专利名称：包括在空间中具有垂直偏集的电活性层的有机异质结太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及本体(bulk)异质结有机太阳能电池。
背景技术：
有机电子器件例如有机晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(0PV或有机光伏电池)的开发处于工业化或未工业化阶段。然而，活性材料以及器件结构仍然处于发展过程中，以符合允许拓宽这些技术的 应用领域的性能和寿命标准。特别地，希望设法改善当前器件的输出和稳定性。在一些情况下，有机电子器件的核心(core)包括电活性层，所述电活性层也称为活性层并且使用包含分别为η-型(电子受体)和P-型(电子给体)的至少两种半导体材料的混合物通过湿法形成。对于体相(volume)异质结有机太阳能电池(也称为“本体异质结OPV器件”)、发光二极管和双极性(ambipolar)有机晶体管，情况尤其如此。然而，活性层内η-型和ρ-型半导体材料的组织状态(organization)(其对应于活性层的形态)对于该电子器件的准确(proper)运行是最重要的。特别地，在本体异质结有机太阳能电池的情况下，形成电活性层的混合物的形态对于获得良好的电荷转移和输运以及因此高的转换效率是最重要的。作为例子，根据现有技术的具有标准结构的本体异质结有机太阳能电池示于图I中。该电池由相继包括如下的多层叠层(stack)制成一基底1，其由例如玻璃或塑料制成，—第一电极2，其例如为由氧化铟锡(ITO)制成的薄层，一空穴注入层3，其例如由聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)(称为PEDOT: PSS)制成，-电活性层4，其通过将P-型和η-型半导体有机材料混合(例如通过将Ρ3ΗΤ(聚(3-己基噻吩))和PCBM([6，6]_苯基-C61-丁酸甲酯)混合)而得到并且包括相反的面4a 和 4b—和由导电材料例如薄的钙/铝双层制成的第二电极5。在该实施方式中，第一电极2和第二电极5分别形成阳极和阴极。在文献中报导了多种因素作为影响活性层4的形态的参数。这些参数通常与制造有机太阳能电池的方法有关，并且特别地与用于形成活性层4的初始溶液的性质和性能，以及与在活性层4的形成中起作用的动力学参数和与沉积技术有关。必须控制所有这些参数以获得最佳的形态，并且更特别地是，对于η-型半导体材料，与阴极的最大可能的接触表面以及对于P-型半导体材料，与阳极的最大可能的接触表面，以在各电极处获得良好的电荷提取(chargeextraction)。因此，如在Svetlana S. van Bavel 等的论文 “Three-DimensionalNanoscaleOrganization of Bulk Heterojunction Polymer Solar Cells，，(Nano Letters2009, Vo. 9, No 2,507-513)中所报导的，具有标准结构的本体异质结有机光伏电池中的活性层理想地是包括由η-型半导体材料制成的网络和由P-型半导体材料制成的网络，并且在活性层的整个厚度中对于各P-型或η-型半导体材料具有各自的相反的浓度梯度。这样的混合物形态对应于P-型和η-型半导体材料的垂直偏集(vertical segregation)。在上述论文中，对于具有标准结构的异质结有机太阳能电池，Svetlana S. vanBavel等通过将制造过程期间的某些条件改变，并且特别地通过进行热退火或者溶剂辅助退火而观察到这样的垂直偏集。电池由包含以1:1的重量比和20mg/ml的总浓度溶解于ODCB (邻二氯苯)中的P3HT和PCBM的混合物制成。将该混合物通过以500rpm的速度旋涂而沉积在被ITO层2和具有70nm厚度的PED0T:PSS层3覆盖的玻璃基底I上。对于已经经历了在130°C的热退火工艺20分钟或者溶剂辅助退火工艺3小时的电池，通过电子断层成像法(tomography),观察到活性层4的形态的改善。为了说明的目的，图I中所示并且与Svetlana S. van Bavel等的论文中所述实施方式对应的活性层4呈现出在ρ-型半导体材料与η-型半导体材料之间的垂直偏集。这样的垂直偏集更特别地在图I中通过从活性层4的面4b直到相反面4a的从黑色到亮灰色·的渐变(progressive)层次(灰度,gradation)表示。这样的层次由此说明从活性层4的面4a到面4b分别降低和增加的P-型半导体材料(例如P3HT)的浓度和η-型半导体材料(PCBM)的浓度。另外，在论文“Morphology Control in Solution-ProcessedBulkHeterojunction Solar Cell Mixtures”(Adv. Funct. Mater, 2009,19, 3028-3026)中，Adam J.Moul6等对最近这些年开发的用于对在具有标准结构的本体异质结电池中形成活性层的聚合物/富勒烯混合物的形态进行控制并且因此用于获得改进的效率的技术进行了详细讨论。特别地，它们提及了实现聚合物纳米颗粒的悬浮液的技术。作为例子，在 Solenn Berson 等的论文 “Poly (3-hexylthiophene) fibers for PhotovoltaicApplications”(Adv. Funct. Mater 2007,17,1377-1384)中报导了这样的技术。AdamJ.Moul6等还提及了使用溶剂混合物或者将添加剂加入到溶剂中。作为例子，在论文“Processing Additives for Improved efficiency from Bulk HeterojunctionSolarCells”(J. Am. Chem.S0C. 2008，130，3619-3623)中，Jae Kwan Lee 等研究了容许在1，8-二(R)辛烷的类别中选择如下添加剂的标准所述添加剂加入到初始溶液中用于控制活性层在PCPDTBT ([2，6-(4，4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2, 1-b ；3,4-b/ ] 二噻吩-交替_4，7-(2, I, 3-苯并噻二唑)])方面和在C71-PCBM方面的形态。另外，存在具有与如图I中所示标准结构不同的结构的本体异质结电池。这样的电池被称为具有倒置(inverted)结构的本体异质结电池。它们例如报导在Li-Min Chen 等的论文 “Recent Progress in Polymer Solar Cells!Manipulation ofpolymer:Fullerene Morphology and the Formation of efficientInverted PolymerSolar Cells”(Adv. Mater 2009，21，1-16)的第二部分中。与具有标准结构的本体异质结电池相比，它们特征在于一标准结构的阴极(图I中的标记5)被PED0T:PSS或者具有高功函的过渡金属氧化物层(例如V2O5或MoO3)代替，并且被由稳定金属例如金或银制成的电极覆盖一和在所述标准结构中的设置在ITO层(图I中的标记2)与活性层(图I中的标记4)之间的PEDOT:PSS层(图I上的标记3)被另一功能性缓冲层(例如，由具有低功函的化合物构成)代替。这样的缓冲层允许电子的收集，使得其在所述倒置结构中起到阴极的作用。因此，由于本体异质结电池的极性通过具有不同功函的功能层的相对位置来控制，因此与导电电极无关，具有倒置结构的电池的极性相对于具有标准结构的电池倒置(颠倒)。目前，具有倒置结构的本体异质结电池具有低于具有标准结构的本体异质结电池的性能，因为其制造方法仍没有最优化。实际上，根据本体异质结电池的标准或倒置结构，用于各种薄层的堆叠工艺不同。此外，由于具有倒置结构的本体异质结电池不太有效(lesspowerful)，因此据我们所知，对于促进在具有倒置结构的本体异质结电池的活性层中的垂直偏集尚未进行研究。文献US2008/142079描述了一种光伏电池,其包括第一电极，第二电极，设置在所述第一电极与第二电极之间的光活性层，和设置在所述第一和第二电极的至少一个与所 述光活性层之间的极性有机层。根据文献US2008/142079，极性有机层的存在将允许显著提高电池的光电流密度。
发明内容
本发明的目的是提出其性能相对于根据现有技术的本体异质结有机太阳能电池改善的本体异质结有机太阳能电池。根据本发明，该目的通过所附权利要求实现。
由作为非限制性实例给出并且示于附图中的本发明具体实施方式
的以下描述，其它优点和特征将更清楚地出现，其中一图I表示根据现有技术的具有标准结构的本体异质结有机太阳能电池。一图2表示根据本发明的具有倒置结构的本体异质结有机太阳能电池的一个具体实施方式
。一图3说明根据图2的电池的一个替代实施方式。—图4表示对于如下四种有机太阳能电池，作为时间函数的转换效率η(以％计)的演变两种根据本发明的电池，其各自包括含有P4VP和PCBM的附加层(电池Al和BI)；和两种根据现有技术的电池(电池Cl和Dl)。一图5表示对于如下六种有机太阳能电池，作为时间函数的转换效率η (以％计)的演变五种根据本发明的电池，其各自包括含有P4VP和ZnO的附加层(电池Α1-Ε1);和一种根据现有技术的电池(电池Fl)。
具体实施例方式本体异质结有机太阳能电池的电活性层与附加层结合，以促进所述电活性层中存在的P-型有机半导体材料与n-型碳质半导体材料之间的垂直偏集。所述活性层中包含的n-型碳质半导体材料有利地选自
一富勒烯，例如富勒烯C60、富勒烯C70、富勒烯C80或富勒烯C84，一碳半导体纳米管，一石墨烯和纳米石墨烯，一和它们的可溶性衍生物，例如[6，6]-苯基461-丁酸甲酯(也称为PCBM或PC61BM)、[6，6]-苯基-C71- 丁酸甲酯或PC71BM、噻吩-C61- 丁酸甲酯、富勒烯C60或C70的多加成化合物(multi-adduct)、或者官能化碳纳米管。所述活性层中包含的P-型半导体有机材料选自包含噻吩、咔唑、苯并噻二唑、环戍二烯并二噻吩(cyclopentadithiophene)、二酮基批咯并批咯的聚合物或共聚物。例如，其包括聚(3-己基噻吩)(也称为P3HT)。更特别地，所述附加层包含特别地出于其与所述电活性层中存在的η-型半导
体碳质材料形成非共价相互作用的能力而选择的化合物。所述附加层也可以称为“亲碳(carbophilic)层”,因为其表现出与所述电活性层中存在的η-型碳质半导体材料的碳一定的亲合性。此外，所述附加层与所述电活性层直接接触。因此，在所述电活性层与所述附加层之间不设置中间层。对于上述η-型半导体碳质材料,与所述η-型半导体碳质材料形成非共价相互作用并且存在于所述附加层中的化合物更特别地是选自以下的聚合物一氟化聚合物，其例如选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯和全氟乙烯基醚的共聚物。一和具有包含至少一个含氮的芳族基团的侧链的聚合物，所述含氮的芳族基团有利地选自吡啶、嘧啶、吡嗪、哒嗪和三嗪。该化合物可以例如为选自如下的聚合物聚乙烯基嘧啶、聚乙烯基吡嗪、聚乙烯基哒嗪、聚(2-乙烯基吡啶)和聚(4-乙烯基吡啶)(也称为P4VP)。另外，除了包含与所述电活性层中包含的η-型半导体碳质材料形成非共价相互作用的化合物之外，设置在本体异质结有机太阳能电池中的所述附加层还包含η-型半导体材料。特别地，所述附加层中包含的η-型半导体材料可以是充当掺杂剂的η-型半导体要素，例如PCBM。其也可以是η-型无机半导体材料，例如ZnO或TiOx。在该后一情况下，所述附加层可以充当直接设置在阴极与电活性层之间的电子注入层。因此，将这样的附加层与本体异质结有机太阳能电池的电活性层结合允许促进在所述电活性层中存在的P-型有机半导体材料与η-型碳质半导体材料之间的垂直偏集。当制造本体异质结有机太阳能电池时，这样的结合有利地对应于电活性层与所述附加层的直接接触。因此，在直接于先前形成的附加层上通过湿法由包含η-型和ρ-型半导体材料的均匀混合物形成活性层期间，更特别地促进并且获得了垂直偏集。特别地，可通过沉积包含分别为P-型和η-型的半导体材料的液体混合物的各种方法在所述附加层上形成所述电活性层，所述方法例如旋涂、涂覆、或印刷方法例如喷墨印刷、丝网印刷、照相制版法(heliography)印刷的技术…。然后其可经历热处理步骤以进一步改善垂直偏集。所述热处理例如在50°C _180°C进行长度I分钟-30分钟的时间。此外，在所述活性层之前形成的所述附加层也可以通过沉积包含用于与所述η-型半导体碳质材料形成非共价相互作用的化合物的溶液的各种方法实施。特别地，将这样的化合物与在所述附加层的组成中使用的η-型半导体材料一起溶解。当所述η-型半导体材料是所述附加层的掺杂要素时，该附加层有利地具有低于5nm的厚度。否则，所述附加层有利地具有5nm-50nm的厚度。此外，根据其性质，所述化合物也可以为液体或粉末形式。另外，在载体上沉积用于形成所述附加层的溶液的技术可以是与用于形成所述电活性层的那些技术相同的技术(旋涂、涂覆、喷墨印刷、丝网印刷或照相制版法印刷)。最后，一旦形成所述附加层并且在沉积所述电活性层之前，在一些情况下可以使所述附加层经历25°C _450°C的热退火。其上沉积所述附加层的载体取决于希望制造的本体异质结有机太阳能电池的类型。特别地，所述附加层可以直接沉积在有机太阳能电池的两电极之一(特别是阴极)上，或者当然可以直接沉积在与所述电极接触的中间薄层上。所述中间层更特别地由η-型半导体材料形成。作为例子，所述附加层形成于其上的载体可以是，例如，由以下形成的多层叠层由玻璃或塑料制成的基底，形成电极(并且更特别地形成阴极)的由导电材料制成的薄层，和可能地，中间薄层。因此，在所述附加层上形成所述活性层期间，在用于形成所述活性层的溶液中存在的η-型碳质半导体材料自发地被所述溶液与所述附加层之间的界面吸引，而ρ-型半导体材料趋于以相反方向移动。因此，在预先形成的附加层上形成所述电活性层期间，将自发并且自然地干扰(disturb)所述电活性层中的η-型半导体碳质材料和ρ-型半导体有机材料的各自分布。特别地，所述附加层的存在将允许获得一在所述电活性层中从所述活性层的与所述附加层接触的面到所述活性层的相反面渐减地变化的η-型半导体碳质材料的浓度，一和在所述电活性层中从所述活性层的与所述附加层接触的面到所述活性层的相反面渐增地变化的P-型半导体有机材料的浓度。更特别地，关于所述电活性层的与所述附加层直接接触的面，相对于所述电活性层的总重量，η-型半导体碳质材料的比例高于50重量％。相反，关于所述活性层的相反面，相对于所述电活性层的总重量，P-型半导体有机材料的比例高于50重量％。对于本体异质结有机太阳能电池，这样的配置(arrangement)特别有利。实际上，在本体异质结有机太阳能电池的活性层中实现这样的垂直偏集特别地确保了电池性能的改进，并且更特别地确保了实现良好的转换效率。转换效率更特别地由H表示并且通过下式确定n (V0C*JSC*ff)/P，其中Voc对应于开路电压，Jsc对应于短路电流密度，FF是电池的形状因子(form factor)和P是入射功率。一般而言，其在具有IOOmW. cm_2入射功率的照明(照度，illumination) AM I. 5下测量,并且表示为百分比。特别地，所述附加层的插入允许支持这样的形态根据该形态，η-型和ρ-型半导体材料分别与分别设置在阴极侧和阳极侧的层具有大的接触面。作为例子，具有倒置结构的本体异质结有机太阳能电池的第一具体实施方式
示于图2中。特别地，电池包括由以下形成的多层叠层一基底1，其例如由玻璃制成，—由导电材料例如氧化铟锡(ITO)制成并且形成第一电极的薄层2，一由η-型半导体材料制成并且形成电子注入层的中间薄层6，所述η-型半导体材料由例如锌氧化物(ZnOx)或钛氧化物(TiOx)制成，-附加层7，其例如由通过PCBM掺杂的P4VP(或聚(4-乙烯基吡啶))(下文中表示为P4VP+PCBM)制成，一电活性层4，其例如由P3HT和PCBM的混合物(下文表示为P3HT:PCBM)制成，-由P-型半导体材料制成并且形成空穴注入层的薄层3，所述ρ-型半导体材料例如聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)聚(苯乙烯-磺酸)(称为PEDOT: PS)或NiOx或CuOx，一和由导电材料例如银制成并且形成由导电材料制成的第二电极的薄层5。在该具体实施方式
中，第一电极2和第二电极5分别形成电池的阴极和阳极。
根据图2的具有特定倒置结构的本体异质结有机太阳能电池可以例如根据包括以下相继步骤的制造方法获得一步骤I :由前体溶液通过旋涂沉积而在覆盖玻璃基底I的薄ITO层2上形成由例如ZnO制成的中间薄层6。所述沉积以IOOOrpm的速度进行60s,然后以2000rpm速度进行30s。此外，所述沉积在空气下进行并且得到的中间薄层6的厚度约为15nm。所述沉积之后是通过热板在150°C温度下进行Ih的退火过程中的干燥阶段。—步骤2:—旦中间薄层6干燥，则通过以5000rpm的速度旋涂25s、然后以4000rpm的速度旋涂25s将包含P4VP+PCBM的混合物的溶液(在异丙醇中lg/L的P4VP，并且PCBM相对于P4VP重量的比例为10w%)沉积在中间薄层6上。所述沉积之后是通过热板在150°C温度下进行15分钟的退火过程中的干燥阶段。附加层7具有低于5nm的厚度。—步骤3 :通过以约1500rpm的速度40s、然后以2000rpm的速度35s旋涂沉积P3HT:PCBM的组合物，在附加层7上进行电活性层4的沉积。得到的活性层4的厚度为200-250nm，并且P3HT与PCBM之间的重量比为1:1。一步骤4 :通过以2000rpm的速度25s、然后以3000rpm的速度25s旋涂而在活性
层4上沉积空穴注入层3。空穴注入层3具有约50nm的厚度。然后将由此得到的叠层放置在手套箱中，以在其中在150°C进行退火工艺15分钟。-步骤5:然后通过真空蒸发而沉积例如由银制成并且具有IOOnm厚度的薄层5。在该实施方式中，附加层7形成于由η-型半导体材料制成的中间薄层6上，所述中间薄层6设置在形成具有倒置结构的本体异质结电池的第一电极(阴极)的由导电材料制成的薄层2上。然而在一些实施方式中，附加层7可以形成并且因此直接设置在形成第一电极并且更特别地形成电池阴极的、由导电材料制成的薄层2上。特别地，在图3中所示的替代实施方式中，情况如此。在该情况下，除了与存在于活性层4中的η-型半导体碳质材料形成非共价相互作用的化合物(例如P4VP或P4VP+PCBM)之外，附加层7还有利地包含η-型无机半导体材料例如锌氧化物或钛氧化物，使得其然后也可以充当电子注入层。作为例子，根据图2的本体异质结有机太阳能电池可以特别地通过如下获得将包含η-型半导体材料(例如ZnO)和促进与活性层4中存在的η-型半导体材料的非共价相互作用的化合物(例如P4VP)的前体溶液直接旋涂沉积在覆盖基底I (由例如玻璃制成)的ITO电极2上。特别地，为了获得包含ZnO和5w%P4VP的附加层7，前体溶液可以通过如下而得到将ImL在异丙醇中制备的lg/L P4VP的第一溶液和Iml在醇溶液(例如2-甲氧基乙醇/乙醇胺)中以20g/L制备的包含锌前体的第二溶液混合并且搅拌2天。此外，前体溶液的旋涂沉积有利地在空气下以IOOOrpm的速度进行60s，然后以2000rpm的速度进行30s，以获得约15nm的厚度。然后通过热板将附加层7在150°C的温度下干燥lh。由于后面的步骤允许形成活性层4，空穴注入层3和第二电极5可与对于根据图2的电池进行的那些相同。制造根据上述实施方式得到并且示于图2和3中的若干系列的光伏电池，以从光伏转换效率和时间稳定性两方面度量它们的性能。使用由P4VP制成并且掺杂有10%PCBM的附加层，对于电活性层4中所包含的混合物P3HT:PCBM的各种重量比例，实施一组(下文中由组I表示)两个电池(电池Al和BI)并且进行测试。还实施没有附加层并且在P3HT:PCBM之间分别具有1:1和1:0. 6的重量比例的两种电池(电池Cl和Dl)，并且在与组I的电池相同的条件下测试。更特别地，下表I示出了上述电池的技术特征
测试的太阳能电池附加层重量比例·__P3HT:PCBM
组 IAlP4VP+PCBM1:0.6
BI — P4VP+PCBM1:1
_0(对照)__无— 1:0.6 —
Di (对照)E !表I一旦制得，将所有这些电池放入处于受控气氛下的手套箱中以在连续照明(illumination)下测试。特别地，当使它们经历在1000W. πΓ2的功率下的照明AMl. 5时，在由KeithleyInstruments Sarl以型号SMU 2400销售的电流-电压测量设备上记录这些电池的电流-电压特性(I (V))。对于表I的各电池(电池A1-D1),图4中报导了在照明AMl. 5下作为暴露时间的函数的转换效率n的演变。进行的测试使得能够表明，在暴露时间期间，在使用由P4VP+PCBM制成的附加层的情况下得到的效率值(曲线Al和BI)高于没有附加层的情况下得到的效率值(曲线Cl和Dl)。对于电活性层4中I: I的P3HT:PCBM重量比例，效率甚至高于对照电池。然而，该比例对于电池的老化(ageing)稳定性(效率的良好时间稳定性)是特别有意义的。此外，这些效率值就时间而言保持稳定。因此，对于包含I: I重量比例的P3HT: PCBM混合物的活性层,作为引入到附加层中的PCBM百分比的函数，研究t=0处的转换效率的变化。结果报导在下表2中。
W加层中的转换效率 %PCBM__52.74%
_|0__3.30%
~152.84%
203.21%
表 2因此，就用于活性层的1:1重量比例的P3HT:PCBM混合物而言，附加层中约10%PCBM的浓度使得能够获得最佳转换效率，同时保持良好的时间稳定性。 另外，对于包含具有I: I重量比例的P3HT: PCBM混合物的活性层，根据图3中所示实施方式的一组(下文中由组2表示)本体异质结有机太阳能电池根据步骤I实施，其中，在由ZnO和P4VP制成的附加层中，相对于溶液中ZnO前体的重量，P4VP的百分比从2. 5w%到10w%P4VP变化(电池A2-E2)。此外，为了比较的目的，在相同的条件下实施包括设置在阴极与活性层之间的仅一个ZnO层的电池(电池F2)作为组3的电池。因此，该电池F2对应于其中附加层7不含P4VP的根据图3的电池。用连续照明在与组I相同的条件下测试电池A2-F2，并且对于各电池A2-F2，在图5中报导作为暴露时间的函数的转换效率Π(以％计)的演变。此外，在下表3中报导了电池Α2-Ε2的初始光伏转换效率(t=0处)以及各电池的技术特征
权利要求
1.本体异质结有机太阳能电池，包括 一第一和第二电极(2，5), 一电活性层(4)，其设置在所述第一和第二电极(2，5)之间并且包含P-型半导体有机材料和η-型半导体碳质材料， 一附加层(7)，其设置在所述第一电极与所述电活性层(4)之间，与所述电活性层(4)直接接触， 所述本体异质结有机太阳能电池特征在于，所述附加层(7)包含η-型半导体材料，以及与所述电活性层(4)中包含的所述η-型半导体碳质材料形成非共价相互作用的化合物。
2.根据权利要求I的电池，特征在于，在所述电活性层(4)中，从所述电活性层(4)的与所述附加层(7)接触的第一面(4a)到所述电活性层(4)的与所述第一面(4a)相反的第二面(4b)，所述η-型半导体碳质材料的浓度渐减地变化。
3.根据权利要求2的电池，特征在于，在所述电活性层(4)中，从所述电活性层(4)的与所述附加层(7)接触的第一面(4a)到所述电活性层(4)的与所述第一面(4a)相反的第二面(4b)，所述P-型半导体有机材料的浓度渐增地变化。
4.根据权利要求1-3任一项的电池，特征在于，所述电活性层(4)中包含的所述η-型半导体碳质材料选自富勒烯、碳纳米管、石墨烯和纳米石墨烯、以及它们的可溶性衍生物。
5.根据权利要求4的电池，特征在于，所述电活性层(4)中包含的所述η-型半导体碳质材料是PCBM。
6.根据权利要求4和5任一项的电池，特征在于，与所述电活性层(4)中存在的η-型半导体碳质材料形成非共价相互作用的所述化合物是选自以下的聚合物氟化聚合物和具有包含至少一个含氮的芳族基团的侧链的聚合物。
7.根据权利要求6的电池，特征在于，所述含氮的芳族基团选自吡啶、嘧啶、吡嗪、哒嗪和三嗪。
8.根据权利要求7的电池，特征在于，所述化合物是选自以下的聚合物聚乙烯基嘧啶、聚乙烯基吡嗪、聚乙烯基哒嗪、聚(2-乙烯基吡啶)和聚(4-乙烯基吡啶)。
9.根据权利要求6的电池，特征在于，所述化合物是选自如下的氟化聚合物聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯和全氟乙烯基醚的共聚物。
10.根据权利要求1-9任一项的电池，特征在于，所述电活性层(4)中包含的所述P-型半导体有机材料选自包含噻吩、咔唑、苯并噻二唑、环戊二烯并二噻吩和二酮基吡咯并吡咯的聚合物或共聚物。
11.根据权利要求10的电池，特征在于，所述电活性层(4)中包含的所述P-型半导体有机材料是Ρ3ΗΤ。
12.根据权利要求1-11任一项的电池，特征在于，所述附加层(7)与所述第一电极(2)直接接触。
13.根据权利要求12的电池，特征在于，所述附加层(7)中包含的所述化合物是聚(4-乙烯基吡啶)并且所述附加层(7)中包含的所述η-型半导体材料选自锌氧化物和钛氧化物。
14.根据权利要求1-11任一项的电池，特征在于，在所述附加层(7)与所述第一电极(2)之间设置由η-型半导体材料制成的中间薄层。
15.根据权利要求14的电池，特征在于，所述附加层(7)中包含的所述化合物是聚(4-乙烯基吡啶)并且所述附加层(7)中包含的所述η-型半导体材料是PCBM。
全文摘要
有机异质结太阳能电池的电活性层(4)与附加层(7)结合，以促进电活性层(4)中存在的p-型有机半导体材料与n-型碳质半导体材料之间的垂直偏集。附加层(7)与电活性层(4)直接接触。所述附加层(7)包含与所述n-型半导体碳质材料形成非共价相互作用的化合物。特别地，当电活性层(4)由P3HT:PCBM混合物制成时，所述化合物可以是P4VP。此外，所述附加层包含n-型半导体材料。
文档编号H01L51/42GK102947967SQ201180031130
公开日2013年2月27日 申请日期2011年4月20日 优先权日2010年4月22日
发明者S.柏森, S.百利, S.古勒雷兹, N.勒梅特尔 申请人:原子能和代替能源委员会