터 애노드로 정공이 이동되도록 사용된다.
본 개시내용의 혼합 광활성 층은 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 포함한다. 적절한 공여체 물질의 예로는 프탈로시아닌, 예컨대 구리 프탈로시아닌(CuPc), 클로로알루미늄 프탈로시아닌(ClAlPc), 주석 프탈로시아닌(SnPc), 아연 프탈로시아닌(ZnPc) 및 기타 개질된 프탈로시아닌, 서브프탈로시아닌, 예컨대 붕소 서브프탈로시아닌(SubPc), 나프탈로시아닌, 메로시아닌 염료, 붕소-디피로메텐(BODIPY) 염료, 티오펜, 예컨대 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT), 저 밴드-갭 중합체, 폴리아센, 예컨대 펜타센 및 테트라센, 디인데노페릴렌(DIP), 스쿠아레인(SQ) 염료 및 테트라페닐디벤조페리플란텐(DBP)을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 기타 유기 공여체 물질은 본 개시내용에 의하여 간주된다.
스쿠아레인 공여체 물질의 예로는 2,4-비스 [4-(N,N-디프로필아미노)-2,6-디히드록시페닐] 스쿠아레인, 2,4-비스[4-(N,N-디이소부틸아미노)-2,6-디히드록시페닐] 스쿠아레인, 2,4-비스[4-(N,N-디페닐아미노)-2,6-디히드록시페닐] 스쿠아레인(DPSQ) 및 그의 염을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 적절한 스쿠아레인 물질의 추가의 예로는 미국 특허 공보 제2012/0248419호에 개시되어 있으며, 이는 스쿠아레인 물질의 개시내용에 대한 참조로 본원에 포함된다.
본 개시내용에 대한 적절한 수용체 물질의 예로는 중합체 또는 비-중합체 페릴렌, 중합체 또는 비-중합체 나프탈렌 및 중합체 또는 비-중합체 풀러렌 및 풀러렌 유도체 (예, PCBM, ICBA, ICMA 등)을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 비제한적인 언급으로는 C60, C70, C76, C82, C84 또는 그의 유도체 예컨대 페닐-C61-부티르산-메틸 에스테르 ([60]PCBM), 페닐-C71-부티르산-메틸 에스테르 ([70]PCBM) 또는 티에닐-C61-부티르산-메틸 에스테르 ([60]ThCBM) 및 기타 수용체, 예컨대 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실-비스벤즈이미다졸(PTCBI), 헥사데카플루오로프탈로시아닌(F16CuPc) 및 그의 유도체로부터 선택된 것을 들 수 있다. 기타 유기 수용체 물질은 본 개시내용에 의하여 고려된다.
일부 실시양태에서, 하나 이상의 공여체 물질은 혼합 광활성 층에 하나 이상의 수용체 물질보다 적은 양으로 존재한다. 특정한 실시양태에서, 혼합 광활성 층은 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 1:1 내지 1:50, 예를 들면 1:2 내지 1:50, 1:3 내지 1:35, 1:4 내지 1:25, 1:4 내지 1:20, 1:4 내지 1:16, 1:5 내지 1:15 또는 1:6 내지 1:10 범위내의 공여체:수용체 비로 포함한다. 특정한 실시양태에서, 혼합 광활성 층은 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 1:8의 공여체:수용체 비로 포함한다.
일부 실시양태에서, 하나 이상의 수용체 물질은 혼합 광활성 층에 하나 이상의 공여체 물질보다 적은 양으로 존재한다. 특정한 실시양태에서, 혼합 광활성 층은 하나 이상의 수용체 물질 및 하나 이상의 공여체 물질을 1:1 내지 1:50, 예를 들면 1:2 내지 1:50, 1:3 내지 1:35, 1:4 내지 1:25, 1:4 내지 1:20, 1:4 내지 1:16, 1:5 내지 1:15 또는 1:6 내지 1:10 범위내의 수용체:공여체 비로 포함한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 광활성 층은 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱한다. 광활성 층은 하나 이상의 수용체 물질의 0.3 eV, 0.2 eV, 0.1 eV 또는 0.05 eV의 LUMO 에너지 이내의 LUMO 에너지를 갖는 물질을 포함할 수 있거나 또는 광활성 층은 하나 이상의 공여체 물질의 0.3 eV, 0.2 eV, 0.1 eV 또는 0.05 eV의 HOMO 에너지 이내의 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 광활성 층을 포함하는 물질의 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99% 또는 적어도 99.9%는 하나 이상의 수용체 물질의 0.3 eV, 0.2 eV, 0.1 eV 또는 0.05 eV의 LUMO 에너지 이내의 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 0.3 eV, 0.2 eV, 0.1 eV 또는 0.05 eV의 HOMO 에너지 이내의 HOMO 에너지를 갖는 물질이다. 특정한 실시양태에서, 하나 이상의 수용체 물질의 0.3 eV, 0.2 eV, 0.1 eV 또는 0.05 eV의 LUMO 에너지 이내의 LUMO 에너지를 갖는 물질은 하나 이상의 수용체 물질과 동일한 물질이다. 특정한 실시양태에서, 하나 이상의 공여체 물질의 0.3 eV, 0.2 eV, 0.1 eV 또는 0.05 eV의 HOMO 에너지 이내의 HOMO 에너지를 갖는 물질은 하나 이상의 공여체 물질과 동일한 물질이다. 일부 실시양태에서, 광활성 층은 50 ㎚ 미만, 40 ㎚ 미만, 30 ㎚ 미만, 25 ㎚ 미만, 20 ㎚ 미만, 15 ㎚ 미만, 10 ㎚ 미만, 8 ㎚ 미만, 5 ㎚ 미만, 3 ㎚ 또는 1 ㎚ 미만의 두께를 갖는다.
본 개시내용의 광활성 층은 층 적층물내에서의 개선된 광학 위치에 혼합 광활성 층을 배치하면서 엑시톤을 생성할 수 있으며, 즉 광학 스페이서로서 작용할 수 있다. 그러한 광학 스페이서는 디바이스 내부의 광학 에너지를 재분배할 수 있으며, 일부 실시양태에서는 디바이스의 성능을 크게 개선시킬 수 있다. 예를 들면 엑시톤이 혼합 광활성 층 및 완충층 사이에서 계면에서의 분해 없이 켄칭될 수 있는 실시양태에서, 광활성 층은 상기 켄칭 계면로부터 떨어져 광학 에너지를 재분포시켜서 혼합 광활성 층에서 분해되는 엑시톤의 더 큰 비율을 허용할 수 있다.
완충층은 당업계에 공지된 물질을 포함할 수 있다. 완충층은 전극으로의 원하는 운반체의 수송을 억제시키도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 완충층은 전자 또는 정공 수송 물질이다. 일부 실시양태에서, 완충층은 엑시톤-차단 전자 또는 엑시톤-차단 정공 수송 물질이다. 일부 실시양태에서, 완충층은 유기 물질이다. 일부 실시양태에서, 완충층은 금속 산화물이다. 일부 실시양태에서, 완충층은 전도성 중합체이다. 완충 물질의 예로는 MoO3, V2O5, WO3, CrO3, Co3O4, NiO, ZnO, TiO2, 폴리아날린 (PANI), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 및 폴리(스티렌술포네이트) (PEDOT-PSS)를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시양태에서, 완충층은 자동어셈블리된 단일층이다.
일부 실시양태에서, 완충층은 혼합 광활성 층과의 계면에서 엑시톤을 켄칭시킨다.
또한, 본원에는, 중첩된 관계에 있는 2개의 전극; 2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층을 포함하며, 혼합 광활성 층이 1:1 내지 1:50, 예를 들면 1:2 내지 1:50, 1:3 내지 1:35, 1:4 내지 1:25, 1:4 내지 1:20, 1:4 내지 1:16, 1:5 내지 1:15 또는 1:6 내지 1:10 범위내의 공여체:수용체 비로 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 포함하는 유기 감광성 광전자 디바이스가 개시되어 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스는 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하는 완충층을 임의로 포함한다.
또한, 본원에는, 중첩된 관계에 있는 2개의 전극; 2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층; 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층을 포함하며, 광활성 층은 50 ㎚ 미만, 40 ㎚ 미만, 30 ㎚ 미만, 25 ㎚ 미만, 20 ㎚ 미만, 15 ㎚ 미만, 10 ㎚ 미만, 8 ㎚ 미만, 5 ㎚ 미만, 3 ㎚ 또는 1 ㎚ 미만의 두께를 갖는 유기 감광성 광전자 디바이스가 개시되어 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스는 혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하는 완충층을 임의로 포함한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 개시내용의 일부 실시양태에서, 광활성 층은 혼합 광활성 층의 수평면에 이웃하고 이와 인터페이싱한다. 일부 실시양태에서, 완충층은 혼합 광활성 층의 대향하는 수평면에 이웃하고 이와 인터페이싱한다.
본 개시내용의 유기 감광성 광전자 디바이스는 상기 디바이스에 대하여 당업계에서 공지된 바와 같이 추가의 층을 더 포함할 수 있다. 예를 들면 디바이스는 전하 운반체 수송층 및/또는 완충층, 예컨대 하나 이상의 차단층, 예컨대 엑시톤 차단층 (EBL)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 차단층은 전극 및 광활성 층 사이에 배치된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 차단층은 전극 및 혼합 층 사이에 배치되거나 또는 특정한 실시양태에서, 전극 및 완충층 사이에 배치된다. 엑시톤 차단층으로서 사용될 수 있는 물질에 관하여, 비제한적인 예로는 바토쿠프로인 (BCP), 바토페난트롤린 (BPhen), 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실-2무수물 (NTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실비스벤즈이미다졸 (PTCBI), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠 (TPBi), 트리스(아세틸아세토나토) 루테늄 (III) (Ru(acac)3) 및 알루미늄(III)페놀레이트 (Alq2 OPH), N,N'-디페닐-N,N'-비스-알파-나프틸벤지딘 (NPD), 알루미늄 트리스(8-히드록시퀴놀린) (Alq3) 및 카르바졸 비페닐 (CBP)을 들 수 있다. 차단층의 예는 미국 특허 공보 제2012/0235125호 및 제2011/0012091호 및 미국 특허 제7,230,269호 및 제6,451,415호에 기재되어 있으며, 이들은 차단층에 대한 그의 개시내용에 대한 참조로서 본원에 포함된다.
또한, 디바이스는 하나 이상의 평활층을 더 포함할 수 있다. 평활층은 예를 들면 광활성 구역 그리고 하나의 또는 둘다의 전극 사이에 배치될 수 있다. 3,4 폴리에틸렌디옥시티오펜:폴리스티렌술포네이트 (PEDOT:PSS)를 포함하는 필름은 평활층의 예가 된다.
본 개시내용의 유기 감광성 광전자 디바이스는 2개 이상의 서브전지를 포함하는 텐덤 디바이스로서 존재할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이 서브전지는 하나 이상의 공여체-수용체 헤테로접합을 포함하는 디바이스의 부품을 의미한다. 서브전지가 감광성 광전자 디바이스로서 개별적으로 사용될 경우, 통상적으로 전극의 완전한 세트를 포함한다. 텐덤 디바이스는 텐덤 공여체-수용체 헤테로접합 사이에 전하 이동 물질, 전극 또는 전하 재조합 물질 또는 터널 접합을 포함할 수 있다. 일부 탠덤 구조에서, 이웃하는 서브전지는 공통의 즉, 공유된, 전극, 전하 이동 구역 또는 전하 재조합 구역을 사용할 수 있다. 기타의 경우에서, 이웃하는 서브전지는 공통의 전극 또는 전하 이동 구역을 공유하지 않는다. 서브전지는 병렬로 또는 직렬로 전기 접속될 수 있다.
일부 실시양태에서, 전하 이동 층 또는 전하 재조합 층은 Al, Ag, Au, MoO3, Li, LiF, Sn, Ti, WO3, 산화인듐주석 (ITO), 산화주석 (TO), 산화갈륨인듐주석 (GITO), 산화아연 (ZO) 또는 산화아연인듐주석 (ZITO)으로부터 선택될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 전하 이동 층 또는 전하 재조합 층은 금속 나노클러스터, 나노입자 또는 나노로드로 이루어질 수 있다.
본 개시내용의 디바이스는 예를 들면 광검출기, 광전도체 또는 광전지 디바이스, 예컨대 태양광 전지일 수 있다.
층 및 물질은 당업계에 공지된 기법을 사용하여 증착될 수 있다. 예를 들면 본원에 기재된 층 및 물질은 용액, 증기 또는 이들 둘의 조합으로부터 증착 또는 동시-증착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기 물질 또는 유기층은 용액 가공을 통하여, 예컨대 스핀-코팅, 스핀-주조, 분무 코팅, 침지 코팅, 닥터-블레이드, 잉크젯 프린팅 또는 전사 프린팅으로부터 선택된 하나 이상의 기법에 의하여 증착 또는 동시-증착될 수 있다.
기타 실시양태에서, 유기 물질은 진공 증발, 예컨대 진공 열적 증발, 유기 증기상 증착 또는 유기 증기-제트 프린팅을 사용하여 증착 또는 동시-증착될 수 있다.
본원에 기재된 실시양태가 광범위한 구조와 결합하여 사용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 작용성 유기 광전지 디바이스는 상이한 방식으로 기재된 각종 층을 조합하여 달성될 수 있거나 또는, 층은 설계, 성능 및 비용 요인에 기초하여 완전 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 추가의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 것을 제외한 물질을 사용할 수 있다. 본원에서 다양한 층에 주어진 명칭은 엄격하게 제한하고자 하지 않는다.
실시예에서 또는 그렇지 않을 경우 나타낸 것을 제외하고, 명세서 및 특허청구범위에 사용된 성분, 반응 조건, 분석 측정 등의 양을 나타내는 모든 수치는 용어 "약"에 의한 모든 경우에서 변형되는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 반대의 의미로 나타내지 않는다면, 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 명시된 수치 파라미터는 본 개시내용에 의하여 얻고자 하는 소정의 성질에 의존하여 변경될 수 있는 근사치이다. 특허청구범위의 범주에 대한 균등물의 적용을 제한하는 시도로서가 아닌, 적어도, 각각의 수치 파라미터는 유효 숫자의 수치 및 통상의 어림 접근법에 비추어 이해하여야 한다.
개시내용의 넓은 범주를 명시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 그렇지 않을 경우 구체적인 예에서 명시된 수치 값을 나타내지 않을 경우 가능한한 정확하게 보고한다. 그러나, 임의의 수치 값이 고유하게 그의 각각의 테스트 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 반드시 발생하는 특정한 오차를 포함한다.
본원에 기재된 디바이스 및 방법은 하기의 비제한적인 실시예에 의하여 추가로 기재될 것이며, 이는 단지 예로서 제시하고자 한다.
실시예
실시예 1: DBP 및 C 70 필름의 광발광 측정
엑시톤 분해에 대한 MoO3의 영향 및 그에 따른 OPV 효율을 조사하기 위하여, 석영 위의 8 ㎚ 두께의 MoO3 층과 접촉하는 60 ㎚ 두께의 DBP 및 C70 필름의 광발광 (PL) 여기 스펙트럼을 측정하였다. 비교를 위하여, 8 ㎚ 두께의 바토페난트롤린 (BPhen) 층을 DBP 및 C70 모두에 대한 엑시톤 차단층으로서 사용하였으며, C60 및 N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1-1'-비페닐-4,4'-디아민 (NPD)을 DBP 및 C70 각각을 위한 엑시톤 켄칭층으로서 사용하였다. 이들 필름 모두는 10 ㎚ 두께의 BPhen 엑시톤 차단층으로 캡핑시켰다. DBP 및 C70 필름 광발광의 광발광 스펙트럼은 유리 기판을 통한 조명으로 측정하였으며, 각각 λ=530 ㎚ 및 460 ㎚의 파장에서 여기되었다.
이들 측정의 결과를 도 3(a)에 도시한다. MoO3/DBP 샘플은 켄칭 C60/DBP 계면을 사용하는 필름의 것에 필적하는 PL 강도를 가졌다. 유사하게는, MoO3/C70 계면은 켄칭 NPD/C70 샘플보다는 약간 더 높은 PL 강도를 가졌다. 두 경우 모두에서, 그의 PL 강도는 차단 BPhen/C70 및 BPhen/DBP 계면을 사용하는 것에 비하여 크게 감소되었다. 이들 결과는 이미 예상된 바와 같이 MoO3이 엑시톤을 차단시키기 보다는 켄칭시킨다는 것을 나타낸다.
실시예 2: OPV 전지의 제조
OPV 전지는 15 Ω/□의 시트 저항을 갖는 100 ㎚ 두께의 ITO로 코팅된 유리 기판 위에 성장시켰다. 박막 증착 이전에, 기판을 세제, 탈이온수 및 일련의 유기 용매로 세정한 후, 자외선 (UV)-오존에 10 분 동안 노출시켰다. 그후, 기판을 10-7 torr의 베이스 압력을 갖는 고 진공 챔버로 옮겼다.
MoO3, C70 및 BPhen 층을 0.5 Å/sec의 속도로 증착시키고, 0.2 Å/sec의 DBP 증착 속도를 사용하여 DBP 및 C70을 동시-증착시키며, C70의 증착 속도는 원하는 부피비를 달성하도록 조절하였다. 1 ㎜-직경 원형 개구의 어레이를 갖는 샤도우 마스크를 1,000 Å 두께의 Al 캐쏘드를 패턴 형성하는데 사용하여 전지 부위를 구획하였다.
기판을 초고 순도 N2가 충전된 글로브 박스로 직접 옮기고, 여기서 암실에서 그리고 모의 AM 1.5G 태양 조사 하에서 전류 밀도-전압 (J-V) 및 EQE를 측정하였다. 미국 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 추적 가능한 Si 기준 전지를 사용하여 광학 에너지를 측정하였다. EQE는 Xe-램프로부터의 단색광을 사용하여 측정하고, NREL-추적 가능한 Si 검출기를 기준으로 하여 200 ㎐에서 절단하였다. 단락 전류, Jsc1는 스펙트럼 부정합에 대하여 보정하였다.
테트라페닐디벤조페리플란텐 (DBP)을 공여체 물질로서 사용하였으며, C70은 수용체 물질로서 사용하였다. DBP는 스펙트럼 분해된 발광 켄칭에 의하여 측정한 고 흡수 계수 (도 2 참조), 고 정공 이동도, ~10-4 ㎠/(V·s), 최고준위 점유 분자 궤도 (HOMO) 에너지 -5.5 eV 및 엑시톤 확산 길이 16±1 ㎚를 갖는다. C70은 λ= 350 ㎚ 내지 700 ㎚ 사이에서 넓은 흡수 스펙트럼을 갖는다. DBP 및 C70의 생성된 블렌드는 λ= 350 ㎚ 내지 700 ㎚ 사이에서 강하게 흡수될 수 있다.
진공 열적 증발된 MoO3은 그의 큰 일 함수 (애노드에서 정공 수집 효율을 개선시킴), 고 투과율 및 낮은 직렬 저항으로 인하여 애노드 완충층으로서 사용되었다.
태양 스펙트럼에서 적분한 EQE가 1:8 DBP:C70 혼합물에 대하여 최대가 되도록 PM-HJ 구조에서 DBP 내지 C70을 최적화한다 (도 4(a) 참조). 도 4(b)에 도시한 바와 같이 DBP 농도 감소와 함께 개방 회로 전압 (VOC)은 단조 증가되었으며, 이는 아마도 감소된 폴라론-쌍 재조합 속도로 인한 것이다. DBP 농도가 감소됨에 따라 충전율이 증가되어 1:8 비에서 FF=56±0.01의 최대치에 도달하였으며, 거의 불변한 상태로 유지되는데, 이는 DBP 농도가 이러한 부분 혼합된 불균질 구역에서 추가로 감소되었기 때문이다. 이는 아마도 2분자 재조합을 감소시킬 수 있는 혼합 광활성 층 도메인에서의 전자 및 정공 이동도의 균형으로 인한 것이다.
AM1.5G, 1 썬 강도 모의 태양 조명 하에서 C70 캡 두께를 갖는 전지의 J-V 특징은 하기 표 I에서 요약한 디바이스 성능 특징과 함께 도 5에 제시한다. 모든 전지는 VOC= 0.91±0.01 V 및 충전율 FF=0.56±0.01을 가졌다. 혼합-HJ 전지는 JSC= 10.7±0.2 ㎃/㎠를 지녀서 전기 변환 효율이 PCE=5.7±0.1%이 되었다. C70 층 (x=9 ㎚)의 추가는 JSC를 12.3±0.3 ㎃/㎠로 증가시켜서 PCE=6.4±0.3%가 되었다.
C70 두께는 x=9 ㎚로 증가됨에 따라 PM-HJ 전지의 EQE는 혼합-HJ 전지에 비하여 λ=400 ㎚ 및 700 ㎚ 사이에서 10% 이하로 증가되었다 (도 6 참조). 다시, 이는 JSC에서의 15% 증가되었다. x가 11 ㎚로 추가로 증가됨에 따라 JSC는 12.0±0.2 ㎃/㎠로 감소되었다. 9 ㎚ 두께의 C70 층을 갖는 PM-HJ 전지의 EQE는 λ= 450 ㎚ 및 550 ㎚ 사이에서 >70%이었으며, λ= 350 ㎚ 내지 650 ㎚의 스펙트럼 범위내에서 평균 >65%이어서 JSC=12.3±0.3 ㎃/㎠가 되었다.
내부 양자 효율 IQE는 전극에서 수집된 자유 운반체 대 광활성 층에서 흡수된 광자의 비로서 정의된다. 전달 행렬(transfer matrix) 방법을 사용하여 흡수 효율 ηA를 계산하여 PM-HJ 전지에서의 EQE에서의 개선의 기원을 추가로 이해하였다. 광학 모의에 기초하여, 혼합-HJ 및 PM-HJ 전지는 도 6에 도시한 바와 같이 λ= 400 ㎚ 및 650 ㎚ 사이에서 ηA >75%로 유사한 흡수 스펙트럼을 나타냈다. PM-HJ 전지는 λ=450 ㎚ 및 550 ㎚의 스펙트럼 범위내에서 IQE >90%를 가졌으며, 혼합-HJ 전지의 IQE는 동일한 스펙트럼 구역에서 단지 ~80%이었다 (도 6). PM-HJ 전지에서의 C70 층의 추가는 도 3(b)에 도시한 바와 같이 광활성 층 내부의 광학 필드를 재분배시켜 전지 광활성 구역에서의 엑시톤 생성 및 분해를 증가시키고, MoO3/유기 계면에서 엑시톤켄칭이 감소되었다.
Figure pct00001

Claims (20)

  1. 중첩된 관계에 있는 2개의 전극;
    2개의 전극 사이에 위치하며, 최고준위 점유 분자 궤도 (HOMO) 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및, 최저준위 비점유 분자 궤도 (LUMO) 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층;
    혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱(interfacing)하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층;
    혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하는 완충층을 포함하는 유기 감광성 광전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 광활성 층이 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.1 eV 이내에 LUMO 에너지 및, 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.1 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지를 갖는 물질이 하나 이상의 수용체 물질과 동일한 물질이며, 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질이 하나 이상의 공여체 물질과 동일한 물질인 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 혼합 광활성 층이 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 1:1 내지 1:50 범위내의 공여체:수용체 비로 포함하는 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 공여체:수용체 비가 1:4 내지 1:25 범위내인 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 광활성 층이 25 ㎚ 미만의 두께를 갖는 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 두께가 10 ㎚ 미만인 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 하나 이상의 수용체 물질이 풀러렌 또는 그의 유도체를 포함하는 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 하나 이상의 공여체 물질이 테트라페닐디벤조페리플란텐 (DBP)을 포함하는 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 완충층이 금속 산화물을 포함하는 디바이스.
  11. 중첩된 관계에 있는 2개의 전극;
    2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층;
    혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층을 포함하며,
    혼합 광활성 층이 1:1 내지 1:50 범위내의 공여체:수용체 비로 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 포함하는 유기 감광성 광전자 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 공여체:수용체 비가 1:4 내지 1:25 범위내인 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 공여체:수용체 비가 1:6 내지 1:10 범위내인 디바이스.
  14. 제11항에 있어서, 광활성 층이 25 ㎚ 미만의 두께를 갖는 디바이스.
  15. 제11항에 있어서, 두께가 10 ㎚ 미만인 디바이스.
  16. 제11항에 있어서, 하나 이상의 수용체 물질이 풀러렌 또는 그의 유도체를 포함하는 디바이스.
  17. 중첩된 관계에 있는 2개의 전극;
    2개의 전극 사이에 위치하며, HOMO 에너지를 갖는 하나 이상의 공여체 물질 및 LUMO 에너지를 갖는 하나 이상의 수용체 물질을 포함하며, 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질이 혼합된 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는 혼합 광활성 층;
    혼합 광활성 층에 이웃하고 이와 인터페이싱하며, 하나 이상의 수용체 물질의 LUMO 에너지의 0.3 eV 이내에 LUMO 에너지 또는 하나 이상의 공여체 물질의 HOMO 에너지의 0.3 eV 이내에 HOMO 에너지를 갖는 물질을 포함하는 광활성 층을 포함하며,
    광활성 층이 50 ㎚ 미만의 두께를 갖는 유기 감광성 광전자 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 광활성 층이 25 ㎚ 미만의 두께를 갖는 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 두께가 10 ㎚ 미만인 디바이스.
  20. 제17항에 있어서, 혼합 광활성 층이 하나 이상의 공여체 물질 및 하나 이상의 수용체 물질을 1:6 내지 1:10 범위내의 공여체:수용체 비로 포함하는 디바이스.
KR1020157016325A 2012-11-22 2013-11-22 유기 광전지용 하이브리드 평면 혼합 헤테로접합 KR102251818B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261729376P 2012-11-22 2012-11-22
US61/729,376 2012-11-22
PCT/US2013/071466 WO2014082006A1 (en) 2012-11-22 2013-11-22 Hybrid planar-mixed heterojunction for organic photovoltaics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150087367A true KR20150087367A (ko) 2015-07-29
KR102251818B1 KR102251818B1 (ko) 2021-05-12

Family

ID=49753498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157016325A KR102251818B1 (ko) 2012-11-22 2013-11-22 유기 광전지용 하이브리드 평면 혼합 헤테로접합

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11121336B2 (ko)
EP (1) EP2923389B1 (ko)
JP (3) JP6490009B2 (ko)
KR (1) KR102251818B1 (ko)
CN (1) CN105051929A (ko)
AU (1) AU2013347855A1 (ko)
TW (1) TWI628819B (ko)
WO (1) WO2014082006A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107580730A (zh) * 2014-07-18 2018-01-12 南加利福尼亚大学 具有利用高玻璃化转变温度材料的激子阻挡性载荷子过滤层的稳定的有机光敏器件
KR102605375B1 (ko) * 2016-06-29 2023-11-22 삼성전자주식회사 유기 광전 소자 및 이미지 센서
US11145822B2 (en) 2017-10-20 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Compound and photoelectric device, image sensor, and electronic device including the same
WO2020040844A1 (en) * 2018-08-20 2020-02-27 The Trustees Of Princeton University Donor-acceptor interfaces for excitonic semiconductors
US20210028361A1 (en) * 2019-07-23 2021-01-28 The Regents Of The University Of Michigan Acceptor Bottom Layer for Organic Photovoltaics
WO2024063840A2 (en) * 2022-07-16 2024-03-28 Board Of Trustees Of Michigan State University High efficiency multilayer transparent photovoltaics based on a layer-by-layer deposition

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070053240A (ko) * 2004-08-05 2007-05-23 더 트러스티즈 오브 프린스턴 유니버시티 적층형 유기 감광성 장치
JP2007533163A (ja) * 2004-04-13 2007-11-15 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ ハイブリッド混合プラナーヘテロ接合を用いた高効率有機光電池
KR20110074522A (ko) * 2008-09-19 2011-06-30 바스프 에스이 유기 태양 전지에서의 디벤조테트라페닐페리플란텐의 용도

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7265378B2 (en) * 2002-07-10 2007-09-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Electronic devices made with electron transport and/or anti-quenching layers
DE102005010979A1 (de) * 2005-03-04 2006-09-21 Technische Universität Dresden Photoaktives Bauelement mit organischen Schichten
JP5417598B2 (ja) 2005-03-25 2014-02-19 国立大学法人富山大学 多機能有機ダイオードマトリクスパネル
US7230269B2 (en) 2005-06-13 2007-06-12 The Trustees Of Princeton University Organic photosensitive cells having a reciprocal-carrier exciton blocking layer
US7982130B2 (en) 2008-05-01 2011-07-19 The Regents Of The University Of Michigan Polymer wrapped carbon nanotube near-infrared photovoltaic devices
US7947897B2 (en) * 2005-11-02 2011-05-24 The Trustees Of Princeton University Organic photovoltaic cells utilizing ultrathin sensitizing layer
US11031567B2 (en) * 2006-07-11 2021-06-08 The Regents Of The University Of Michigan Efficient solar cells using all-organic nanocrystalline networks
US8987589B2 (en) * 2006-07-14 2015-03-24 The Regents Of The University Of Michigan Architectures and criteria for the design of high efficiency organic photovoltaic cells
WO2010036963A1 (en) 2008-09-26 2010-04-01 The Regents Of The University Of Michigan Organic tandem solar cells
CN101369630A (zh) * 2008-09-26 2009-02-18 电子科技大学 一种具有保护层的有机光电子器件及其制备方法
WO2010059240A1 (en) 2008-11-21 2010-05-27 Plextronics, Inc. Doped interfacial modification layers for stability enhancement for bulk heterojunction organic solar cells
CN104835912B (zh) * 2009-01-12 2018-11-02 密歇根大学董事会 利用电子/空穴阻挡激子阻挡层增强有机光伏电池开路电压
US20100224252A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Konarka Technologies, Inc. Photovoltaic Cell Having Multiple Electron Donors
KR101334222B1 (ko) * 2009-03-18 2013-11-29 한양대학교 산학협력단 태양 전지 및 그 제조 방법
ES2723523T3 (es) 2009-09-29 2019-08-28 Res Triangle Inst Dispositivos optoelectrónicos con la unión de punto cuántico-fullereno
FR2954856B1 (fr) 2009-12-30 2012-06-15 Saint Gobain Cellule photovoltaique organique et module comprenant une telle cellule
WO2011158211A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Basf Se Use of substituted perylenes in organic solar cells
KR101181228B1 (ko) * 2010-10-11 2012-09-10 포항공과대학교 산학협력단 유기 태양 전지 및 이의 제조 방법
EP2628198B1 (en) * 2010-10-15 2016-06-29 The Regents of the University of Michigan Materials for controlling the epitaxial growth of photoactive layers in photovoltaic devices
CN103262279B (zh) * 2010-11-22 2018-05-04 加利福尼亚大学董事会 用于有机电子器件中的有机小分子半导体发色团
CN103597601B (zh) * 2011-03-29 2016-09-21 加利福尼亚大学董事会 用于电光器件的活性材料和电光器件
US10236460B2 (en) * 2011-07-22 2019-03-19 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Photovoltaic cell enhancement through UVO treatment
WO2013123039A1 (en) * 2012-02-13 2013-08-22 Massachusetts Institute Of Technology Electrodes formed by oxidative chemical vapor deposition and related methods and devices
US9136488B2 (en) * 2012-05-30 2015-09-15 Massachusetts Institute Of Technology Devices comprising graphene and a conductive polymer and related systems and methods
US8993998B2 (en) * 2012-07-02 2015-03-31 The Regents Of The University Of California Electro-optic device having nanowires interconnected into a network of nanowires

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007533163A (ja) * 2004-04-13 2007-11-15 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ ハイブリッド混合プラナーヘテロ接合を用いた高効率有機光電池
KR20070053240A (ko) * 2004-08-05 2007-05-23 더 트러스티즈 오브 프린스턴 유니버시티 적층형 유기 감광성 장치
KR20110074522A (ko) * 2008-09-19 2011-06-30 바스프 에스이 유기 태양 전지에서의 디벤조테트라페닐페리플란텐의 용도

Also Published As

Publication number Publication date
KR102251818B1 (ko) 2021-05-12
JP2019068083A (ja) 2019-04-25
JP2015535659A (ja) 2015-12-14
JP2021145138A (ja) 2021-09-24
JP7281216B2 (ja) 2023-05-25
EP2923389A1 (en) 2015-09-30
TW201427129A (zh) 2014-07-01
US20150349283A1 (en) 2015-12-03
AU2013347855A1 (en) 2015-06-11
JP6490009B2 (ja) 2019-03-27
CN105051929A (zh) 2015-11-11
WO2014082006A1 (en) 2014-05-30
EP2923389B1 (en) 2021-08-11
US11121336B2 (en) 2021-09-14
TWI628819B (zh) 2018-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240074218A1 (en) Organic photosensitive devices with exciton-blocking charge carrier filters
KR102170583B1 (ko) 유기 광전지용 하이브리드 평면-그레이드 헤테로접합
JP7281216B2 (ja) 有機光起電装置のためのハイブリッド平面混合ヘテロ接合
US10978654B2 (en) Exciton management in organic photovoltaic multi-donor energy cascades
US20210288261A1 (en) Polymer photovoltaics employing a squaraine donor additive
KR20150038353A (ko) 전극 버퍼층을 갖는 유기 광전자 소자
US10276817B2 (en) Stable organic photosensitive devices with exciton-blocking charge carrier filters utilizing high glass transition temperature materials
US20160254101A1 (en) Organic photosensitive devices with exciton-blocking charge carrier filters
TW201530841A (zh) 具有激子障蔽性電荷載體濾波器之有機光敏性裝置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant