WO2010139804A1 - Photoaktives bauelement mit organischen doppel- bzw. mehrfach-mischschichten - Google Patents

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WO2010139804A1
WO2010139804A1 PCT/EP2010/057892 EP2010057892W WO2010139804A1 WO 2010139804 A1 WO2010139804 A1 WO 2010139804A1 EP 2010057892 W EP2010057892 W EP 2010057892W WO 2010139804 A1 WO2010139804 A1 WO 2010139804A1
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mixed
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photoactive
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PCT/EP2010/057892
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Bert MÄNNIG
Christian Uhrich
Jens Knepper
Karsten Walzer
Martin Pfeiffer
Gregor Schwartz
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Heliatek Gmbh
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a photoactive component with organic layers, in particular a solar cell according to the preamble of claim 1.
  • Organic solar cells consist of a sequence of thin layers (typically 1 ⁇ m to 1 ⁇ m) of organic materials, which are preferably vapor-deposited in vacuo or spin-coated from a solution.
  • the electrical contacting can be effected by metal layers, transparent conductive oxides (TCOs) and / or transparent conductive polymers (PEDOT-PSS, PANI).
  • a solar cell converts light energy into electrical energy.
  • photoactive is understood here, namely the conversion of light energy into electrical energy.
  • solar cells do not directly generate free charge carriers by light, but excitons are first formed, ie electrically neutral excitation states (bound electron-hole pairs). Only in a second step, these excitons are separated into free charge carriers, which then contribute to the electric current flow.
  • organic-based devices over conventional inorganic-based devices (semiconductors such as silicon, gallium arsenide) is the sometimes extremely high optical absorption coefficients (up to 2 ⁇ 10 5 cm -1 ), which allow efficient
  • Semiconductor materials are very cost-effective when produced in large quantities, the ability to produce flexible large-scale components on plastic films, the almost unlimited possibilities of variation and the unlimited availability of organic chemistry.
  • n or p denotes an n- or p-type doping, which leads to an increase in the density of free electrons or holes in the thermal equilibrium state.
  • i-layer designates an undoped layer (intrinsic layer).
  • One or more i-layer (s) may in this case consist of layers of a material as well as a mixture of two materials (so-called interpenetrating networks). The light incident through the transparent base contact generates excitons in the i-layer or in the n- / p-layer. These excitons can only be separated by very high electric fields or at suitable interfaces.
  • the transport layers are transparent or largely transparent materials with a wide band gap (wide-gap).
  • wide-gap materials materials are referred to, the absorption maximum in the wavelength range ⁇ 450 nm, preferably at ⁇ 400 nm.
  • the task of absorbing light either takes on only one of the components or both.
  • the advantage of mixed layers is that the generated excitons only travel a very short distance until they reach a domain boundary where they are separated.
  • US Pat. No. 5,093,698 discloses the doping of organic materials: the addition of an acceptor-like or donor-like dopant substance increases the equilibrium charge carrier concentration in the layer and increases the conductivity. According to US 5,093,698, the doped layers are used as injection layers at the interface to the contact materials in electroluminescent devices. Similar doping approaches are analogously useful for solar cells.
  • this may be a double layer (EP0000829) or a mixed layer (Hiramoto, Appl. Phys. Lett., 58, 1062 (1991)). Also known is a combination of double and mixed layers (Hiramoto, Appl. Phys. Lett., 58, 106e (1991); US6559375). It is also known that the mixing ratio in different areas of the mixed layer is different (US 20050110005) or the mixing ratio has a gradient.
  • the problem with organic solar cells is that, for electrical reasons (limited transportability for the charge carriers), the i-layer (s) can only be made very thin. As a result, only part of the light is absorbed in the device. Furthermore, the absorption bands of organic materials are limited in width and typically have a spectral width of about 200 nm for most efficient materials used in solar cells. As a result, the two materials which form the photoactive transition (double layer or mixed layer) can only cover a spectral range of about 400 nm. However, a solar cell with a very high efficiency must have a very high absorption over the entire spectral range of about 350 nm to about 100 nm.
  • the invention is thus based on the object that the photoactive layers of the device should absorb as much light as possible.
  • the spectral range in which the component absorbs light should be as wide as possible.
  • the i-layer system of the photoactive component consists of at least two mixed layers which are direct adjacent to each other and at least one of the two main materials of a mixed layer is an organic material other than the two main materials of another mixed layer.
  • Each mixed layer consists of at least two main materials, which are a photoactive donor
  • the donor-acceptor system is characterized in that, at least for the photoexcitation of the donor component, the excitons formed at the interface to the acceptor are preferably separated into a hole on the donor and an electron on the acceptor.
  • Main material refers to a material ⁇ its volume or mass fraction in the layer is greater than 16%.
  • the materials used in the mixed layers are undoped.
  • the component contains three or four different absorber materials, so that it can cover a spectral range of at least 600 nm, preferably at least 800 nm, and thus fulfill the stated task.
  • the double-mixed layer can also be used to achieve significantly higher photocurrents for a specific spectral range by mixing materials which preferentially absorb in the same spectral range. This can then be used subsequently to achieve a current matching between the various subcells in a tandem solar cell or multiple solar cell.
  • the mixing ratios can improve the charge carrier transport properties of the mixed layers in the various ⁇ which mixed layers is equal to or be different.
  • the Mixed layers preferably from two main materials.
  • a gradient of the mixing ratio of the two main materials may be present in the individual mixed layers.
  • the gradient may be continuous or stepwise.
  • the component is designed as an organic pin solar cell or organic pin tandem solar cell.
  • a tandem solar cell while a solar cell is referred to, which consists of a vertical stack of two series-connected solar cells.
  • the photoactive component is designed as tandem cells and there is the further advantage through the use of double or multiple mixed layers, that the current matching between the sub-cells by the choice of absorber materials in the Mixed layers optimized and thus the efficiency can be further increased.
  • the photoactive component is designed as a multiple cell, wherein the solar cell consists of a vertical stack of series-connected solar cells. Preferably, this stack consists of no more than 10 series-connected solar cells.
  • the individual materials may be positioned in different maxima of the light distribution of the characteristic wavelengths which this material absorbs.
  • one material in a mixed layer may be in the 2nd maximum of its characteristic wavelength and the other material in the 3rd maximum.
  • Photoactive component in particular an organic solar cell, of an electrode and a counter electrode and between the electrodes at least two organic photoactive mixed layers, wherein the mixed layers each consist essentially of two materials and the two main materials each form a mixed layer donor-acceptor system and the two mixed layers directly adjacent to each other and at least one of the two main materials of a mixed layer is a different organic material than the two
  • Main materials of another mixed layer are hereby advantageously undoped.
  • further photoactive single or mixed layers are present in addition to the said mixed layers.
  • These may be organic or inorganic layers.
  • a combination of organic and inorganic layers is also conceivable.
  • At least one further organic layer is present between the mixed-layer system and the one electrode.
  • At least one further organic layer is present between the mixed-layer system and the counterelectrode. This may, for example, to Charge carrier transport layers act, which can transport holes or electrons according to their design.
  • one or more of the further organic layers are doped wide-gap layers, the maximum of the absorption being ⁇ 450 nm.
  • the component includes a pi, ni, ip, in, pin or nip structure.
  • the optical path of the incident light in the active system is increased.
  • the light trap is realized by constructing the device on a periodically microstructured substrate, and the homogeneous function of the device, its short-circuit free contacting and a homogeneous distribution of the electric field over the entire surface through the use of a doped wide- gap layer is ensured. It is particularly advantageous that the light passes through the absorber layer at least twice, which can lead to increased light absorption and thereby to improved efficiency of the solar cell. This can be achieved, for example, by the substrate having pyramid-like structures on the surface with heights (h) and widths (d) in the range from one to several hundred micrometers in each case. Height and width can be chosen the same or different. Likewise, the pyramids can be constructed symmetrically or asymmetrically.
  • the light trap is realized in that a doped wide-gap Layer has a smooth interface with the i-layer and a rough interface to the reflective contact.
  • the rough interface can be achieved for example by a periodic microstructuring. Particularly advantageous is the rough interface when it reflects the light diffused, which leads to an extension of the light path within the photoactive layer.
  • the light trap is realized by constructing the device on a periodically microstructured substrate and having a doped wide-gap layer having a smooth interface with the i-layer and a rough interface with the reflective contact.
  • At least two main materials of the mixed layers have different optical absorption spectra.
  • the main materials of the mixed layers have different optical absorption spectra which complement each other in order to cover the widest possible spectral range of preferably at least 600 nm, more preferably at least 800 nm.
  • the absorption in the mixed layers takes place above 450 nm. It is particularly advantageous if the doped wide-gap layers absorb in the range ⁇ 450 nm. As a result, absorption in a particularly wide spectral range is realized in the entire component.
  • the absorption region of at least one of the main materials of the mixed layers extends into the infrared region.
  • the absorption region of at least one of the main materials of the mixed layers extends into the infrared region in the wavelength range of> 700 nm to 1500 nm.
  • the HOMO and LUMO levels of the main materials are adjusted so that the system allows for maximum open circuit voltage, maximum short circuit current, and maximum fill factor.
  • the component is a tandem or multiple structure.
  • the organic materials used are small molecules.
  • small molecules are understood as meaning non-polymeric organic molecules having monodisperse molecular weights between 100 and 2000, which are present under atmospheric pressure (atmospheric pressure of the atmosphere surrounding us) and in solid phase at room temperature.
  • these small molecules can also be photoactive, it being understood under photoactive that the molecules change their charge state upon incidence of light.
  • the organic materials used are at least partially polymers.
  • At least one of the photoactive mixed layers contains as acceptor a material from the group of fullerenes or fullerene derivatives (C60, C70, etc.).
  • all photoactive mixed layers contain as acceptor a material from the group of the fullerenes or fullerene derivatives (C60, C70, etc.).
  • at least one of the photoactive mixed layers contains as donor a material from the class of phthalocyanines, perylene derivatives, TPD derivatives, oligothiophenes or a material as described in WO2006092134.
  • At least one of the photoactive mixed layers contains as acceptor the material fullerene C60 and as donor the material 4P-TPD.
  • the entire structure is provided with a transparent base and cover contact.
  • the contacts are made of metal, a conductive oxide, in particular ITO, ZnOiAl or other TCOs or a conductive polymer, in particular PEDOTiPSS or PANI.
  • polymer solar cells which contain two or more photoactive mixed layers, the mixed layers being directly adjacent to one another, are also possible.
  • polymer solar cells there is the problem that the materials are applied from solution and thus a further applied layer very easily causes the underlying layers to be dissolved, dissolved or changed in their morphology.
  • polymer solar cells therefore, only very limited multiple mixed layers can be produced and only in that different material and solvent systems are used, which do not influence one another or hardly influence each other during production.
  • Solar cells made of small molecules have a clear advantage in this case, as any systems and layers can be brought together in a vacuum by the vapor deposition process, and thus the advantage of the multiple mixed layer structure is widely used and arbitrary Material combinations can be realized.
  • small molecules are understood as meaning non-polymeric organic, photoactive molecules.
  • the multiple mixed layers can be shifted within a pin structure with doped wide-gap transport layers in order to achieve optimum absorption.
  • it can also be very advantageous to change the pin structure into a nip structure.
  • the different materials in the multiple blend layers absorb in different wavelength ranges, by a suitable choice of structure (pin or nip) or a suitable choice of the layer thicknesses of the transport layers, the different materials can each reach the optimum position with respect to the intensity distribution of the light within the device be positioned. Especially with tandem cells, this optimization is very important to you
  • the invention is based on some
  • Fig. 3 shows the absorption spectra (k values) of the materials 4P-TPD, C60 and DCV6T
  • 4 shows the current-voltage characteristic of two organic solar cells according to the invention
  • 5 shows the structural formulas of the materials 4P-TPD, C60 and DCV6T
  • Fig. 6 is a schematic representation of a structure of a photoactive device according to the invention on a microstructured substrate
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a structure of a photoactive component according to the invention on a microstructured substrate.
  • ground contact e.g., ITO
  • charge carrier transport layer (wide-gap), p- or n-doped
  • charge carrier transport layer (wide-gap), n- or p-doped
  • cover contact e.g., gold
  • FIG. 1 shows an energy level diagram of this structure according to the invention.
  • HTL hole transport layer
  • n electron transport layer (ETL, electron transport layer)
  • the HOMO and LUMO levels of the various absorber materials are adjusted as shown in FIG. 1 to allow maximum open circuit voltage, maximum short circuit current, and maximum fill factor.
  • the photoactive component according to the invention has the following layer sequence in FIG. 2:
  • HTL p-doped hole transport layer
  • cover contact eg gold
  • FIG. 3 shows the absorption spectra (k values) of the materials 4P-TPD, C60 and DCV6T.
  • the materials absorb in different wavelength ranges and thus complement each other to cover together a broad range of the solar spectrum.
  • Fig. 4 shows the current-voltage characteristic of two solar cells having the above structure.
  • the solar cell 1 solid characteristic curve
  • the solar cell 2 (dashed curve) contains a double mixed layer 4, 5 of the materials 4P-TPD and C60 (1st mixing layer) and the materials DCV6T and C60 (2nd mixed layer) as the absorber system as the photoactive i-layer system.
  • the solar cell 2 is characterized by a higher short-circuit current (jsc) with a consistently good filling factor FF and the same no-load voltage (Uoc) with respect to the solar cell 1.
  • the solar cell 2 thus has a higher efficiency than the solar cell 1 and has thus demonstrated the function of the double mixed layer 4,5.
  • FIG. 5 shows the structural formulas of the main materials used in the mixed layers of the solar cells shown in FIG. 2.
  • a light trap is used in FIGS. 6 and 7 for lengthening the optical path of the incident light in the active system.
  • the light trap is realized in that the device is constructed on a periodically microstructured substrate and the homogeneous function of the device, its short-circuit-free contacting and a homogeneous distribution of the electric field over the entire surface is ensured by the use of a doped wide-gap layer. It is particularly advantageous that the light passes through the absorber layer at least twice, which can lead to increased light absorption and thereby to improved efficiency of the solar cell.
  • the substrate has pyramidal structures on the surface with heights (h) and widths (d) in the range from one to several hundred micrometers, respectively. Height and width can be chosen the same or different.
  • the pyramids can be constructed symmetrically or asymmetrically.
  • the width of the pyramidal structures is between 1 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the height of the pyramidal structures can be between 1 ⁇ m and 1 mm.
  • the component shown in Figure 7 has the following structure, wherein possible layer thicknesses of the individual layers according to the invention are given:
  • electrode e.g. ITO or metal (10 - 200nm)
  • Electrode 17 electrode; eg ITO or metal (10 - 200nm) Photoactive component with organic double or

Abstract

Die Erfindung betrifft ein photoaktives Bauelement, insbesondere eine organische Solarzelle, mit einer Elektrode (12) und einer Gegenelektrode (17) und zwischen den Elektroden (12,17) wenigstens zwei organischen photoaktiven Mischschichten ( 14, 15), wobei die beiden Mischschichten (14,15) direkt aneinandergrenzen und wenigstens eines der beiden Hauptmaterialien der einen Mischschicht (14; 15) ein anderes organisches Material als die beiden Hauptmaterialien einer anderen Mischschicht (14; 15) ist und das die verwendeten Materialien der Mischschicht undotiert sind.

Description

Photoaktives Bauelement mit organischen Doppel- bzw.
Mehrfach-Mischschichten
Die Erfindung betrifft ein photoaktives Bauelement mit organischen Schichten, insbesondere eine Solarzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Seit der Demonstration der ersten organischen Solarzelle mit einem Wirkungsgrad im Prozentbereich durch Tang et al. 1986 [CW. Tang et al . Appl . Phys . Lett . 48, 183 (1986)], werden organische Materialien intensiv für verschiedene elektronische und optoelektronische Bauelemente untersucht.
Organische Solarzellen bestehen aus einer Folge dünner Schichten (typischerweise lnm bis lμm) aus organischen Materialien, welche bevorzugt im Vakuum aufgedampft oder aus einer Lösung aufgeschleudert werden. Die elektrische Kontaktierung kann durch Metallschichten, transparente leitfähige Oxide (TCOs) und/oder transparente leitfähige Polymere (PEDOT-PSS, PANI) erfolgen.
Eine Solarzelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um. In diesem Sinne wird hier der Begriff "photoaktiv" verstanden, nämlich der Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Im Gegensatz zu anorganischen Solarzellen werden bei organischen Solarzellen durch das Licht nicht direkt freie Ladungsträger erzeugt, sondern es bilden sich zunächst Exzitonen, also elektrisch neutrale Anregungszustände (gebundene Elektron-Loch-Paare) . Erst in einem zweiten Schritt werden diese Exzitonen in freie Ladungsträger getrennt, die dann zum elektrischen Stromfluß beitragen . Der Vorteil solcher Bauelemente auf organischer Basis gegenüber den konventionellen Bauelementen auf anorganischer Basis (Halbleiter wie Silizium, Galliumarsenid) sind die teilweise extrem hohen optischen Absorptionskoeffizienten (bis zu 2xlO5 cm"1) , die es erlauben, effiziente
Absorberschichten von nur wenigen Nanometern Dicke herzustellen, so dass sich die Möglichkeit bietet, mit geringem Material- und Energieaufwand sehr dünne Solarzellen herzustellen. Weitere technologische Aspekte sind die niedrigen Kosten, wobei die verwendeten organischen
Halbleitermaterialien bei Herstellung in größeren Mengen sehr kostengünstig sind, die Möglichkeit, flexible großflächige Bauteile auf Plastikfolien herzustellen, die nahezu unbegrenzten Variationsmöglichkeiten und die unbegrenzte Verfügbarkeit der organischen Chemie.
Eine in der Literatur bereits vorgeschlagene Realisierungsmöglichkeit einer organischen Solarzelle besteht in einer pin -Diode [Martin Pfeiffer, „Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications", PhD thesis TU-Dresden, 1999.] mit folgendem Schichtaufbau :
0. Träger, Substrat,
1. Grundkontakt, meist transparent,
2. p- Schicht (en) ,
3. i- Schicht (en) ,
4. n- Schicht (en) ,
5. Deckkontakt.
Hierbei bedeutet n bzw. p eine n- bzw. p-Dotierung, die zu einer Erhöhung der Dichte freier Elektronen bzw. Löcher im thermischen Gleichgewichtszustand führt. In diesem Sinne sind derartige Schichten primär als Transportschichten zu verstehen. Die Bezeichnung i-Schicht bezeichnet demgegenüber eine undotierte Schicht (intrinsische Schicht) . Eine oder mehrere i-Schicht (en) können hierbei Schichten sowohl aus einem Material, als auch eine Mischung aus zwei Materialien (sogenannte interpenetrierende Netzwerke) bestehen. Das durch den transparenten Grundkontakt einfallende Licht erzeugt in der i-Schicht bzw. in der n-/p-Schicht Exzitonen. Diese Exzitonen können nur durch sehr hohe elektrische Felder oder an geeigneten Grenzflächen getrennt werden. In organischen Solarzellen stehen ausreichend hohe Felder nicht zur Verfügung, so dass alle Erfolg versprechenden Konzepte für organische Solarzellen auf der Exzitonentrennung an photoaktiven Grenzflächen beruhen. Die Exzitonen gelangen durch Diffusion an eine derartige aktive Grenzfläche, wo Elektronen und Löcher voneinander getrennt werden. Diese kann zwischen der p- (n-) Schicht und der i-Schicht bzw. zwischen zwei i-Schichten liegen. Im eingebauten elektrischen Feld der Solarzelle werden die Elektronen nun zum n-Gebiet und die Löcher zum p-Gebiet abtransportiert. Vorzugsweise handelt es sich bei den Transportschichten um transparente oder weitgehend transparente Materialien mit großer Bandlücke (wide-gap) . Als wide-gap Materialien werden hierbei Materialien bezeichnet, deren Absorptionsmaximum im Wellenlängenbereich <450nm liegt, bevorzugt bei <400nm.
Da durch das Licht immer erst Exzitonen erzeugt werden und noch keine freien Ladungsträger, spielt die rekombinationsarme Diffusion von Exzitonen an die aktive Grenzfläche eine kritische Rolle bei organischen Solarzellen. Um einen Beitrag zum Photostrom zu leisten, muss daher in einer guten organischen Solarzelle die
Exzitonendiffusionslänge die typische Eindringtiefe des Lichts deutlich übersteigen, damit der überwiegende Teil des Lichts genutzt werden kann. Strukturell und bezüglich der chemischen Reinheit perfekte organische Kristalle oder Dünnschichten erfüllen durchaus dieses Kriterium. Für großflächige Anwendungen ist allerdings die Verwendung von monokristallinen organischen Materialien nicht möglich und die Herstellung von Mehrfachschichten mit ausreichender struktureller Perfektion ist bis jetzt noch sehr schwierig.
Falls es sich bei der i-Schicht um eine Mischschicht handelt, so übernimmt die Aufgabe der Lichtabsorption entweder nur eine der Komponenten oder auch beide. Der Vorteil von Mischschichten ist, dass die erzeugten Exzitonen nur einen sehr kurzen Weg zurücklegen müssen bis sie an eine Domänengrenze gelangen, wo sie getrennt werden. Der
Abtransport der Elektronen bzw. Löcher erfolgt getrennt in den jeweiligen Materialien. Da in der Mischschicht die Materialien überall miteinander im Kontakt sind, ist bei diesem Konzept entscheidend, dass die getrennten Ladungen eine lange Lebensdauer auf dem jeweiligen Material besitzen und von jedem Ort aus geschlossene Perkolationspfade für beide Ladungsträgersorten zum jeweiligen Kontakt hin vorhanden sind.
Aus US 5,093,698 ist die Dotierung organischer Materialien bekannt: Durch Beimischung einer akzeptorartigen bzw. donatorartigen Dotiersubstanz wird die Gleichgewichtsladungsträgerkonzentration in der Schicht erhöht und die Leitfähigkeit gesteigert. Nach US 5,093,698 werden die dotierten Schichten als Injektionsschichten an der Grenzfläche zu den Kontaktmaterialien in elektrolumineszierenden Bauelementen verwendet. Ähnliche Dotierungsansätze sind analog auch für Solarzellen zweckmäßig .
Aus der Literatur sind verschiedene Realisierungsmöglich- keiten für die photoaktive i-Schicht bekannt: So kann es sich hierbei um eine Doppelschicht (EP0000829) oder eine Mischschicht (Hiramoto, Appl . Phys.Lett. 58,1062 (1991)) handeln. Bekannt ist auch eine Kombination aus Doppel- und Mischschichten (Hiramoto, Appl. Phys.Lett. 58,1062 (1991); US6559375) . Ebenfalls bekannt ist, dass das Mischungsverhältnis in verschiedenen Bereichen der Mischschicht unterschiedlich ist (US 20050110005) bzw. das Mischungsverhältnis einen Gradienten aufweist.
Weiterhin sind Tandem- bzw. Mehrfachsolarzellen aus der
Literatur bekannt (Hiramoto, Chem. Lett.,1990, 327 (1990); DE 102004014046) .
Das Problem von organischen Solarzellen besteht darin, dass aus elektrischen Gründen (nur eingeschränkt guter Transport für die Ladungsträger) die i-Schicht (en) nur sehr dünn gemacht werden kann (können) . Dies hat zur Folge, dass nur ein Teil des Lichts im Bauelement absorbiert wird. Weiterhin sind die Absorptionsbanden von organischen Materialien begrenzt breit und haben für die meisten effizienten in Solarzellen eingesetzten Materialien typischerweise eine spektrale Breite von ca. 200nm. Dies hat zur Folge, dass die beiden Materialien, die den photoaktiven Übergang bilden (Doppelschicht oder Mischschicht) nur einen spektralen Bereich von ca. 400nm abdecken können. Eine Solarzelle mit einem sehr hohen Wirkungsgrad muss aber möglichst über den kompletten Spektralbereich von ca. 350nm bis ca. lOOOnm über eine sehr hohe Absorption verfügen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, dass die photoaktiven Schichten des Bauelementes möglichst viel Licht absorbieren sollen. Insbesondere soll der Spektralbereich, in dem das Bauelement Licht absorbiert, möglichst breit gestaltet werden können.
Die Aufgabe wird durch ein photoaktives Bauelement gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß besteht das i-Schichtsystem des photoaktiven Bauelementes mindestens aus zwei Mischschichten, die direkt aneinandergrenzen und mindestens eine der beiden Hauptmaterialien einer Mischschicht ein anderes organisches Material ist als die beiden Hauptmaterialien einer anderen Mischschicht. Jede Mischschicht besteht aus mindestens zwei Hauptmaterialien, wobei diese ein photoaktives Donor-
Akzeptor-System bilden. Das Donor-Akzeptor-System zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest für die Photoanregung der Donor-Komponente gilt, dass die gebildeten Exzitonen an der Grenzfläche zum Akzeptor bevorzugt in ein Loch auf dem Donor und ein Elektron auf dem Akzeptor getrennt werden. Als
Hauptmaterial wird ein Material bezeichnet, dessen Volumen¬ oder Massen-Anteil in der Schicht größer als 16% ist. Die in den Mischschichten verwendeten Materialien sind undotiert.
Solch ein Bauelement ist noch nicht aus Veröffentlichungen bekannt. Bereits bei einer Doppelmischschicht enthält das Bauelement drei bzw. vier verschiedene Absorbermaterialien, kann damit einen Spektralbereich von mindestens 600nm, bevorzugt mindestens 800nm abdecken und somit die gestellte Aufgabe erfüllen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann die Doppelmischschicht auch dazu benutzt werden, für einen bestimmten Spektralbereich deutlich höhere Photoströme zu erzielen, indem Materialien gemischt werden, die bevorzugt in demselben Spektralbereich absorbieren. Dies kann dann im Weiteren benutzt werden, um in einer Tandemsolarzelle oder Mehrfachsolarzelle eine Stromanpassung zwischen den verschiedenen Teilzellen zu erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können zur Verbesserung der Ladungsträgertransporteigenschaften der Mischschichten die Mischungsverhältnisse in den verschie¬ denen Mischschichten gleich oder auch unterschiedlich sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Mischschichten bevorzugt aus jeweils zwei Hauptmaterialien.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann in den einzelnen Mischschichten ein Gradient des Mischungsverhältnisses der beiden Hauptmaterialien vorhanden sein. Der Gradient kann hierbei kontinuierlich als auch stufenweise ausgeführt sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Bauelement als organische pin-Solarzelle bzw. organische pin-Tandemsolarzelle ausgeführt. Als Tandemsolarzelle wird dabei eine Solarzelle bezeichnet, die aus einem vertikalen Stapel zweier in Serie verschalteter Solarzellen besteht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das photoaktive Bauelement als Tandemzellen ausgeführt und es besteht durch die Verwendung von Doppel- bzw. Mehrfachmisch- schichten der weitere Vorteil, dass die Strom-Angleichung (current matching) zwischen den Teilzellen durch die Wahl der Absorbermaterialien in den Mischschichten optimiert und damit der Wirkungsgrad weiter erhöht werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das photoaktive Bauelement als Mehrfachzelle ausgeführt, wobei die Solarzelle aus einem vertikalen Stapel von in Serie verschalteter Solarzellen besteht. Vorzugsweise besteht dieser Stapel aus nicht mehr als 10 in Serie verschalteten Solarzellen .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die einzelnen Materialien dabei in unterschiedlichen Maxima der Lichtverteilung der charakteristischen Wellenlängen, die dieses Material absorbiert, positioniert sein. So kann beispielsweise ein Material in einer Mischschicht im 2. Maximum seiner charakteristischen Wellenlänge liegen und das andere Material im 3. Maximum.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das photoaktive Bauelement, insbesondere eine organische Solarzelle, aus einer Elektrode und einer Gegenelektrode und zwischen den Elektroden wenigstens zwei organischen photoaktiven Mischschichten, wobei die Mischschichten jeweils im wesentlichen aus zwei Materialien bestehen und die beiden Hauptmaterialien jeweils einer Mischschicht ein Donator-Akzeptor-System bilden sowie die beiden Mischschichten direkt aneinandergrenzen und wenigstens eine der beiden Hauptmaterialien der einen Mischschicht ein anderes organisches Material ist als die beiden
Hauptmaterialien einer anderen Mischschicht. Die in den photoaktiven Mischschichten verwandten Materialien sind hierbei vorteilhafterweise undotiert.
In einer Weiterbildung der vorbeschriebenen Ausführungsform sind mehrere oder alle Hauptmaterialien der Mischschichten voneinander verschieden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um drei oder mehr Mischschichten, welche zwischen der Elektrode und Gegenelektrode angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zusätzlich zu den genannten Mischschichten noch weitere photoaktive Einzel- oder Mischschichten vorhanden. Dabei kann es sich um organische oder auch anorganische Schichten handeln. Auch eine Kombination von organischen und anorganischen Schichten ist denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Mischschichtsystem und der einen Elektrode noch wenigstens eine weitere organische Schicht vorhanden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Mischschichtsystem und der Gegenelektrode noch wenigstens eine weitere organische Schicht vorhanden. Dabei kann es sich beispielsweise um Ladungsträgertransportschichten handeln, die entsprechend ihrer Ausgestaltung Löcher oder Elektronen transportieren können .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind eine oder mehrere der weiteren organischen Schichten dotierte wide-gap Schichten, wobei das Maximum der Absorption bei < 450nm liegt .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das Bauelement eine pi-, ni-, ip-, in-, pin- oder nip- Struktur.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird durch Verwendung von Lichtfallen der optische Weg des einfallenden Lichtes im aktiven System vergrößert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Lichtfalle dadurch realisiert, dass das Bauelement auf einem periodisch mikrostrukturierten Substrat aufgebaut wird und die homogene Funktion des Bauelementes, dessen kurzschlussfreie Kontaktierung und eine homogene Verteilung des elektrischen Feldes über die gesamte Fläche durch die Verwendung einer dotierten wide-gap-Schicht gewährleistet wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das Licht die Absorberschicht mindestens zweimal durchläuft, was zu einer erhöhten Lichtabsorption und dadurch zu einem verbesserten Wirkungsgrad der Solarzelle führen kann. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass das Substrat pyramidenartige Strukturen auf der Oberfläche aufweist mit Höhen (h) und Breiten (d) jeweils im Bereich von einem bis zu mehreren hundert Mikrometern. Höhe und Breite können gleich oder unterschiedlich gewählt werden. Ebenfalls können die Pyramiden symmetrisch oder asymmetrisch aufgebaut sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Lichtfalle dadurch realisiert, dass eine dotierte wide-gap- Schicht eine glatte Grenzfläche zur i-Schicht und eine rauhe Grenzfläche zum reflektierenden Kontakt hat. Die rauhe Grenzfläche kann beispielsweise durch eine periodische Mikrostrukturierung erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist die rauhe Grenzfläche, wenn sie das Licht diffus reflektiert, was zu einer Verlängerung des Lichtweges innerhalb der photoaktiven Schicht führt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lichtfalle dadurch realisiert, dass das Bauelement auf einem periodisch mikrostrukturierten Substrat aufgebaut wird und eine dotierte wide-gap-Schicht eine glatte Grenzfläche zur i- Schicht und eine rauhe Grenzfläche zum reflektierenden Kontakt hat.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen mindestens zwei Hauptmaterialien der Mischschichten verschiedene optische Absorptionsspektren auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Hauptmaterialien der Mischschichten verschiedene optische Absorptionsspektren auf, die sich gegenseitig ergänzen, um einen möglichst breiten Spektralbereich von vorzugsweise mindestens 600 nm, besonders bevorzugt mindestens 800 nm, abzudecken. Vorteilhafterweise erfolgt die Absorption in den Mischschichten oberhalb von 450 nm. Besonders vorteilhaft ist, wenn die dotierten wide-gap-Schichten im Bereich < 450 nm absorbieren. Dadurch wird eine Absorption in einem besonders weiten Spektralbereich im gesamten Bauelement realisiert .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Absorptionsbereich zumindest eines der Haupt- materialien der Mischschichten in den Infrarot-Bereich.
Vorzugsweise erstreckt sich der Absorptionsbereich zumindest eines der Hauptmaterialien der Mischschichten in den Infrarot-Bereich im Wellenlängenbereich von >700 nm bis 1500 nm .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die HOMO- und LUMO-Niveaus der Hauptmaterialien so angepasst, dass das System eine maximale LeerlaufSpannung, einen maximalen Kurzschlussstrom und einen maximalen Füllfaktor ermöglicht .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Bauelement um eine Tandem- oder Mehrfachstruktur .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den verwendeten organischen Materialien um kleine Moleküle. Unter kleinen Molekülen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht-polymere organische Moleküle mit monodispersen Molmassen zwischen 100 und 2000 verstanden, die unter Normaldruck (Luftdruck der uns umgebenden Atmosphäre) und bei Raumtemperatur in fester Phase vorliegen. Insbesondere könnend diese kleinen Molekülen auch photoaktiv sein, wobei unter photoaktiv verstanden wird, dass die Moleküle unter Lichteinfall ihren Ladungszustand ändern.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den verwendeten organischen Materialien zumindest teilweise um Polymere.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält mindestens eine der photoaktiven Mischschichten als Akzeptor ein Material aus der Gruppe der Fullerene bzw. Fullerenderivate (C60, C70, etc.).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthalten alle photoaktiven Mischschichten als Akzeptor ein Material aus der Gruppe der Fullerene bzw. Fullerenderivate (C60, C70, etc. ) . In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält mindestens eine der photoaktiven Mischschichten als Donator ein Material aus der Klasse der Phthalocyanine, Perylenderivate, TPD-Derivate, Oligothiophene oder ein Material wie es in WO2006092134 beschrieben ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält mindestens eine der photoaktiven Mischschichten als Akzeptor das Material Fulleren C60 und als Donator das Material 4P- TPD.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Gesamtstruktur mit transparentem Grund- und Deckkontakt versehen .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Kontakte aus Metall, einem leitfähigen Oxid, insbesondere ITO, ZnOiAl oder anderen TCOs oder einem leitfähigen Polymer, insbesondere PEDOTiPSS oder PANI.
Im Sinne der Erfindung sind auch Polymersolarzellen, die zwei oder mehrere photoaktive Mischschichten beinhalten, wobei die Mischschichten direkt aneinandergrenzen, möglich. Bei Polymersolarzellen besteht aber das Problem das die Materialien aus Lösung aufgebracht werden und somit eine weitere aufgebrachte Schicht sehr leicht dazu führt, dass die darunter liegenden Schichten angelöst, aufgelöst oder in ihrer Morphologie verändert werden. Bei Polymersolarzellen können daher nur sehr eingeschränkt Mehrfachmischschichten hergestellt werden und auch nur dadurch, dass verschiedene Material- und Lösungsmittelsysteme verwendet werden, die sich bei der Herstellung gegenseitig nicht oder kaum beeinflussen. Solarzellen aus kleinen Molekülen haben hier einen ganz klaren Vorteil, da durch den Aufdampfprozess im Vakuum beliebige Systeme und Schichten aufeinander gebracht werden können und somit der Vorteil der Mehrfachmisch- schichtstruktur sehr breit genutzt und mit beliebigen Materialkombinationen realisiert werden kann. Unter kleinen Molekülen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht- polymere organische, photoaktive Moleküle verstanden.
In Mehrfachmischschichtsystemen treten vermehrt Transportprobleme für die Ladungsträger auf. Dieser
Abtransport wird durch das eingebaute Feld der pin-Struktur deutlich erleichtert. Weiterhin können die Mehrfachmischschichten innerhalb einer pin-Struktur mit dotierten wide- gap Transportschichten verschoben werden, um eine optimale Absorption zu erzielen. Hierfür kann es auch sehr vorteilhaft sein, die pin-Struktur in eine nip-Struktur zu verändern. Speziell wenn die verschiedenen Materialien in den Mehrfachmischschichten in verschiedenen Wellenlängenbereichen absorbieren, können durch eine geeignete Wahl der Struktur (pin oder nip) bzw. eine geeignete Wahl der Schichtdicken der Transportschichten die verschiedenen Materialien jeweils an die optimale Position hinsichtlich der Intensitätsverteilung des Lichtes innerhalb des Bauelementes positioniert werden. Speziell bei Tandemzellen ist diese Optimierung sehr wichtig um einen
Ausgleich der Photoströme der Einzelzellen zu erreichen und somit einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger
Ausführungsbeispiele und Figuren eingehend erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Struktur einer erfindungsgemäßen organischen Solarzelle,
Fig. 2 ein Energieniveau-Schema einer solchen Struktur,
Fig. 3 die Absorptionsspektren (k-Werte) der Materialien 4P- TPD, C60 und DCV6T
Fig. 4 die Strom-Spannungskennlinie von zwei erfindungsgemäßen organischen Solarzellen, Fig. 5 die Strukturformeln der Materialien 4P-TPD, C60 und DCV6T,
Fig. 6 die schematische Darstellung einer Struktur eines erfindungsgemäßen photoaktiven Bauelements auf mikrostrukturiertem Substrat, sowie
Fig.7 die schematische Darstellung einer Struktur eines erfindungsgemäßen photoaktiven Bauelements auf mikrostrukturiertem Substrat.
Eine vorteilhafte Ausführung einer Struktur einer erfindungsgemäßen organischen Solarzelle beinhaltet folgende Schichten :
1.) Träger, Substrat
2.) Grundkontakt (z.B. ITO)
3.) Ladungsträgertransportschicht (wide-gap) , p- bzw. n- dotiert
4.) aktives i-Schichtsystem,
5.) Ladungsträgertransportschicht (wide-gap), n- bzw. p- dotiert
6.) Deckkontakt (z.B. Gold)
In Fig. 1 ist ein Energieniveau-Schema dieser erfindungsgemäßen Struktur wiedergegeben. Dabei bedeutet:
HOMO (Höchstes besetztes Molekül-Orbital)
LUMO (niedrigstes unbesetztes Molekül-Orbital)
EF (Ferminiveau)
p (Löchertransportschicht (HTL, hole transport layer) )
n (Elektronentransportschicht (ETL, electron transport layer ) )
11 (Mischschicht 1)
12 (Mischschicht 2)
Die in Fig. 1 dargestellten Materialien im i-Bereich zeigen:
- durchgezogene Linien: Energieniveaus des einen Hauptmaterials (Akzeptor 1) in il
- gestrichelte Linien: Energieniveaus des anderen Hauptmaterials (Donator 1) in il
- gepunktete Linien: Energieniveaus des einen Hauptmaterials (Akzeptor 2) in i2
- langgestricheltete Linien: Energieniveaus des anderen Hauptmaterials (Donator 2) in i2
Vorzugsweise sind die HOMO und LUMO-Niveaus der verschiedenen Absorbermaterialien so angepasst, wie in Fig. 1 gezeigt, um eine maximale LeerlaufSpannung, einen maximalen Kurzschlussstrom und einen maximalen Füllfaktor zu ermöglichen .
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäße photoaktive Bauelement in Fig. 2 folgende Schichtreihenfolge auf:
1.) Glas-Substrat 1,
2.) ITO Grundkontakt 2,
3.) Elektronentransportschicht (ETL) 3,
4.) aktives i-Doppel-Schichtsystem 4P-TPD:C60 / DCV6T:C60 4,5,
5.) p-dotierte Löchertransportschicht (HTL) 6, 6.) Deckkontakt (z.B. Gold) 7.
In Fig. 3 sind die Absorptionsspektren (k-Werte) der Materialien 4P-TPD, C60 und DCV6T dargestellt. Die Materialien absorbieren in verschiedenen Wellenlängenbereichen und ergänzen sich somit, um zusammen einen breiten Bereich des Sonnenspektrums abzudecken.
Die Fig. 4 zeigt die Strom-Spannungskennlinie von zwei Solarzellen mit dem obigen Aufbau. Die Solarzelle 1 (durchgezogene Kennlinie) enthält als photoaktives i- Schichtsystem nur eine Mischschicht aus den Materialien DCV6T und C60. Die Solarzelle 2 (gestrichelte Kennlinie) enthält als photoaktives i-Schichtsystem eine Doppel- Mischschicht 4,5 aus den Materialien 4P-TPD und C60 (1.Mischschicht) und den Materialien DCV6T und C60 (2. Mischschicht) als Absorbersystem.
Die Solarzelle 2 zeichnet sich durch einen höheren Kurzschlussstrom (jsc) bei gleichbleibend gutem Füllfaktor FF und gleicher LeerlaufSpannung (Uoc) gegenüber der Solarzelle 1 aus. Die Solarzelle 2 hat damit einen höheren Wirkungsgrad als die Solarzelle 1 und hat damit die Funktion der Doppelmischschicht 4,5 demonstriert.
Die Fig. 5 zeigt die Strukturformeln der verwendeten Hauptmaterialien der in den Mischschichten der in Fig. 2 gezeigten Solarzellen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Fig.6 und 7 eine Lichtfalle zur Verlängerung des optischen Wegs des einfallenden Lichtes im aktiven System verwendet.
Dabei wird die Lichtfalle dadurch realisiert, dass das Bauelement auf einem periodisch mikrostrukturierten Substrat aufgebaut wird und die homogene Funktion des Bauelementes, dessen kurzschlussfreie Kontaktierung und eine homogene Verteilung des elektrischen Feldes über die gesamte Fläche durch die Verwendung einer dotierten wide-gap-Schicht gewährleistet wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das Licht die Absorberschicht mindestens zweimal durchläuft, was zu einer erhöhten Lichtabsorption und dadurch zu einem verbesserten Wirkungsgrad der Solarzelle führen kann. Dies lässt sich beispielsweise wie in Fig. 7 dadurch erreichen, dass das Substrat pyramidenartige Strukturen auf der Oberfläche aufweist mit Höhen (h) und Breiten (d) jeweils im Bereich von einem bis zu mehreren hundert Mikrometern. Höhe und Breite können gleich oder unterschiedlich gewählt werden. Ebenfalls können die Pyramiden symmetrisch oder asymmetrisch aufgebaut sein. Die Breite der pyramidenartigen Strukturen liegt hierbei zwischen lμm und 200μm. Die Höhe der pyramidenartigen Strukturen kann zwischen lμm und lmm liegen.
Das in Fig.7 dargestellte Bauelement weist dabei folgenden Aufbau auf, wobei mögliche erfindungsgemäße Schichtdicken der einzelnen Schichten angegeben sind:
11: Substrat
12: Elektrode; z.B. ITO oder Metall (10 - 200nm)
13: HTL oder ETL-Schichtsystem (10 - 200nm)
14: Absorbermischschicht 1 (10 - 200nm)
15: Absorbermischschicht 2 (10 - 200nm)
16: HTL oder ETL-Schichtsystem (10 - 200nm)
17: Elektrode; z.B. ITO oder Metall (10 - 200nm) Photoaktives Bauelement mit organischen Doppel- bzw.
Mehrfach-Mischschichten
Bezugszeichenliste
1 Träger, Substrat
2 Grundkontakt (z.B. ITO)
3 Ladungsträgertransportschicht (wide-gap) , p- bzw. n- dotiert
4 i2 (2. Mischschicht) 5 il (1. Mischschicht)
6 Ladungsträgertransportschicht (wide-gap), n- bzw. p- dotiert
7 Deckkontakt
8 Weg des Lichts im Bauelement 11 Substrat
12 Elektrode
13 HTL oder ETL-Schichtsystem
14 Absorbermischschicht 1
15 Absorbermischschicht 2 16 HTL oder ETL-Schichtsystem 17 Elektrode

Claims

Photoaktives Bauelement mit organischen Doppel- bzw.Mehrfach-MischschichtenPatentansprüche
1.Photoaktives Bauelement mit einer Elektrode (12) und einer Gegenelektrode (17) und zwischen den Elektroden (12,17) wenigstens zwei organische photoaktive Mischschichten (14,15), dadurch gekennzeichnet, dass
(i) die Mischschichten (14,15) jeweils mindestens zwei Materialien umfassen, wobei
(ii) die beiden Hauptmaterialien jeweils einer Mischschicht (14; 15) ein Donator-Akzeptor-System bilden,
(iii) die beiden Mischschichten (14,15) direkt aneinandergrenzen,
(iv) wenigstens eine der beiden Hauptmaterialien der einen Mischschicht (14; 15) ein anderes organisches Material ist als die beiden Hauptmaterialien einer anderen Mischschicht (14; 15) und
(v) die Materialien der Mischschichten (14,15) undotiert sind.
2. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle Hauptmaterialien der Mischschichten (14,15) verschieden sind.
3. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den genannten
Mischschichten (14,15) noch weitere photoaktive Einzel- oder Mischschichten vorhanden sind.
4. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mischschichtsystem
(14,15) und der Elektrode (12) und/oder Gegenelektrode (17) noch mindestens eine weitere organische Schicht vorhanden ist .
5. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der weiteren organischen Schichten dotierte wide-gap Schichten mit einem Maximum der Absorption bei < 450nm sind.
6. Photoaktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement eine pi-, ni-, ip-, in-, pin- oder nip-Struktur beinhaltet.
7. Photoaktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verwendung von Lichtfallen der optische Weg des einfallenden Lichtes im aktiven System vergrößert wird.
8. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfalle dadurch realisiert wird, dass eine dotierte wide-gap-Schicht (3) eine glatte Grenzfläche zur i-Schicht (4; 5) und eine periodisch mikrostrukturierte Grenzfläche zum Kontakt (2) hat.
9. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfalle dadurch realisiert wird, dass das Bauelement auf einem periodisch mikrostrukturierten Substrat (1) aufgebaut wird und die kurzschlussfreie Kontaktierung und homogene Verteilung des elektrischen Feldes über die gesamte Fläche durch die Verwendung einer dotierten wide-gap-Schicht (3) gewährleistet wird.
10. Photoaktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptmaterialien der Mischschichten (14,15) verschiedene optische Absorptionsspektren aufweisen, die sich gegenseitig ergänzen, um einen Spektralbereich von vorzugsweise mindestens 600 nm, besonders bevorzugt mindestens 800 nm abzudecken.
11. Photoaktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Absorptionsbereich zumindest eines der Hauptmaterialien der Mischschichten (14,15) sich in den Infrarot-Bereich, vorzugsweise im Wellenlängenbereich von >700nm bis 1500nm erstreckt .
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