WO2011064330A1 - Organic photoactive component having cavity layer system - Google Patents

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WO2011064330A1
WO2011064330A1 PCT/EP2010/068308 EP2010068308W WO2011064330A1 WO 2011064330 A1 WO2011064330 A1 WO 2011064330A1 EP 2010068308 W EP2010068308 W EP 2010068308W WO 2011064330 A1 WO2011064330 A1 WO 2011064330A1
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layer system
photoactive
cavity layer
component according
layer
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PCT/EP2010/068308
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Wolf-Michael Gnehr
Bert MÄNNIG
Christian Uhrich
Andre Weiss
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Heliatek Gmbh
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Abstract

The invention relates to an organic photoactive component, in particular an organic solar cell, having an electrode and a counter-electrode, and at least two separated photoactive layer systems between the electrodes, characterized in that at least one further layer system (cavity layer system) is inserted, changing the optical field distribution within the component.

Description

Organisches photoaktives Bauelement mit Kavitäts- Organic Photoactive Device with Cavity
Schichtsystem Die Erfindung betrifft ein organisches photoaktives Layer System The invention relates to an organic photoactive
Bauelement, speziell eine organische Solarzelle, mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode und zwischen den  Component, especially an organic solar cell, with an electrode and a counter electrode and between the
Elektroden mindestens zwei getrennte photoaktive Electrodes at least two separate photoactive
Schichtsysteme dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Schichtsystem (Kavitäts-Schichtsystem) eingefügt wird, dass die optische Feldverteilung innerhalb des Layer systems characterized in that at least one further layer system (cavity layer system) is inserted, that the optical field distribution within the
Bauelementes verändert. Component changed.
Der Begriff Kavität wird in dieser Patentanmeldung so verstanden, dass er sich auf die optische Feldverteilung innerhalb des Bauelementes bezieht. Durch den Einbau eines Kavitäts-Schichtsystems in das Bauelement wird die The term cavity is understood in this patent application to refer to the optical field distribution within the device. By installing a cavity layer system in the device is the
Verteilung der Lichtintensität innerhalb des Bauelementes verändert, mit dem Ziel den Wirkungsgrad des photoaktiven Baulementes zu erhöhen. Seit der Demonstration der ersten organischen Solarzelle mit einem Wirkungsgrad im Prozentbereich durch Tang et al . 1986 [C.W. Tang et al . Appl . Phys . Lett. 48, 183 (1986)], werden organische Materialien intensiv für verschiedene Distribution of light intensity within the device changed, with the aim of increasing the efficiency of the photoactive Baulementes. Since the demonstration of the first organic solar cell with a percentage efficiency by Tang et al. 1986 [C.W. Tang et al. Appl. Phys. Lett. 48, 183 (1986)], organic materials become intense for various
elektronische und optoelektronische Bauelemente untersucht. Organische Solarzellen bestehen aus einer Folge dünner examined electronic and optoelectronic components. Organic solar cells consist of a sequence of thinner ones
Schichten (typischerweise lnm bis Ιμιη) aus organischen Layers (typically lnm to Ιμιη) of organic
Materialien, welche bevorzugt im Vakuum aufgedampft oder aus einer Lösung aufgeschleudert werden. Die elektrische Materials which are preferably evaporated in vacuo or spin-coated from a solution. The electric
Kontaktierung kann durch Metallschichten, transparente leitfähige Oxide (TCOs) und/oder transparente leitfähige Polymere (PEDOT-PSS, PANI) erfolgen. Contacting can be effected by metal layers, transparent conductive oxides (TCOs) and / or transparent conductive polymers (PEDOT-PSS, PANI).
Eine Solarzelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um. Der Begriff photoaktiv bezeichnet hierbei ebenfalls die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Im Gegensatz zu anorganische 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. A solar cell converts light energy into electrical energy. The term photoactive also refers to the conversion of light energy into electrical energy. in the In contrast to inorganic solar cells, 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 electrical current flow.
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 2xl05 cm-1) , so dass sich die Möglichkeit bietet, mit geringem Material- und Energieaufwand sehr dünne Solarzellen herzustellen. Weitere technologische Aspekte sind die niedrigen Kosten, die Möglichkeit, flexible großflächige Bauteile auf Plastikfolien herzustellen, und die nahezu unbegrenzten Variationsmöglichkeiten und die unbegrenzte Verfügbarkeit der organischen Chemie. The advantage of such 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 offers the possibility of low material and material costs Energy expenditure to produce very thin solar cells. Further technological aspects are the low cost, the possibility of producing flexible large-area components on plastic films, and the almost unlimited possibilities of variation and the unlimited availability of organic chemistry.
Eine in der Literatur bereits vorgeschlagene One already suggested in the literature
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, Possible realization of an organic solar cell is a pin diode [Martin Pfeiffer, "Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications", PhD thesis TU-Dresden, 1999.] with the following layer structure: 0. carrier, substrate,
1. Grundkontakt, meist transparent, 1. basic contact, mostly transparent,
2. p- Schicht (en) , 2nd p-layer (s),
3. i- Schicht (en) , 3rd i-layer (s),
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. Es ist allerdings auch möglich, dass die n-Schicht (en) bzw. p-Schicht (en) zumindest teilweise nominell undotiert sind und nur aufgrund der Materialeigenschaften (z.B. unterschiedliche 4th n-layer (s), 5th cover contact. Here, 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. However, it is also possible that the n-layer (s) or p-layer (s) are at least partially nominally undoped and only due to the material properties (eg different
Beweglichkeiten) , aufgrund unbekannter Verunreinigungen (z.B. verbliebene Reste aus der Synthese, Zerfalls- oder Reaktionsprodukte während der Schichtherstellung) oder aufgrund von Einflüssen der Umgebung (z.B. angrenzende Mobilities), due to unknown impurities (e.g., residuals from the synthesis, disintegration or reaction products during film formation), or environmental influences (e.g., adjacent ones)
Schichten, Eindiffusion von Metallen oder anderen Layers, diffusion of metals or others
organischen Materialien, Gasdotierung aus der organic materials, gas doping from the
Umgebungsatmosphäre) bevorzugt n-leitende bzw. bevorzugt p- leitende Eigenschaften besitzen. In diesem Sinne sind derartigen Schichten primär als Transportschichten zu verstehen. Die Bezeichnung i-Schicht bezeichnet demgegenüber eine nominell undotierte Schicht (intrinsische Schicht) . Eine oder mehrere i-Schichten können hierbei Schichten sowohl aus einem Material, als auch eine Mischung aus zwei Materialien (sogenannte interpenetrierende Netzwerke bzw. bulk-heterojunction; M. Hiramoto et al . Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2006, 444, pp . 33-40) bestehen. Das durch den transparenten Grundkontakt einfallende Licht erzeugt in der i-Schicht bzw. in der n-/p-Schicht Exzitonen (gebundene Elektron-Loch-Paare) . Diese Exzitonen können nur durch sehr hohe elektrische Felder oder an geeigneten Grenzflächen getrennt werden. In Organische Solarzellen stehen Ambient atmosphere) preferably n-conductive or preferably p-conductive properties. In this sense, such layers are primarily to be understood as transport layers. In contrast, the term i-layer designates a nominally undoped layer (intrinsic layer). One or more i-layers may in this case be layers of a material as well as a mixture of two materials (so-called interpenetrating networks or bulk heterojunction, M. Hiramoto et al., Mol., Cryst., Liq., Cryst., 2006, 444). pp. 33-40). The light incident through the transparent base contact generates excitons (bound electron-hole pairs) 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. Stand in Organic Solar Cells
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. Das Material, welches die sufficiently high fields are not available, so that all promising concepts for organic solar cells based on the exciton separation at photoactive interfaces. The excitons pass through diffusion to such an active interface, where electrons and holes are separated. The material which the
Elektronen aufnimmt, wird dabei als Akzeptor, und das Picking up electrons is doing as acceptor, and that
Material, welches das Loch aufnimmt, als Donator (oder Material that receives the hole as a donor (or
Donor) bezeichnet. Die trennende Grenzfläche kann zwischen der p- (n-) Schicht und der i-Schicht bzw. zwischen zwei i- Schichten liegen. Im eingebauten elektrischen Feld der Donor). The separating interface can be between the p (n) layer and the i-layer or between two i-layers. In the built-in electric field of
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 Solar cell, the electrons are now transported to the n-area and the holes to the p-area. Preferably, the transport layers are transparent or
weitgehend transparente Materialien mit großer Bandlücke (wide-gap) wie sie z.B. in WO 2004083958 beschrieben sind. Als wide-gap Materialien werden hierbei Materialien broad-gap, largely transparent materials such as e.g. in WO 2004083958 are described. As wide-gap materials here are materials
bezeichnet, deren Absorptionsmaximum im Wellenlängenbereich <450nm liegt, vorzugsweise bei <400nm. denotes the absorption maximum in the wavelength range <450 nm, preferably at <400 nm.
Da durch das Licht immer erst Exzitonen erzeugt werden und noch keine freien Ladungsträger, spielt die Since the excitons are always generated by the light and still no free charge carriers, the plays
rekombinationsarme Diffusion von Exzitonen an die aktive Grenzfläche eine kritische Rolle bei Organische Solarzellen. Um einen Beitrag zum Photostrom zu leisten, muss daher in einer guten organischen Solarzelle die Low-recombination diffusion of excitons to the active interface plays a critical role in organic solar cells. To make a contribution to the photocurrent, must therefore in a good organic solar cell the
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  Excess diffusion length significantly exceed the typical penetration depth of the light, so that the majority of the light can be used. Structurally and in terms of chemical purity, perfect organic crystals or
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. Thin films certainly fulfill this criterion. For large area applications, however, the use of monocrystalline organic materials is not possible and the production of multiple layers with sufficient structural perfection is still very difficult.
Falls es sich bei der i-Schicht um eine Mischschicht If the i-layer is a mixed layer
handelt, so übernimmt die Aufgabe der Lichtabsorption entweder nur eine der Komponenten oder auch beide. Der the task of light absorption either takes on only one of the components or both. Of the
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 The advantage of mixed layers is that the generated excitons only have to travel a very short distance until they reach a domain boundary, where they are separated. Of the
Abtransport der Elektronen bzw. Löcher erfolgt getrennt in den jeweiligen Materialien. Da in der Mischschicht die Removal of the electrons or holes is carried out separately in the respective materials. Because in the mixed layer the
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 Materials are in contact with each other everywhere, it is crucial in this concept that the separate charges have a long life on the respective material and from each location closed percolation paths for both types of charge carriers to the respective contact
vorhanden sind. Aus der US 5,093,698 ist die Dotierung organischer available. From US 5,093,698 the doping is organic
Materialien bekannt. Durch Beimischung einer akzeptorartigen bzw. donatorartigen Dotiersubstanz wird die  Materials known. By admixture of an acceptor-like or donator-like dopant, the
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 Increased equilibrium charge carrier concentration in the layer and increased the conductivity. According to US 5,093,698, the doped layers are used as injection layers at the interface to the contact materials in
elektrolumineszierenden Bauelementen verwendet. Ähnliche Dotierungsansätze sind analog auch für Solarzellen used electroluminescent devices. Similar doping approaches are analogous for solar cells
zweckmäßig . Aus der Literatur sind verschiedene appropriate. From the literature are different
Realisierungsmöglichkeiten für die photoaktive i-Schicht bekannt. So kann es sich hierbei um eine Doppelschicht (EP0000829) oder eine Mischschicht (Hiramoto, Appl .  Implementation options for the photoactive i-layer known. Thus, this may be a double layer (EP0000829) or a mixed layer (Hiramoto, Appl.
Phys.Lett. 58,1062 (1991)) handeln. Bekannt ist auch eine Kombination aus Doppel-und Mischschichten (Hiramoto, Appl. Phys.Lett. 58,1062 (1991); US 6,559,375) . 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 derPhys.Lett. 58, 106e (1991)). Also known is a combination of double and mixed layers (Hiramoto, Appl. Lett., 58, 1062 (1991), US 6,559,375). 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. Furthermore, tandem or multiple solar cells from the
Literatur bekannt (Hiramoto, Chem. Lett.,1990, 327 (1990); DE 102004014046) . Literature (Hiramoto, Chem. Lett., 1990, 327 (1990); DE 102004014046).
In einer bevorzugten Weiterbildung der oben beschriebenen Strukturen sind diese als organische Tandemsolarzelle oder Mehrfachsolarzelle ausgeführt. So kann es sich bei dem In a preferred embodiment of the structures described above, these are designed as organic tandem solar cell or multiple solar cell. So it may be at the
Bauelement um eine Tandemzelle aus einer Kombination aus nip, ni , ip, pnip, pni , pip, nipn, nin, ipn, pnipn, pnin oder pipn-Strukturen handeln, bei der mehrere unabhängige Kombinationen, die mindestens eine i-Schicht enthalten, übereinander gestapelt sind (Kreuzkombinationen) . Component to act a tandem cell of a combination of nip, ni, ip, pnip, pni, pip, nipn, nin, ipn, pnipn, pnin or pipn structures, in which several independent Combinations containing at least one i-layer stacked on top of each other (cross-combinations).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der oben beschriebenen Strukturen ist diese als eine pnipnipn- Tandemzelle oder Mehrfachsolarzelle ausgeführt. In a particularly preferred embodiment of the structures described above, this is designed as a pnipnipn tandem cell or multiple solar cell.
In einer weiteren Ausführungsform sind Lichtfallen zur Vergrößerung des optischen Weges des einfallenden Lichtes im aktiven System ausgebildet. In another embodiment, light traps are formed to increase the optical path of the incident light in the active system.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lichtfalle dadurch realisiert, dass eine dotierte wide-gap-Schicht eine glatte Grenzfläche zur i-Schicht und eine periodisch In another embodiment, the light trap is realized by providing a doped wide-gap layer with a smooth interface with the i-layer and one periodically
mikrostrukturierte Grenzfläche zum Kontakt hat. microstructured interface to contact has.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lichtfalle dadurch realisiert, dass das Bauelement auf einem periodisch mikrostrukturierten Substrat aufgebaut wird und die homogene Funktion des Bauelements, also eine kurzschlussfreie In a further embodiment, the light trap is realized in that the component is constructed on a periodically microstructured substrate and the homogeneous function of the component, ie a short-circuit-free
Kontaktierung und homogene Verteilung des elektrischen Contacting and homogeneous distribution of the electrical
Feldes über die gesamte Fläche, durch die Verwendung einer dotierten wide-gap-Schicht gewährleistet wird. Ultradünne Bauelemente weisen auf strukturierten Substraten eine erhöhten Gefahr zur Bildung lokaler Kurzschlüsse auf, so dass durch eine solche offensichtliche Inhomogenität letztlich die Funktionalität des gesamten Bauelements gefährdet ist. Diese Kurzschlussgefahr wird durch die Field over the entire area, is ensured by the use of a doped wide-gap layer. Ultrathin components have an increased risk of forming local short circuits on structured substrates, such that ultimately the functionality of the entire component is jeopardized by such obvious inhomogeneity. This risk of short circuit is caused by the
Verwendung der dotierten Transportschichten verringert. Use of the doped transport layers reduced.
Aus der Literatur schon lange bekannt sind organische Organic literature has long been known from the literature
Tandemsolarzellen (Hiramoto, Chem. Lett.,1990, 327 (1990). In der Tandemzelle von Hiramoto et al . befindet sich eine 2nm dicke Goldschicht zwischen den beiden Einzelzellen. Die Aufgabe dieser Goldschicht besteht darin für eine gute elektrische Verbindung zwischen den beiden Einzelzellen zu sorgen: die Goldschicht bewirkt eine effiziente Tandemsolarzellen (Hiramoto, Chem. Lett., 1990, 327 (1990).) In the tandem cell of Hiramoto et al., There is a 2nm thick gold layer between the two single cells.The task of this gold layer is for a good electrical connection between the two single cells to ensure: the gold layer causes an efficient
Rekombination der Löcher aus der einen Teilzelle mit den Elektronen aus der anderen Teilzelle und bewirkt damit, dass die beiden Teilzellen elektrisch in Serie verschaltet sind. Weiterhin absorbiert die Goldschicht wie jede dünne Recombination of the holes from one subcell with the Electrons from the other subcell and thus causes the two subcells are electrically connected in series. Furthermore, the gold layer absorbs like any thin layer
Metallschicht (bzw. Metallcluster) einen Teil des Metal layer (or metal cluster) part of the
einfallenden Lichts. Diese Absorption ist in der Tandemzelle von Hiramoto ein Verlustmechanismus, da dadurch den incident light. This absorption is a loss mechanism in the tandem cell of Hiramoto
photoaktiven Schichten (H2Pc (metallfreies Phthalocyanin) / Me-PTC (N,N" -dimethylperylene-3, 4, 9, 10-bis (dicarboximide) in den beiden Einzelzellen der Tandemzelle weniger Licht zur Verfügung steht. Die Aufgabe der Goldschicht ist in dieser Tandemstruktur daher rein auf der elektrischen Seite. photoactive layers (H2Pc (metal-free phthalocyanine) / Me-PTC (N, N "-dimethylperylene-3, 4, 9, 10-bis (dicarboximide) in the two single cells of the tandem cell less light is available this tandem structure therefore purely on the electrical side.
Innerhalb dieser Konzeption sollte die Goldschicht möglichst dünn sein bzw. im besten Fall komplett wegfallen. Within this concept, the gold layer should be as thin as possible, or in the best case completely eliminated.
Weiterhin aus der Literatur bekannt sind organische pin- Tandemzellen (DE 102004014046) : Die Struktur solch einer Tandemzelle besteht aus zwei pin-Einzelzellen wobei die Schichtfolge „pin" die Abfolge aus einem p-dotierten Organic pin tandem cells are also known from the literature (DE 102004014046): The structure of such a tandem cell consists of two single-pin cells, the layer sequence "pin" being the sequence of a p-doped one
Schichtsystem, einem undotierten photoaktiven Schichtsystem und einem n-dotierten Schichtsystem beschreibt. Die Layer system, an undoped photoactive layer system and an n-doped layer system describes. The
dotierten Schichtsysteme bestehen bevorzugt aus doped layer systems are preferably made
transparenten Materialien, so genannten wide-gap transparent materials, so-called wide-gap
Materialien/Schichten und sie können hierbei auch teilweise oder ganz undotiert sein oder auch ortsabhängig verschiedene Dotierungskonzentrationen aufweisen bzw. über einen Materials / layers and they may also be partially or wholly undoped or location-dependent different doping concentrations or over a
kontinuierlichen Gradienten in der Dotierungskonzentration verfügen. Speziell auch sehr gering dotierte oder have continuous gradients in the doping concentration. Specially also very low doped or
hochdotierte Bereiche im Grenzbereich an den Elektroden, im Grenzbereich zu einer anderen dotierten oder undotierten Transportschicht, im Grenzbereich zu den aktiven Schichten oder bei Tandem- oder Mehrfachzellen im Grenzbereich zu der anliegenden pin- bzw. nip- Teilzelle, d.h. im Bereich der Rekombinationszone sind möglich. Auch eine beliebige highly doped regions in the border region at the electrodes, in the border region to another doped or undoped transport layer, in the border region to the active layers or in tandem or multiple cells in the border region to the adjacent pin or nip subcell, i. in the recombination zone are possible. Also any
Kombination aus allen diesen Merkmalen ist möglich. Combination of all these features is possible.
Natürlich kann es sich bei einer solchen Tandemzelle auch um eine sogenannte invertierte Struktur (z.B. nip-Tandemzelle ; handeln. Im Folgenden werden alle diese möglichen Tandemzellen-Realisierungsformen mit dem Begriff pin- Tandemzellen bezeichnet. Ein Vorteil einer solchen pin- Tandemzelle besteht darin, dass durch die Verwendung von dotierten Transportschichten eine sehr einfache und Of course, such a tandem cell can also be a so-called inverted structure (eg nip tandem cell; act. In the following, all these possible tandem cell implementation forms are referred to by the term pin tandem cells. An advantage of such a pin tandem cell is that the use of doped transport layers makes a very simple and simple process
gleichzeitig sehr effiziente Realisierungsmöglichkeit für die Rekombinationszone zwischen den beiden Teilzellen möglich ist. Die Tandemzelle weist z.B. eine pinpin-Struktur auf (oder auch z.B. möglich nipnip) . An der Grenzfläche zwischen den beiden pin-Teilzellen befinden sich jeweils eine n-dotierte Schicht und eine p-dotierte Schicht, die ein pn-System (bzw. np-System) bilden. In einem solchen at the same time very efficient realization possibility for the recombination zone between the two sub-cells is possible. The tandem cell has e.g. a pin-pin structure on (or also possible, for example, nipnip). At the interface between the two pin sub-cells are each an n-doped layer and a p-doped layer, which form a pn system (or np system). In such a
dotierten pn-System erfolgt eine sehr effiziente doped pn system takes a very efficient
Rekombination der Elektronen und Löcher. Die Stapelung von zwei pin-Einzelzellen ergibt damit direkt eine vollständige pin-Tandemzelle, ohne dass noch weitere Schichten benötigt werden. Speziell von Vorteil ist hier, dass keine dünnen Metallschichten mehr benötigt werden wie bei Hiramoto, um die effiziente Rekombination zu gewährleisten. Hierdurch kann die Verlustabsorption solcher dünnen Metallschichten komplett vermieden werden. Recombination of electrons and holes. The stacking of two single pin cells results in a complete pin tandem cell without the need for additional layers. Especially advantageous here is that no more thin metal layers are needed as in Hiramoto to ensure efficient recombination. As a result, the loss absorption of such thin metal layers can be completely avoided.
Das zentrale Problem bei der Effizienz-Optimierung von The central problem in efficiency optimization of
Tandemzellen besteht darin, dass beide Teilzellen möglichst gleich viel Photostrom erzeugen sollen. Da hocheffiziente organische Solarzellen über eine hohe interne Tandem cells consists in the fact that both sub-cells should generate as much photocurrent as possible. Because highly efficient organic solar cells have a high internal
Quanteneffizienz verfügen (fast alle Photonen werden in elektrischen Strom umgesetzt) bedeutet dies, dass beide Teilzellen möglichst gleich Licht (d.h. Anzahl an Photonen) des Sonnenspektrums absorbieren sollen. Falls nämlich eine Teilzelle mehr Licht absorbiert als die andere Teilzelle, so könnte die erstere eigentlich einen größeren Photostrom erzeugen als die zweite. Da in der Tandemzelle die beiden Teilzellen elektrisch in Serie verschaltet sind, wird der Strom der Tandemzelle allerdings immer durch den geringeren Strom einer der beiden Teilzellen limitiert. Der potentiell größere Strom einer Teilzelle, die mehr Licht absorbiert, muß damit ungenutzt bleiben. Tandemzellen müssen daher so optimiert werden, dass beide Teilzellen möglichst viel Licht absorbieren und gleich viel Licht absorbieren. Die Ausbalancierung der Absorption kann z.B. über die Have quantum efficiency (almost all photons are converted into electricity), this means that both sub-cells as possible to absorb light (ie number of photons) of the solar spectrum. Namely, if one subcell absorbs more light than the other subcell, the former might actually produce a larger photocurrent than the second. Since in the tandem cell the two subcells are electrically connected in series, however, the current of the tandem cell is always limited by the lower current of one of the two subcells. The potential greater current of a subcell that absorbs more light must remain unused. Tandem cells must therefore be optimized so that both sub-cells absorb as much light as possible and absorb the same amount of light. The balancing of the absorption can eg over the
Variation der Dicken der beiden photoaktiven Schichtsysteme erfolgen. Eine weitere Möglichkeit bei pin-Tandemzellen besteht darin, durch die Variation der Dicken der  Variation of the thicknesses of the two photoactive layer systems take place. Another option for pin tandem cells is to vary the thickness of the tandem cells
Transportschichten die photoaktiven Schichtsysteme in die Maxima der optischen Feldverteilung des Lichtes zu Transport layers the photoactive layer systems in the maxima of the optical field distribution of the light
platzieren (dies ist ebenfalls in DE 102004014046 place (this is also in DE 102004014046
beschrieben) . described).
Die Anpassungsmöglichkeiten durch diese beiden genannten Methoden sind allerdings beschränkt bzw. mit Verlust However, the possibilities of adaptation by these two mentioned methods are limited or at a loss
verbunden: so kann z.B. in einer Tandemzelle eine Gleichheit der Absorption dadurch erreicht werden, indem bei der „besseren" Teilzelle die Dicke des photoaktiven Systems reduziert wird und diese Teilzelle damit weniger Licht, nämlich genauso viel wie die andere, absorbiert. Somit hat man zwar nominell die Tandemzelle optimiert, allerdings hat dies auch nur dazu geführt, dass die „schwächere" Teilzelle das Bauelement wiederum limitiert und das Potential der „besseren" nicht genutzt werden kann. Weiterhin müssen connected: e.g. In a tandem cell, equality of absorption is achieved by reducing the thickness of the photoactive system in the "better" subcell and thus absorbing less light, namely as much as the other, thus nominally optimizing the tandem cell. However, this has only led to the fact that the "weaker" subcell again limits the component and the potential of the "better" can not be used
Tandemzellen, die einen hohen Wirkungsgrad haben sollen, verschiedene Absorbersysteme beinhalten, d.h. die beiden Teilzellen enthalten mehrere verschiedene Tandem cells, which are said to have high efficiency, include various absorber systems, i. the two subcells contain several different ones
Absorbermaterialien und absorbieren teilweise oder ganz in verschiedenen spektralen Bereichen des Lichts. Die  Absorber materials and absorb partially or completely in different spectral regions of the light. The
Verteilung der Absorptionsmaxima des Lichts innerhalb des Bauelementes ist aber abhängig von der Wellenlänge. Dies führt dazu, dass in diesem Fall die Optimierung der However, distribution of the absorption maxima of the light within the component is dependent on the wavelength. This leads to the fact that in this case the optimization of the
Dünnschichtoptik für jeden einzelnen Absorber in jeder der beiden Tandemzellen sehr kompliziert ist und nur Thin-film optics for each individual absorber in each of the two tandem cells is very complicated and only
eingeschränkt durch eine Variation der Dicken der Schichten erfolgen kann (da sich die verschiedenen Bedingungen für die einzelnen Absorber in der Regel nicht mit einem Satz von Schichtdicken gleichzeitig erfüllen lassen) . can be limited by a variation of the thicknesses of the layers (as the different conditions for the individual absorbers usually can not be filled simultaneously with a set of layer thicknesses).
Ein weiteres Problem für die Anwendung besteht darin, dass Solarzellen an verschiedenen Orten und unter verschiedenen Bedingungen eingesetzt werden sollen und damit das Spektrum des Lichts für verschiedene Anwendungen verschieden ist. So entspricht z.B. das Lichtspektrum für die Anwendungen auf Dächern sehr gut dem Standard-Sonnenspektrum AMI .5 (für Mitteleuropa) . Für Häuserfassaden integrierte Systeme in Städten (speziell innerhalb von engen Strassenschluchten) sind die Bedingungen allerdings bereits andere und Another problem for the application is that solar cells should be used in different places and under different conditions and thus the spectrum of the light is different for different applications. For example, the light spectrum for the applications on roofs very well the standard solar spectrum AMI .5 (for Central Europe). For house facades integrated systems in cities (especially within narrow street canyons), however, the conditions are already different and
spätestens bei Indoor-Anwendungen hängt das zur Verfügung stehende Licht komplett von der künstlichen Lichtquelle ab. Das Problem hiermit ist, dass die gesamte Optimierung der Tandemzellen immer nur für ein spezielles Lichtspektrum erfolgen kann. Für die Anwendungen ist es damit wichtig eine einfache und für die Produktion praktische Möglichkeit zu haben die Tandemzellen an verschiedene Lichtspektren At the latest in indoor applications, the available light completely depends on the artificial light source. The problem with this is that the total optimization of the tandem cells can only ever be done for a specific light spectrum. For the applications it is therefore important to have a simple and for the production practical possibility the tandem cells to different light spectrums
anzupassen, ohne dass dafür für jede Anwendung der Aufbau der Tandemzelle stark geändert werden muss bzw. andere without having to greatly change the structure of the tandem cell for each application or others
Absorbermaterialien eingesetzt werden müssen. Absorber materials must be used.
Das Ziel dieser gesamten Optimierung der Solarzellen ist dabei nicht nur ein möglichst hoher Wirkungsgrad unter dem gegebenen Lichtspektrum, sondern für die Anwendung eine Optimierung hinsichtlich einer maximalen Stromerzeugung über den gesamten Jahresverlauf, d.h. eine Berücksichtigung des Jahresverlaufes der Lichtintensität und des Lichtspektrum am Ort der Anwendung (dies auch im Hinblick auf weltweite The aim of this overall optimization of the solar cells is not only the highest possible efficiency under the given light spectrum, but for the application optimization for maximum power generation over the entire year, i. a consideration of the course of the year of the light intensity and the light spectrum at the place of application (this also with regard to worldwide
Anwendungsmöglichkeiten) . Die obige Diskussion gilt natürlich genauso für Possible applications). Of course, the above discussion also applies to
Dreifachsolarzellen und Solarzellen aus mehr als drei  Triple solar cells and solar cells of more than three
Teilzellen . Subcells.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Optimierung der Tandem- bzw. Mehrfachsolarzellen dadurch gelöst, dass innerhalb zumindest einer Teilzelle oder zumindest zwischen zwei benachbarten Teilzellen zumindest ein Schichtsystem According to the invention, the task of optimizing the tandem or multiple solar cells solved by at least one layer system within at least one subcell or at least between two adjacent subcells
eingefügt wird, dass die optische Kavität des Bauelementes verändert. Dieses Schichtsystem wird im Folgenden als is inserted, that changes the optical cavity of the device. This layer system is referred to below as
Kavitäts-Schichtsystem bezeichnet. Das Kavitäts- Schichtsystem bzw. die Kavitäts-Schichtsysteme bewirken dabei, dass eine Teilzelle hinsichtlich ihrer Absorption gestärkt wird (insbesondere die Teilzelle, die auf Grund von ungenügenden Ladungsträgertransporteigenschaften innerhalb des photoaktiven Systems in ihrer (sinnvoll) verwendbaren Schichtdicke limitiert ist) und/ oder ermöglicht eine einfache Anpassung von Einfach, Tandem- oder Mehrfachzellen an das jeweilige Beleuchtungsspektrum der Anwendung. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Bauelement um eine Tandem- oder Cavity layer system called. In this case, the cavity layer system or the cavity layer systems cause a subcell to be strengthened with regard to its absorption (in particular the subcell which is limited in its (useful) usable layer thickness due to insufficient charge carrier transport properties within the photoactive system) and / or a simple adaptation of single, tandem or multiple cells to the respective lighting spectrum of the application. In a further embodiment of the invention, the component is a tandem or
Mehrfachstruktur . Multiple structure.
Vorzugsweise wird dieses durch ein Schichtsystem erreicht, welches als teiltransparenter Spiegel funktioniert. Die Transparenz dieses Spiegels kann dabei wellenlängenabhängig sein. Hierdurch kann die Lichtverteilung innerhalb des Bauelementes wellenlängenabhängig optimiert werden und es kann erreicht werden, dass die verschiedenen Absorber in den Teilzellen sich in einer möglichst hohen Feldverteilung des von ihnen absorbierten Wellenlängenbereiches befinden. This is preferably achieved by a layer system which functions as a partially transparent mirror. The transparency of this mirror can be wavelength-dependent. As a result, the light distribution within the component can be optimized depending on the wavelength and it can be achieved that the various absorbers in the sub-cells are in the highest possible field distribution of the wavelength range absorbed by them.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei einem Kavitäts-Schichtsystem um ein Metallschichtsystem, welches dazu genutzt wird gezielt die optische Feldverteilung innerhalb der organischen Solarzelle zu ändern. In einer weiteren Ausführungsform ist ein Kavitäts- Schichtsystem dadurch teiltransparent indem es nur auf einem Teil der Solarzellenfläche vorhanden ist. In a further embodiment, a cavity layer system is a metal layer system which is used to specifically change the optical field distribution within the organic solar cell. In another embodiment, a cavity layer system is partially transparent in that it is present only on a part of the solar cell surface.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Kavitäts- Schichtsystem für Licht einer bestimmten Polarisationsart transparent, während dieses Kavitäts-Schichtsystem Licht einer anderen Polarisationsart reflektiert. In another embodiment, a cavity Layer system for light of a certain polarization type transparent, while this cavity layer system reflects light of a different polarization.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein In a further embodiment, at least one
Kavitäts-Schichtsystem von den photoaktiven Schichtsystemen durch mindestens eine Transportschicht getrennt. Cavity layer system separated from the photoactive layer systems by at least one transport layer.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Kavitäts- Schichtsystem im direkten Kontakt mit dem photoaktiven Schichtsystem oder befindet sich sogar ganz oder teilweise innerhalb des photoaktiven Schichtsystems. In a further embodiment, a cavity layer system is in direct contact with the photoactive layer system or is even located wholly or partly within the photoactive layer system.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes können auch zwischen mehreren oder auch allen Teilzellen solche Kavitäts-Schichtsysteme vorhanden sein. In a further embodiment of the component, such cavity layer systems can also be present between a plurality of or even all partial cells.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes können die Kavitäts-Schichtsysteme alle gleich sein. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems can all be the same.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes können die Kavitäts-Schichtsysteme sich nur durch die Dicken der verwendeten Materialien unterscheiden. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems can only differ by the thicknesses of the materials used.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes können zwei oder mehr der Kavitäts-Schichtsysteme zumindest teilweise aus verschiedenen Materialien bestehen. In a further embodiment of the component, two or more of the cavity layer systems may at least partially consist of different materials.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes können alle Kavitäts-Schichtsysteme paarweise zumindest teilweise aus verschiedenen Materialen bestehen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des In a further embodiment of the component, all cavity layer systems may consist in pairs at least partially of different materials. In a further preferred embodiment of the
Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsystem aus einer Metallschicht, beispielsweise aber nicht beschränkt auf Au, Ag, AI, Cr, Ni, Co, Cu, Ti, etc.  Component consists of the cavity layer system of a metal layer, for example, but not limited to Au, Ag, Al, Cr, Ni, Co, Cu, Ti, etc.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus zwei oder mehreren verschiedenen Metallschichten. Hierbei kann es sich um eine paarweise oder auch nicht paarweise verschiedene Kombination handeln . In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of two or more different metal layers. This can be a pairwise or not a pairwise different combination.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bilden die Kavitäts-Schichtsysteme ein Gitter. Die Dimension der Gitterstrukturierung kann bevorzugt im mm-Bereich, im ym- Bereich oder auch im Wellenlängenbereich des Lichts liegen. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems form a grid. The dimension of the lattice structuring may preferably be in the mm range, in the ym range or else in the wavelength range of the light.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bilden die Kavitäts-Schichtsysteme ein Metallgitter, beispielsweise aber nicht beschränkt auf Au, Ag, AI, Cr, Ni, Co, Cu, Ti, etc . ) . In a further embodiment of the component, the cavity layer systems form a metal grid, for example but not limited to Au, Ag, Al, Cr, Ni, Co, Cu, Ti, etc. ).
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus Stäben oder Streifen. Die Dicke der Stäbe/Streifen bzw. die Abstände zwischen den Stäben/Streifen kann bevorzugt im mm-Bereich, im ym-Bereich oder auch im Wellenlängenbereich des Lichts liegen. Im letzteren Fall bildet das Kavitäts-Schichtsystem einen linearen Polarisationsfilter. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of bars or strips. The thickness of the bars / strips or the distances between the bars / strips may preferably be in the mm range, in the ym range or else in the wavelength range of the light. In the latter case, the cavity layer system forms a linear polarization filter.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus Metallstäben oder In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of metal rods or
Metallstreifen, beispielsweise aber nicht beschränkt auf Au, Ag, AI, Cr, Ni, Co, Cu, etc..) . Die Dicken und Abstände der Stäbe bzw. Streifen können dabei so gewählt werden, dass die Kavitäts-Schichtsysteme ein Polarisationsfilter bilden. In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus Kreisen, Dreiecken,  Metal strips, for example, but not limited to Au, Ag, Al, Cr, Ni, Co, Cu, etc.). The thicknesses and spacings of the bars or strips can be selected such that the cavity layer systems form a polarization filter. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of circles, triangles,
Vielecken, karoförmigen Flächen oder anderen geometrischen Flächen . Polygons, checkered surfaces or other geometric surfaces.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus Metallschichten, die Kreise, Dreiecke, Vielecke, karoförmige Flächen oder andere In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of metal layers which are circles, triangles, polygons, car-shaped surfaces or others
geometrischen Metallflächen bilden, beispielsweise aber nicht beschränkt auf Au, Ag, AI, Cr, Ni, Co, Cu, etc. form geometric metal surfaces, but for example not limited to Au, Ag, Al, Cr, Ni, Co, Cu, etc.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus Metallschichten, die „Bananenstrukturen" bilden. Bei den Bananenstrukturen sind beide spitzen Enden zum aktiven Schichtsystem hin In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of metal layers which form "banana structures." In the case of the banana structures, both pointed ends are toward the active layer system
ausgerichtet. Die Feldüberhöhung findet also bevorzugt in das aktive Schichtsystem hinein statt, was besonders vorteilhaft ist. aligned. The field elevation therefore preferably takes place into the active layer system, which is particularly advantageous.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus Metallstrukturen, wobei die Oberflächen der Metallstrukturen mit einem organischen oder anorganischen Isolatormaterial, welches bevorzugt In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of metal structures, wherein the surfaces of the metal structures with an organic or inorganic insulator material, which is preferred
transparent ist, überzogen sind. is transparent, coated.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus einem dotierten, teilweise dotierten oder undotierten Metalloxidschichtsystem. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of a doped, partially doped or undoped metal oxide layer system.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus einer, zwei oder mehreren verschiedenen dotierten, teilweise dotierten oder In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of one, two or more different doped, partially doped or
undotierten Metalloxidschichten (hierbei kann es sich um eine paarweise oder auch nicht paarweise verschiedene undoped metal oxide layers (this may be a pair or not in pairs different
Kombination handeln) . Act combination).
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus einer dotierten, teilweise dotierten oder undotierten organischen Schicht. Bei dem organischen Material kann es sich um Polymere, kleine In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of a doped, partially doped or undoped organic layer. The organic material may be polymers, small ones
Moleküle oder um Kombinationen aus beiden handeln. Molecules or to act combinations of both.
Unter kleinen Molekülen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht-polymere organische Moleküle mit For the purposes of the present invention, small molecules are non-polymeric organic molecules
monodispersen Molmassen zwischen 100 und 2000 verstanden, die unter Normaldruck (Luftdruck der uns umgebenden monodisperse molecular weights between 100 and 2000 understood that under normal pressure (atmospheric pressure of the surrounding
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. Atmosphere) and at room temperature in solid phase available. In particular, these small molecules can also be photoactive, it being understood under photoactive that the molecules change their charge state upon incidence of light. In a further embodiment of the invention, the organic materials used are at least partially polymers.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus zwei oder mehreren In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of two or more
verschiedenen dotierten, teilweise dotierten oder various doped, partially doped or
undotierten organischen Schichten (hierbei kann es sich um eine paarweise oder auch nicht paarweise verschiedene undoped organic layers (this may be a pair or not in pairs different
Kombination handeln) . Das organische Schichtsystem kann hierbei aus Mehrfachschichten, Mischschichten oder Act combination). The organic layer system can in this case consist of multilayers, mixed layers or
Kombinationen aus beiden bestehen. Combinations of both exist.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus einer dotierten, teilweise dotierten oder undotierten Schicht aus Graphit, Kohlenstoff- Nanoröhrchen oder Graphenen. In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus zwei oder mehreren In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of a doped, partially doped or undoped layer of graphite, carbon nanotubes or graphenes. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of two or more
verschiedenen dotierten, teilweise dotierten oder various doped, partially doped or
undotierten Schichten aus Graphit, Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Graphenen (hierbei kann es sich um eine paarweise oder auch nicht paarweise verschiedene Kombination handeln) . undoped layers of graphite, carbon nanotubes or graphenes (this may be a paired or non-paired combination).
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus einer Kombination von zweien oder mehreren der oben genannten Materialien. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of a combination of two or more of the abovementioned materials.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus einem Material oder einem Materialsystem mit einer hohen Dielektrizitätskonstante. In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus einem Material oder einem Materialsystem, welches ein Metamaterial ist. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of a material or a material system with a high dielectric constant. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of a material or a material system, which is a metamaterial.
Ein Metamaterial ist eine künstlich hergestellte Struktur, deren Durchlässigkeit für elektrische und magnetische Felder ( Permittivität sr und Permeabilität μΓ) Werte aufweisen, die in der Natur üblicherweise nicht vorkommen. Von besonderem Interesse sind Metamaterialien mit reellen Brechzahlen imA metamaterial is an artificially created structure whose permeability to electric and magnetic fields (permittivity s r and permeability μ Γ ) has values that are not normally found in nature. Of particular interest are metamaterials with real refractive indices in the
Bereich -°° < n< 1. Diese Materialien absorbieren das Licht nicht und eignen sich daher besonders zur erfindungsgemäßen Verwendung als Kavitäts-Schichtsystem. Range - °° <n <1. These materials do not absorb the light and are therefore particularly suitable for use according to the invention as a cavity layer system.
Metamaterialien sind dadurch gekennzeichnet, dass sie in ihrem Inneren speziell angefertigte mikroskopische Metamaterials are characterized by the fact that they are specially made in their interior microscopic
Strukturen aus elektrischen oder magnetisch wirksamen Structures made of electrical or magnetic
Materialien aufweisen, die für die besonderen Eigenschaften des Materials verantwortlich sind. Have materials that are responsible for the particular properties of the material.
Die besondere Eigenschaft von Metamaterialien besteht darin, dass die zugehörigen Materialkonstanten εΓ und μΓ negative Werte annehmen können. Das bedeutet aus der Sicht der The special property of metamaterials is that the associated material constants ε Γ and μ Γ can assume negative values. That means from the perspective of
Feldtheorie, dass Field theory that
• das Feld der elektrischen Flussdichte (D-Feld) und das der elektrischen Feldstärke (E-Feld) sowie • the field of electric flux density (D field) and the electric field strength (E field) as well
• das Feld der magnetischen Flussdichte (B-Feld) und das Feld der magnetischen Feldstärke (H-Feld) einander entgegengesetzt gerichtet sind. • the field of magnetic flux density (B field) and the field of magnetic field strength (H field) are oppositely directed.
Bei den zugrundeliegenden Prozessen in Metamaterialien handelt es sich üblicherweise um Resonanzeffekte in The underlying processes in metamaterials are usually resonance effects in
periodische Anordnungen von Leiterelementen. Vereinfacht betrachtet besteht das Material aus einer großen Anzahl nebeneinander angeordneter elektrischer Schwingkreise mit winzigen kapazitiven und induktiven Bauelementen. Die Kapazitäten kommen durch einander gegenüberstehende periodic arrangements of conductor elements. Simplified, the material consists of a large number of juxtaposed electrical circuits with tiny capacitive and inductive components. The Capacities come through one another
metallische Leiterelemente zustande, während die induktiven Elemente die Leiterelemente selbst sind. Beispielsweise handelt es sich dabei um Nanostrukturen, meistens aus Gold oder Silber, die in Glas eingebettet werden und viel kleiner als die Wellenlänge des Lichtes sind. metallic conductor elements, while the inductive elements are the conductor elements themselves. For example, these are nanostructures, mostly of gold or silver, embedded in glass and much smaller than the wavelength of the light.
Wie es bei Resonanzerscheinungen üblich ist, treten die gewünschten Effekte bei den Metamaterialien nur in einem sehr engen Frequenzbereich in Erscheinung. Den As is usual with resonance phenomena, the desired effects in the metamaterials only appear in a very narrow frequency range. The
Frequenzbereich einer resonanten Struktur kann man zwar grundsätzlich durch Dämpfung vergrößern. Die Dämpfung führt jedoch gleichzeitig zu einer unerwünschten Erhöhung der Verlustleistung . In principle, the frequency range of a resonant structure can be increased by attenuation. At the same time, however, the damping leads to an undesirable increase in the power loss.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes können die Kavitäts-Schichtsysteme auch aus einer Kombinationen aus den oben genannten Materialien bzw. Strukturen (Gitter, Stäben, Streifen, geometrischen Formen) sein. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems can also be made of a combination of the above-mentioned materials or structures (lattices, rods, strips, geometric shapes).
Eine weitere Ausführungsform des Bauelementes enthält neben mindestens einem Kavitäts-Schichtsystem noch eine oder zwei transparente oder teiltransparente Elektroden. A further embodiment of the component contains, in addition to at least one cavity layer system, one or two transparent or partially transparent electrodes.
Eine weitere Ausführungsform des Bauelementes enthält mindestens ein Kavitäts-Schichtsystem und das Bauelement ist semitransparent . A further embodiment of the component contains at least one cavity layer system and the component is semitransparent.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes können die Kavitäts-Schichtsysteme in eine pin-Tandemzelle oder pin-Mehrfachzelle (bzw. nip- Tandemzelle bzw. nip- Mehrfachzelle) eingebaut sein. Hierbei können die Kavitäts- Schichtsysteme z.B. semitransparent und/oder In a further embodiment of the component, the cavity layer systems can be installed in a pin tandem cell or pin multiple cell (or nip tandem cell or nip multiple cell). In this case, the cavity layer systems may e.g. semitransparent and / or
wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird durchbe wavelength dependent and / or polarization sensitive. In a further embodiment of the invention is by
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 Use of light traps increases the optical path of the incident light in the active system. In a further embodiment of the invention, the light trap is realized in that the component is constructed on a periodically microstructured substrate and the homogeneous function of the component whose
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 (Fig. 8) 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. 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. This can be achieved, for example, (FIG. 8) in that the substrate has pyramid-like 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. Likewise, the pyramids can be constructed symmetrically or asymmetrically.
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 In a further embodiment of the invention, the light trap is realized in that a doped wide-gap layer has a smooth interface with the i-layer and a rough interface with the reflective contact. The rough one
Grenzfläche kann beispielsweise durch eine periodische For example, interface can be defined by a periodic
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. Microstructuring can be achieved. 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.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lichtfalle dadurch realisiert, dass das Bauelement auf einem periodisch mikrostrukturierten Substrat aufgebaut wird und eine In a further embodiment, the light trap is realized in that the component is built up on a periodically microstructured substrate and a
dotierte wide-gap-Schicht eine glatte Grenzfläche zur i- Schicht und eine rauhe Grenzfläche zum reflektierenden doped wide-gap layer a smooth interface with the i-layer and a rough interface to the reflective
Kontakt hat. Contact has.
In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus chiralen Materialien. Chirale Materialien sind Materialien die die In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of chiral materials. Chiral materials are the materials that the
Polarisationsebene des Lichtes ändern. Allgemein ist ein Objekt chiral, wenn es keine Drehspiegelachse besitzt. In einer weiteren Ausführungsform des Bauelementes bestehen die Kavitäts-Schichtsysteme aus fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Materialien. Das Kavitäts-Schichtsystem fluoresziert im größeren Wellenlängenbereich im Vergleich zu seiner Absorption (Stokes-Shift) , d.h. die Change the polarization plane of the light. In general, an object is chiral if it does not have a rotating mirror axis. In a further embodiment of the component, the cavity layer systems consist of fluorescent or phosphorescent materials. The cavity layer system fluoresces in the larger wavelength range compared to its absorption (Stokes shift), i. the
Intensitätsverteilung des Sonnenspektrums innerhalb desIntensity distribution of the solar spectrum within the
Bauelementes kann verändert werden, sowie der Licht-Vektor, da die Fluoreszenz und Phosphoreszenz in alle Raumrichtungen geht (Fig.1) . Beispiele für organische fluoreszierende oder Component can be changed, as well as the light vector, since the fluorescence and phosphorescence in all spatial directions goes (Figure 1). Examples of organic fluorescent or
phosphoreszierende Materialien sind wie folgt: Phosphorescent materials are as follows:
1.) blaue Emitter: 1.) blue emitters:
- Balq Bis- (2-methyl-8-quinolinolato) -4- (phenyl- phenolato) -aluminium- (III) - DPVBi 4, 4-Bis (2, 2-diphenyl-ethen-l-yl) -biphenyl Balq bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4- (phenylphenolato) -aluminum (III) -DPVBi 4,4-bis (2,2-diphenyl-ethen-1-yl) -biphenyl
- Spiro-DPVBi 2 , 2 ' , 7 , 7 ' -tetrakis ( 2 , 2 -diphenylvinyl ) spiro- 9,9' -bifluorene - Spiro-DPVBi 2, 2 ', 7, 7' -tetrakis (2, 2 -diphenylvinyl) spiro-9,9'-bifluorenes
- Spiro-Anthracene 9, 10-bis ( 9, 9 x-spirobi [ 9H-fluorene] -2- yl) anthracene - DBzA 9, 10-Bis [4- (6-methylbenzothiazol-2- yl ) phenyl ] anthracene - spiro-anthracenes 9, 10-bis (9, 9 x -spirobi [9H-fluorenene] -2-yl) anthracenes - DBzA 9, 10-bis [4- (6-methylbenzothiazol-2-yl) phenyl] anthracenes
- DSA-Ph 1-4-di- [ 4- (N, -di-phenyl ) amino ] styryl-benzene DSA-Ph 1-4 di- [4- (N, -diphenyl) amino] styrylbenzenes
- BCzVB 1, 4-Bis [2- (3-N-ethylcarbazoryl) vinyl] benzene BCzVB 1, 4-bis [2- (3-N-ethylcarbazoryl) vinyl] benzene
grüne Emitter - Alq3 ( 8-hydroxy-quinolinato) -aluminium green emitter Alq3 (8-hydroxyquinolinato) aluminum
- C545T 2, 3, 6, 7-Tetrahydro-l, 1, 7, 7, -tetramethyl- 1H, 5H, 11H-10- (2- benzothiazolyl ) quinolizino- [ 9, 9a, lgh] coumarin C545T 2, 3, 6, 7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H, 5H, 11H-10- (2-benzothiazolyl) quinolizino [9,9a, lgh] coumarin
- TPPA 9, 10-Bis [N,N-di- (p-tolyl) -amino] anthracene TPPA 9, 10-bis [N, N-di (p-tolyl) amino] anthracenes
- DMQA Ν,Ν' - Dirnethyl-quinacridone - DMQA Ν, Ν '- dimethyl quinacridone
Ir (ppy) 3 fac tris (2-phenylpyridine) iridium Ir (ppy) 3 fac tris (2-phenylpyridine) iridium
(als Dotand in TCTA 4 , 4 ' , 4 ' ' -tris (N-carbazolyl ) - triphenylamine) (as dopant in TCTA 4, 4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) -triphenylamine)
3. ) rote Emitter : 3.) red emitters:
- Rubren (5, 6, 11, 12) -Tetraphenylnaphthacene - Rubrene (5, 6, 11, 12) -Trapraphenylnaphthacenes
- DCM (E) -2- (2- (4- (dimethylamino) styryl) -6-methyl- pyran-4-ylidene) malononitrile - DCM (E) -2- (2- (4- (dimethylamino) styryl) -6-methyl-pyran-4-ylidenes) malononitriles
- DCM2 4- (Dicyanomethylene) -2-methyl-6-julolidyl-9- 4H-pyran - DCM2 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6-ylolidyl-9- 4H -pyrane
- DCJT 4- (Dicyanomethylene) -2-methyl-6- (1, 1, 7, 7- tetramethylj ulolidyl- 9-enyl ) -4H-pyran - DCJT 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (1, 1, 7, 7-tetramethyl-2-yl-enyl) -4H-pyran
- DCJTB 4- (Dicyanomethylene) -2-tert-butyl- 6- (1,1, 7, tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl) - 4H-pyran - DCJTB 4- (dicyanomethylene) -2-tert-butyl-6- (1,1,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl) -4H-pyran
Ir (piq) 3 Tris ( 1-phenylisoquinoli-ne) iridium Ir (piq) 3 Tris (1-phenylisoquinolines) iridium
Ir (MDQ) 2 (acac) Iridium (III) bis (2-methyldibenzo- [f,h]quinoxaline) (acetylacetonate) (beide als Dotand in alpha-NPB) Ir (MDQ) 2 (acac) iridium (III) bis (2-methyldibenzo [f, h] quinoxaline) (acetylacetonate) (both as dopant in alpha-NPB)
In einer weiteren Ausführungsform werden die In a further embodiment, the
erfindungsgemäßen photoaktiven Bauelemente auf gekrümmten Oberflächen, wie beispielsweise Beton, Dachziegeln, Ton, Autoglas, etc. verwendet. Dabei ist es vorteilhaft, dass die erfindungsgemäßen organischen Solarzellen gegenüber Photoactive components according to the invention on curved surfaces, such as concrete, tiles, clay, car glass, etc. used. It is advantageous that the organic solar cells according to the invention compared
herkömmlichen anorganischen Solarzellen auf flexiblen conventional inorganic solar cells on flexible
Trägern wie Folien, Textilen, etc. aufgebracht werden können . Carriers such as films, textiles, etc. can be applied.
In einer weiteren Ausführungsform werden die In a further embodiment, the
erfindungsgemäßen photoaktiven Bauelemente auf eine Folie oder Textil aufgebracht, welche auf der, mit den Photoactive components according to the invention applied to a film or textile, which on, with the
erfindungsgemäßen organischen Schichtsystem organic layer system according to the invention
gegenüberliegenden Seite ein Adhäsionsmittel, wie an adhesive, such as
beispielsweise einen Klebstoff aufweist. Dadurch ist es möglich eine Solarklebefolie herzustellen, welche nach for example, has an adhesive. This makes it possible to produce a solar film, which after
Bedarf auf beliebigen Oberflächen angeordnet werden kann. So kann eine selbsthaftende Solarzelle erzeugt werden. Need can be arranged on any surface. Thus, a self-adhesive solar cell can be generated.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die In a further embodiment, the
erfindungsgemäßen photoaktiven Bauelemente ein anderes Photoactive components according to the invention another
Adhäsionsmittel in Form einer Klettverschlussverbindung auf. Adhesion agent in the form of a Velcro connection.
In einer weiteren Ausführungsform werden die In a further embodiment, the
erfindungsgemäßen photoaktiven Bauelemente in Verbindung mit Energiepuffer bzw. Energiespeichermedium wie beispielsweise Akkus, Kondensatoren, etc. zum Anschluss an Verbraucher bzw. Geräte verwendet. Photoactive components of the invention used in conjunction with energy buffer or energy storage medium such as batteries, capacitors, etc. for connection to consumers or devices.
In einer weiteren Ausführungsform werden die In a further embodiment, the
erfindungsgemäßen photoaktiven Bauelemente in Kombination mit Dünnfilmbatterien verwendet. Photoactive components according to the invention used in combination with thin-film batteries.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger The invention is based on some
Ausführungsbeispiele und Figuren eingehend erläutert werden. Es zeigen (Fig. 1 bis 6 sind von oben bzw. unten gesehen, d.h. das Bauelement liegt flach in der Papier-Ebene) Embodiments and figures will be explained in detail. It is shown (FIGS. 1 to 6 are seen from above or below, ie the component lies flat in the paper plane)
Fig. 1 eine schematische Darstellung der veränderten Fig. 1 is a schematic representation of the changed
Intensitätsverteilung des Sonnenspektrums innerhalb des Bauelementes, sowie des Licht-Vektos , wobei die Fluoreszenz und Phosphoreszenz in alle Raumrichtungen geht, Intensity distribution of the solar spectrum within the component, as well as the light vector, with the fluorescence and phosphorescence going in all spatial directions,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Gitterstruktur eines Kavitäts-Schichtsystems, 2 is a schematic representation of a plan view of a lattice structure of a cavity layer system,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Stabstruktur bzw. Streifenstruktur eines Kavitäts- Schichtsystems , 3 shows a schematic representation of a top view of a bar structure or strip structure of a cavity layer system,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Kreisstruktur eines Kavitäts-Schichtsystems, 4 shows a schematic representation of a plan view of a circular structure of a cavity layer system,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Dreiecksstruktur eines Kavitäts-Schichtsystems, 5 is a schematic representation of a plan view of a triangular structure of a cavity layer system,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Viereckstruktur eines Kavitäts-Schichtsystems, 6 is a schematic representation of a plan view of a quadrangular structure of a cavity layer system,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine karoförmige Struktur eines Kavitäts-Schichtsystems, 7 shows a schematic representation of a plan view of a caroidal structure of a cavity layer system,
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einem Fig. 8 is a schematic representation of the cross section of a device according to the invention with a
Kavitätsschichtsystem aus Kugelstrukturen, wobei diese  Cavity layer system of spherical structures, these
Kugelstrukturen an die aktive Schicht angrenzen, Adjacent spherical structures to the active layer,
Fig. 9 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einem 9 is a schematic representation of the cross section of a device according to the invention with a
Kavitätsschichtsystem aus Kugelstrukturen, wobei diese  Cavity layer system of spherical structures, these
Kugelstrukturen einen geringen Abstand zur aktiven Schicht haben, Spherical structures have a small distance to the active layer,
Fig. 10 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einem 10 is a schematic representation of the cross section of a device according to the invention with a
Kavitätsschichtsystem aus Kugelstrukturen, wobei diese Kugelstrukturen in die aktive Schicht hineinragen, Cavity layer system of spherical structures, these Protrude spherical structures into the active layer,
Fig. 11 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einem 11 is a schematic representation of the cross section of a device according to the invention with a
Kavitätsschichtsystem aus Kugelstrukturen, wobei diese  Cavity layer system of spherical structures, these
Kugelstrukturen vollständig in der aktiven Schicht Ball structures completely in the active layer
angeordnet sind, are arranged
Fig. 12 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einem 12 is a schematic representation of the cross section of a device according to the invention with a
Kavitätsschichtsystem aus Bananenstrukturen, wobei diese Bananenstrukturen an die aktive Schicht angrenzen, in  Cavity layer system of banana structures, these banana structures being adjacent to the active layer, in FIG
Fig. 13 die schematische Darstellung einer Struktur eines beispielhaften photoaktiven Bauelements auf 13 shows the schematic illustration of a structure of an exemplary photoactive component
mikrostrukturiertem Substrat, in microstructured substrate, in
Fig. 14 eine graphische Darstellung von Simulations- ergebnissen eines erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zu einem Standardbauelement und in 14 is a graphical representation of simulation results of a device according to the invention compared to a standard device and in
Fig.15 eine graphische Darstellung der Meßergebnisse eines erfindungsgemäßen Bauelements. 15 is a graphical representation of the measurement results of a device according to the invention.
Ausführungsbeispiele : In einem ersten Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts¬ schichtsystem als eine Gitterstruktur ausgeführt. In der dazugehörigen Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Gitterstruktur der erfindungsgemäßen Kavitätsschicht dargestellt . In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts¬ schichtsystem in der Draufsicht in Fig. 3 als Stabstruktur bzw. Streifenstruktur ausgeführt. Embodiments: In a first embodiment, the Kavitäts ¬ layer system as a lattice structure is performed. In the associated Fig. 2 is a schematic plan view of a lattice structure of the cavity layer according to the invention is shown. In a further embodiment, the Kavitäts ¬ layer system is designed as a rod structure or stripe structure in plan view in Fig. 3.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts¬ schichtsystem in der Draufsicht in Fig. 4 als Kreisstruktur ausgeführt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts- Schichtsystem in der Draufsicht in Fig. 5 als In a further embodiment, the Kavitäts ¬ layer system in plan view in FIG. 4 is designed as a circular structure. In a further embodiment, the cavity layer system in the plan view in Fig. 5 as
Dreiecksstruktur ausgeführt. Triangular structure executed.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts- Schichtsystem in der Draufsicht in Fig. 6 als In a further embodiment, the cavity layer system in the plan view in Fig. 6 as
Viereckstruktur ausgeführt. Square structure executed.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts-In another embodiment, the cavity
Schichtsystem in der Draufsicht in Fig. 7 als karoförmige Struktur ausgeführt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts-Layer system in the plan view in Fig. 7 executed as a carcass-shaped structure. In another embodiment, the cavity
Schichtsystem kugelförmig ausgeführt. In der dazugehörigen Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einer ersten Layered system spherical. In the associated FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a device according to the invention with a first
Ladungsträgertransportschicht 1, einer aktiven Schicht 2 und einer zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 dargestellt. Das Kavitätsschichtsystem 4 ist in einer ersten Charge carrier transport layer 1, an active layer 2 and a second charge carrier transport layer 3 shown. The cavity layer system 4 is in a first
Ausführungsvariante im Grenzbereich der zweiten Embodiment variant in the border region of the second
Ladungsträgertransportschicht 3 zur aktiven Schicht 2 angeordnet. Zur Vereinfachung der Ansicht wurde auf die Darstellung der Elektrode und Gegenelektrode verzichtet. Die erste und die zweite Ladungsträgertransportschicht weisen dabei jeweils entgegengesetzte Präferenzen für den Transport von Defektelektronen und Elektronen auf. Entsprechend der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bauelements in pin- oder nip-Anordnung kann die erste Ladungsträgertransportschicht 1 entweder als Elektronentransportschicht (ETL) oder Charge carrier transport layer 3 to the active layer 2 arranged. To simplify the view was dispensed with the representation of the electrode and counter electrode. The first and the second charge carrier transport layer each have opposite preferences for the transport of hole electrons and electrons. According to the configuration of the device according to the invention in pin or nip arrangement, the first charge carrier transport layer 1 either as an electron transport layer (ETL) or
Defektelektronentransportschicht (HTL) ausgeführt sein. Be carried out hole electron transport layer (HTL).
Gleiches gilt für die zweite Ladungsträgertransportschicht 3. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts¬ schichtsystem kugelförmig ausgeführt. In der dazugehörigen Fig. 9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einer ersten Ladungsträgertransportschicht 1, einer aktiven Schicht 2 und einer zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 dargestellt. Das Kavitätsschichtsystem 4 ist dabei innerhalb der zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 in Nähe zur aktiven Schicht 2 angeordnet. The same applies to the second charge carrier transport layer 3. In another embodiment, the Kavitäts ¬ layer system is designed spherical. In the associated FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a device according to the invention with a first Charge carrier transport layer 1, an active layer 2 and a second charge carrier transport layer 3 shown. The cavity layer system 4 is arranged within the second charge carrier transport layer 3 in proximity to the active layer 2.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts¬ schichtsystem kugelförmig ausgeführt. In der dazugehörigen Fig. 10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einer ersten In a further embodiment, the Kavitäts ¬ layer system is designed spherical. In the associated FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a device according to the invention with a first
Ladungsträgertransportschicht 1, einer aktiven Schicht 2 und einer zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 dargestellt. Das Kavitätsschichtsystem 4 ist dabei im Grenzbereich zwischen der zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 und der aktiven Schicht 2 angeordnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts¬ schichtsystem kugelförmig ausgeführt. In der dazugehörigen Fig. 11 ist eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einer ersten Charge carrier transport layer 1, an active layer 2 and a second charge carrier transport layer 3 shown. The cavity layer system 4 is arranged in the boundary region between the second charge carrier transport layer 3 and the active layer 2. In a further embodiment, the Kavitäts ¬ layer system is designed spherical. In the associated FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a device according to the invention with a first
Ladungsträgertransportschicht 1, einer aktiven Schicht 2 und einer zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 dargestellt. Das Kavitätsschichtsystem 4 ist dabei innerhalb der aktiven Schicht 2 in Nähe zur zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 angeordnet. Charge carrier transport layer 1, an active layer 2 and a second charge carrier transport layer 3 shown. The cavity layer system 4 is arranged within the active layer 2 in the vicinity of the second charge carrier transport layer 3.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kavitäts- Schichtsystem bananenförmig ausgeführt. In der dazugehörigen Fig. 12 ist eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einer ersten In a further embodiment, the cavity layer system is designed banana-shaped. In the associated FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a device according to the invention with a first
Ladungsträgertransportschicht 1, einer aktiven Schicht 2 und einer zweiten Ladungsträgertransportschicht 3 dargestellt. Das Kavitätsschichtsystem 4 ist in einer ersten Charge carrier transport layer 1, an active layer 2 and a second charge carrier transport layer 3 shown. The cavity layer system 4 is in a first
Ausführungsvariante im Grenzbereich der zweiten Embodiment variant in the border region of the second
Ladungsträgertransportschicht 3 zur aktiven Schicht 2 angeordnet . In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße photoaktive Bauelement mikrostrukturiert und wie in Fig. 13 dargestellt ausgeführt: Charge carrier transport layer 3 to the active layer 2 arranged. In a further embodiment, the photoactive component according to the invention is microstructured and executed as shown in FIG. 13:
1.) Bezeichnung Fig. 13: lym < d < 200ym lym < h < 1mm 11: Substrat 1.) Description Fig. 13: lym <d <200ym lym <h <1 mm 11: Substrate
12: Elektrode; z.B. ITO oder Metall (10 - 200nm) 12: electrode; e.g. ITO or metal (10 - 200nm)
13: HTL oder ETL-Schichtsystem (10 - 200nm) 13: HTL or ETL layer system (10-200nm)
14: Absorbermischschicht 1 (10 - 200nm) 14: absorber mixture layer 1 (10-200nm)
15: Absorbermischschicht 2 (10 - 200nm) 15: absorber mixture layer 2 (10 - 200nm)
16: HTL oder ETL-Schichtsystem (10 - 200nm) 16: HTL or ETL layer system (10-200nm)
17: Elektrode; z.B. ITO oder Metall (10 - 200nm) 17: electrode; e.g. ITO or metal (10 - 200nm)
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das In a further embodiment, the
erfindungsgemäße photoaktive Bauelement den nachfolgenden Beispielaufbau auf: The photoactive component according to the invention has the following example structure:
1.) Elektrode 1.) electrode
2.) p-TransportSchichtSystem 2.) p-transport layer system
3.) photoaktives Schichtsystem 1 3) photoactive layer system 1
4.) n- Transportschichtsystem 4.) n- transport layer system
5.) Kavitäts-Schichtsystem (z.B. 5.) Cavity layer system (e.g.
semitransparent und/oder  semitransparent and / or
wellenlängenabhängig und/oder  wavelength dependent and / or
polarisationssensitiv) 6.) p-Transportschichtsystem polarization-sensitive) 6.) p-transport layer system
7. ) photoaktives Schichtsystem 2 7) photoactive layer system 2
8. ) n- Transportschichtsystem 8.) n- transport layer system
9.) Elektrode 9.) electrode
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das In a further embodiment, the
erfindungsgemäße photoaktive Bauelement, als eine pin- Tandemzelle oder pin-Mehrfachzelle, wobei eine oder mehrere Transportschichten fehlen, den nachfolgenden Beispielaufbau auf : Photoactive device according to the invention, as a pin tandem cell or pin multiple cell, wherein one or more transport layers are missing, the following example construction on:
1.) Elektrode 1.) electrode
2. ) p-Transportschichtsystem 2.) p-transport layer system
3. ) photoaktives Schichtsystem 1 3) photoactive layer system 1
4. ) Kavitäts-Schichtsystem (z.B. semitransparent und/oder wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv) 4.) Cavity layer system (for example semitransparent and / or wavelength-dependent and / or polarization-sensitive)
5. ) p-Transportschichtsystem 5.) p-transport layer system
6. ) photoaktives Schichtsystem 2 6) photoactive layer system 2
7. ) n- Transportschichtsystem 7.) n- transport layer system
8. ) Elektrode 8.) electrode
Oder : Or:
1. ) Elektrode 1.) electrode
2. ) p-Transportschichtsystem 2.) p-transport layer system
3. ) photoaktives Schichtsystem 1 3) photoactive layer system 1
4. ) n- Transportschichtsystem 5. ) Kavitäts-Schichtsystem (z.B. semitransparent und/oder wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv) 4.) n- transport layer system 5.) Cavity layer system (eg semitransparent and / or wavelength-dependent and / or polarization-sensitive)
6. ) photoaktives Schichtsystem 2 6) photoactive layer system 2
7. ) n- Transportschichtsystem 7.) n- transport layer system
8.) Elektrode 8.) electrode
Oder : Or:
1. ) Elektrode 1.) electrode
2. ) p-Transportschichtsystem 2.) p-transport layer system
3. ) photoaktives Schichtsystem 1 3) photoactive layer system 1
4. ) Kavitäts-Schichtsystem (z.B. semitransparent und/oder wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv) 4.) Cavity layer system (for example semitransparent and / or wavelength-dependent and / or polarization-sensitive)
5. ) photoaktives Schichtsystem 2 5.) photoactive layer system 2
6. ) n- Transportschichtsystem 6.) n- transport layer system
7. ) Elektrode 7.) electrode
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das In a further embodiment, the
erfindungsgemäße photoaktive Bauelement, als eine pin- Tandemzelle oder pin-Mehrfachzelle, wobei sich mindestens ein Kavitäts-Schichtsystem innerhalb eines der photoaktiven Systeme befindet, den nachfolgenden Beispielaufbau auf: The photoactive component according to the invention, as a pin tandem cell or pin multiple cell, wherein at least one cavity layer system is located within one of the photoactive systems, has the following example structure:
1. ) Elektrode 1.) electrode
2. ) p-Transportschichtsystem 2.) p-transport layer system
3. ) Kombination aus photoaktives Schichtsystem 1 und Kavitäts-Schichtsystem (z.B. 3.) Combination of photoactive layer system 1 and cavity layer system (eg
semitransparent und/oder wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv)  semitransparent and / or wavelength-dependent and / or polarization-sensitive)
4. ) n- Transportschichtsystem (kann ggf. auch wegfallen) 4.) n- transport layer system (can possibly be omitted)
5. ) p-Transportschichtsystem (kann ggf. auch wegfallen) 5.) p-transport layer system (can possibly be omitted)
6. ) photoaktives Schichtsystem 2 6) photoactive layer system 2
7. ) n- Transportschichtsystem 7.) n- transport layer system
8.) Elektrode 8.) electrode
Oder : Or:
1. ) Elektrode 1.) electrode
2. ) p-Transportschichtsystem 2.) p-transport layer system
3. ) photoaktives Schichtsystem 1 3) photoactive layer system 1
4. ) n- Transportschichtsystem (kann ggf. auch wegfallen) 4.) n- transport layer system (can possibly be omitted)
5. ) p-Transportschichtsystem (kann ggf. auch 5.) p-transport layer system (may possibly also
wegfallen)  omitted)
6. ) Kombination aus photoaktives Schichtsystem 2 und Kavitäts-Schichtsystem (z.B. 6.) Combination of photoactive layer system 2 and cavity layer system (e.g.
semitransparent und/oder wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv)  semitransparent and / or wavelength-dependent and / or polarization-sensitive)
7. ) n- Transportschichtsystem 7.) n- transport layer system
8. ) Elektrode In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäße photoaktive Bauelement, als eine pin- Tandemzelle oder pin-Mehrfachzelle, wobei sich mindestens ein Kavitäts-Schichtsystem an einer der Elektroden befindet, den nachfolgenden Beispielaufbau auf: 8.) electrode In a further exemplary embodiment, the photoactive component according to the invention, as a pin tandem cell or pin multiple cell, wherein at least one cavity layer system is located on one of the electrodes, has the following example structure:
1. ) Elektrode 1.) electrode
2. ) Kavitäts-Schichtsystem (z.B. semitransparent und/oder wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv) 2.) Cavity layer system (for example semitransparent and / or wavelength-dependent and / or polarization-sensitive)
3. ) p-Transportschichtsystem (kann ggf. auch 3.) p-transport layer system (may possibly also
wegfallen)  omitted)
4. ) photoaktives Schichtsystem 1 4.) Photoactive Layer System 1
5. ) n- Transportschichtsystem 5.) n- transport layer system
6. ) p-Transportschichtsystem 6.) p-transport layer system
7. ) photoaktives Schichtsystem 2 7) photoactive layer system 2
8. ) n- Transportschichtsystem 8.) n- transport layer system
9. ) Elektrode 9.) electrode
oder : or:
1. ) Elektrode 1.) electrode
2. ) p-Transportschichtsystem 2.) p-transport layer system
3. ) photoaktives Schichtsystem 1 3) photoactive layer system 1
4. ) n- Transportschichtsystem 4.) n- transport layer system
5. ) p-Transportschichtsystem 5.) p-transport layer system
6. ) photoaktives Schichtsystem 2 7. ) n- Transportschichtsystem (kann ggf. auch 6) photoactive layer system 2 7.) n- transport layer system (may possibly also
wegfallen)  omitted)
8. ) Kavitäts-Schichtsystem (z.B. semitransparent und/oder wellenlängenabhängig und/oder polarisationssensitiv) 8.) Cavity layer system (for example semitransparent and / or wavelength-dependent and / or polarization-sensitive)
9. ) Elektrode 9.) electrode
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das In a further embodiment, the
erfindungsgemäße photoaktive Bauelement den nachfolgenden Beispielaufbau auf: The photoactive component according to the invention has the following example structure:
1.) Elektrode (ITO) 1.) Electrode (ITO)
2. ) P- oder n-Transportschichtsystem 2.) P or n transport layer system
3. ) Fulleren-Schicht (C6o) 3.) Fullerene layer (C 6 o)
4. ) photoaktives Schichtsystem 1 (vorwiegend im kurzwelligen Spektralbereich absorbierend) 4.) photoactive layer system 1 (absorbing predominantly in the short-wave spectral range)
5. ) n- oder p-Transportschichtsystem 5.) n or p transport layer system
6. ) Kavitäts-Schichtsystem (Ag) 6.) Cavity Layer System (Ag)
7. ) p-oder n-Transportschichtsystem 7.) p or n transport layer system
8. ) photoaktives Schichtsystem 2 (vorwiegend im langwelligen Spektralbereich absorbierend) 8.) photoactive layer system 2 (absorbing predominantly in the long-wave spectral range)
9. ) n- oder p-Transportschichtsystem 9.) n or p transport layer system
10. ) Elektrode (AI) 10.) electrode (AI)
Ausgehend vom vorbeschriebenen Bauelement wurden Starting from the above-described device
Simulationen durchgeführt, um die durch die beiden Subzellen generierte Gesamtstrommenge zu berechnen. Dabei wurden die Schichtdicken der photoaktiven Schichtsysteme und der Simulations performed to calculate the total amount of current generated by the two subcells. The were Layer thicknesses of the photoactive layer systems and the
Kavitätsschicht konstant belassen und die Schichtdicken der Transportsysteme variiert. Die Berechnung der absorbierten Photonen in jeder Schicht erfolgte nach dem Transfer-Matrix- Formalismus, welcher zur Berechnung der Ausbreitung der einfallenden Lichtwellen in Mehrschichtmedien mit Cavity layer remain constant and the layer thicknesses of the transport systems varies. The calculation of the absorbed photons in each layer was carried out according to the transfer matrix formalism, which is used to calculate the propagation of the incident light waves in multilayer media
unterschiedlichen Absorptions- und Reflektionseigenschaften angewandt wird. different absorption and reflection properties is applied.
In der Fig. 14 ist beispielhaft das Ergebnis einer In Fig. 14 is an example of the result of a
Simulation dargestellt. Hierbei wird der Gesamtstrom durch den geringeren Strom beider Subzellen limitiert. Der Fig.14 kann dabei entnommen werden, dass ohne Kavitätsschicht in einem Vergleichsbauelement, welches den vorbeschriebenen Aufbau mit Ausnahme der Kavitätsschicht aufweist, ein maximaler Strom von 2,89 mA/cm2 erzielt wird. Simulation shown. In this case, the total current is limited by the lower current of both subcells. It can be seen from FIG. 14 that a maximum current of 2.89 mA / cm 2 is achieved without a cavity layer in a comparison component which has the above-described construction, with the exception of the cavity layer.
In einem Bauelement mit Kavitätsschicht kann dagegen ein maximaler Strom von 3,48 mA/cm2 erzeugt werden. Der Zugewinn in der Gesamtstrommenge drückt sich direkt in einem Zugewinn in Effizienz aus, da Füllfaktor und Voc von Variation der Transportschichten unbeeinflusst sind. In contrast, in a device with a cavity layer, a maximum current of 3.48 mA / cm 2 can be generated. The gain in the total amount of flow is directly reflected in an increase in efficiency, as fill factor and Voc are unaffected by variation in transport layers.
In Fig. 15 sind die Meßergebnisse eines vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Bauelements mit einer 6 nm Kavitätsschicht aus Silber (Ag) dargestellt. Der maximale Strom (Jsc) beträgt hierbei 3,64 mA/cm2, die LeerlaufSpannung (Voc) und der Füllfaktor (FF) sind ebenfalls dem Diagramm der Fig. 15 zu entnehmen. Bezugszeichenliste Ladungsträgertransportschicht 1 FIG. 15 shows the measurement results of a previously described device according to the invention with a 6 nm cavity layer of silver (Ag). The maximum current (Jsc) is 3.64 mA / cm 2 , the no-load voltage (Voc) and the fill factor (FF) are also shown in the diagram of FIG. 15. Charge carrier transport layer 1
aktive Schicht active layer
Ladungsträgertransportschicht 2 Charge carrier transport layer 2
Kavitätsschichtsystem Kavitätsschichtsystem
Substrat  substratum
Elektrode; z.B. ITO oder Metall (10 - 200nm) HTL oder ETL-Schichtsystem (10 - 200nm) Absorbermischschicht 1 (10 - 200nm)  Electrode; e.g. ITO or metal (10 - 200nm) HTL or ETL coating system (10 - 200nm) absorber mixing layer 1 (10 - 200nm)
Absorbermischschicht 2 (10 - 200nm)  Absorber mixture layer 2 (10 - 200nm)
HTL oder ETL-Schichtsystem (10 - 200nm) Elektrode; z.B. ITO oder Metall (10 - 200nm)  HTL or ETL coating system (10 - 200nm) electrode; e.g. ITO or metal (10 - 200nm)

Claims

Patentansprüche claims
Photoaktives Bauelement mit organischen Schichten, bestehend aus einer Tandem- oder Mehrfachzelle, mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode, dadurch Photoactive component with organic layers, consisting of a tandem or multiple cell, with an electrode and a counter electrode, thereby
gekennzeichnet, dass innerhalb zumindest einer Teilzelle oder zumindest zwischen zwei benachbarten Teilzellen zumindest ein Kavitäts-Schichtsystem angeordnet ist, dass die optische Feldverteilung innerhalb des Bauelementes verändert . in that at least one cavity layer system is arranged within at least one subcell or at least between two adjacent subcells, which changes the optical field distribution within the component.
Photoaktives Bauelement nach Anspruch 1 dadurch Photoactive component according to claim 1 characterized
gekennzeichnet, dass mindestens ein Kavitäts-Schichtsystem wellenlängenabhängig ist. characterized in that at least one cavity layer system is wavelength-dependent.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kavitäts- Schichtsystem teiltransparent ist oder für Licht einer bestimmten Polarisationsart transparent ist, während dieses Kavitäts-Schichtsystem Licht einer anderen Photoactive component according to one of claims 1 to 2, characterized in that at least one cavity layer system is partially transparent or transparent to light of a certain polarization, while this cavity layer system light another
Polarisationsart zumindest teilweise reflektiert. Polarization at least partially reflected.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kavitäts- Schichtsystem zumindest auf einem Teil der Photoactive component according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one cavity layer system at least on a part of
Bauelementfläche vorhanden ist. Component surface is present.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei zumindest einem Kavitäts-Schichtsystem um ein Metallschichtsystem handelt . Photoactive component according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one cavity layer system is a metal layer system acts.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kavitäts- Schichtsystem von den photoaktiven Schichtsystemen durch mindestens eine Transportschicht getrennt ist. Photoactive component according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one cavity layer system is separated from the photoactive layer systems by at least one transport layer.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kavitäts- Schichtsystem im direkten Kontakt mit einem photoaktiven Schichtsystem ist oder es sich sogar ganz oder teilweise innerhalb eines photoaktiven Schichtsystems befindet. Photoactive component according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one cavity layer system is in direct contact with a photoactive layer system or it is even wholly or partially within a photoactive layer system.
8. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mehreren oder auch allen Teilzellen des Bauelementes Kavitäts- Schichtsysteme angeordnet sind. 8. Photoactive component according to one of claims 1 to 7, characterized in that arranged between several or all sub-cells of the device cavity layer systems.
9. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kavitäts-9. Photoactive component according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cavity
Schichtsysteme nur durch die Dicken der verwendeten Materialien unterscheiden. Layer systems differ only by the thicknesses of the materials used.
0. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis0. Photoactive component according to one of claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr der 9, characterized in that two or more of the
Kavitäts-Schichtsysteme zumindest teilweise aus  Cavity layer systems at least partially
verschiedenen Materialien bestehen oder alle Kavitäts- Schichtsysteme paarweise aus verschiedenen Materialen bestehen .  consist of different materials or all Kavitäts- layer systems in pairs consist of different materials.
1. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis1. Photoactive component according to one of claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kavitäts- Schichtsystem aus einem Material oder einer Kombination von zweien oder mehreren der Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metall; einem dotierten, teilweise dotierten oder undotierten 10, characterized in that at least one cavity layer system of a material or a combination two or more of the materials selected from the group consisting of a metal; a doped, partially doped or undoped
Metalloxidschichtsystem; einem dotierten, teilweise dotierten oder undotierten organischen Schichtsystem;  Metalloxidschichtsystem; a doped, partially doped or undoped organic layer system;
einem dotierten, teilweise dotierten oder undotierten organischen chiralen Schichtsystem; einem dotierten, teilweise dotierten oder undotierten fluoreszierenden Schichtsystem; einem dotierten, teilweise dotierten oder undotierten Schichtsystem aus Graphit, Kohlenstoff- Nanoröhrchen und/oder Graphenen; Metamaterial besteht.  a doped, partially doped or undoped organic chiral layer system; a doped, partially doped or undoped fluorescent layer system; a doped, partially doped or undoped layer system of graphite, carbon nanotubes and / or graphenes; Metamaterial exists.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Oberflächen derPhotoactive component according to one of claims 1 to 11, characterized in that on the surfaces of the
Kavitäts-Schichtsysteme ein organisches oder anorganisches Isolatormaterial angeordnet ist, wobei das Cavity layer systems an organic or inorganic insulator material is arranged, wherein the
Isolatormaterial vorzugswei ;e transparent ausgestaltet ist .  Insulator material vorzugswei; e designed to be transparent.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bi£ 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kavitäts- Schichtsystem aus einer Struktur ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Gitter, Stäben, Streifen, Kreisen, Dreiecken, Vielecken, karoförmigen Flächen, Bananen oder anderen geometrischen Strukturen oder A photoactive device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that at least one cavity layer system of a structure selected from a group consisting of a grid, rods, strips, circles, triangles, polygons, karoförmigen surfaces, bananas or other geometric structures or
Kombinationen aus diesen besteht.  Combinations of these consists.
Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kavitäts- Schichtsystem aus einem Material oder einem Materialsystem mit einer hohen Dielektrizitätskonstante oder einem Photoactive component according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one cavity layer system made of a material or a material system with a high dielectric constant or a
Metamaterial besteht.  Metamaterial exists.
15. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement noch eine oder zwei transparente oder teiltransparente Elektroden enthält oder das Bauelement semitransparent ist. 15. Photoactive component according to one of claims 1 to 14, characterized in that the device still contains one or two transparent or partially transparent electrodes or the device is semitransparent.
16. Organisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis16. Organic component according to one of claims 1 to
15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem 15, characterized in that it is in the
Bauelement um eine pin-Tandemzelle oder pin-Mehrfachzelle (bzw. nip- Tandemzelle bzw. nip-Mehrfachzelle) handelt.  Component to a pin tandem cell or pin multiple cell (or nip tandem cell or nip-multiple cell) is.
17. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis17. Photoactive component according to one of claims 1 to
16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement eine Strukturierung aufweist. 16, characterized in that the component has a structuring.
18. Verwendung eines photoaktiven Bauelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 auf ebenen, gekrümmten oder flexiblen Trägerflächen. 18. Use of a photoactive component according to one of claims 1 to 17 on flat, curved or flexible support surfaces.
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