产生在受体材料 中的自由电子极化子和在供体材料中的自由空穴极化子。
[002引载流子产生需要激子产生、扩散、W及电离或收集。效率n与该些过程的每一个 相关。下标可W如下使用；P为功率效率，EXT为外量子效率，A为光子吸收，邸为扩散，CC 为收集，和INT为内量子效率。利用该种记号：
[0029] qp~qEXT=nA*nED*ncc
[0030] riEXT=nA*niNT
[0031] 激子的扩散长度（u)通常比光学吸收长度（~500A)少得多（Ld~50A),需要 在使用具有多个或高度折叠界面的厚并因此是电阻型电池、或光吸收效率低的薄电池之间 权衡。
【发明内容】
[0032] 供体和受体材料的均匀混合物可W用于形成混合异质结（町）有机PV电池。该些 电池得益于高激子扩散效率，ncD，但患于低电荷收集效率，nee。为了改善nee,供体和受体 材料的浓度跨所述混合光活性层可w变化，形成缓变异质结，w提供电荷载流子提取路径。 本文中公开了具有改善性能的缓变异质结有机光敏器件。本公开的新型器件包含至少一个 杂化平面缓变异质结。具体而言，公开了有机光敏光电子器件，其具有处于叠置关系的两个 电极、位于所述两个电极之间的缓变异质结层、W及与所述缓变异质结层相邻和面接的至 少一个光活性层。
[0033] 本文中还公开了有机光敏光电子器件，其包含；处于叠置关系的两个电极；位于 所述两个电极之间的混合光活性层，其中所述混合光活性层具有第一和第二边界界面并 包含具有最高占据分子轨道（HOMO)能的至少一种供体材料和具有最低未占分子轨道能 (LUM0)的至少一种受体材料，其中所述混合层中的所述至少一种受体材料的浓度在所述第 一边界界面处最高并朝着所述第二边界界面的方向降低，并且其中所述混合层中的所述至 少一种供体材料的浓度在所述第二边界界面处最高并朝着所述第一边界界面的方向降低； 和与所述混合光活性层相邻并与所述第一边界界面面接的第一光活性层，其中所述第一光 活性层包含所具有的LUM0能在所述至少一种受体材料的LUM0能的0. 3eVW内的材料。
[0034] 在一些实施方式中，所述器件还包含与所述混合光活性层相邻并与所述第二边界 界面面接的第二光活性层，其中所述第二光活性层包含所具有的HOMO能在所述至少一种 供体材料的HOMO能的0. 3eVW内的材料。
[0035] 在本公开的另一种实施方式中，有机光敏光电子器件包含；处于叠置关系的两个 电极；位于所述两个电极之间的混合光活性层，其中所述混合光活性层具有第一和第二边 界界面并包含具有最高占据分子轨道（HOMO)能的至少一种供体材料和具有最低未占分子 轨道能（LUM0)的至少一种受体材料，其中所述混合层中的所述至少一种受体材料的浓度 在所述第一边界界面处最高并朝着所述第二边界界面的方向降低，并且其中所述混合层中 的所述至少一种供体材料的浓度在所述第二边界界面处最高并朝着所述第一边界界面的 方向降低；和与所述混合光活性层相邻并与所述第二边界界面面接的光活性层，其中所述 光活性层包含所具有的HOMO能在所述至少一种供体材料的HOMO能的0. 3eVW内的材料。
【附图说明】
[0036] 附图纳入本说明书并构成本说明书的一部分。
[0037] 图1显示了根据本公开的包含杂化平面缓变异质结的示例性器件的示意图。
[003引图2显示了根据本公开的包含杂化平面缓变异质结的另一个示例性器件的示意 图。
[0039] 图3显示了根据本公开的包含杂化平面缓变异质结的另一个示例性器件的示意 图。
[0040] 图4描绘了一般有机光敏光电子器件的器件示意图并将均匀混合的异质结与缓 变异质结的浓度梯度例子相对照。
[0041] 图5显示了SubPc、Ce。和C7。的消光系数。
[0042] 图6A、6B、6C和抓显示了用于产生有机光伏性能数据的某些缓变异质结和杂化平 面缓变异质结电池的器件结构。
[0043] 图7比较了某些缓变异质结和杂化平面缓变异质结电池在一个太阳照度下的电 流-电压（J-V)特征。
[0044] 图8比较了某些缓变异质结和杂化平面缓变异质结电池的E犯光谱。
[0045] 图9比较了某些缓变异质结和杂化平面缓变异质结电池的计算的吸收效率和内 量子效率（I犯）。
[0046] 图10比较了在缓变异质结电池和杂化平面缓变异质结电池内部吸收的光功率的 空间分布。
[0047] 图11显示了不同厚度纯CJ1的平面缓变异质结电池在一个太阳照度下的J-V特 征。
[0048] 图12显示了不同厚度纯CJ1的杂化平面缓变异质结电池的E犯光谱。
【具体实施方式】
[0049] 在本文中使用时，术语"有机"包括聚合材料W及可W用于制造有机光敏器件的小 分子有机材料。"小分子"是指不是聚合物的任何有机材料，并且"小分子"实际上可W相当 大。在一些情况下小分子可W包括重复单元。例如，利用长链烷基作为取代基不能从所述 "小分子"类别中排除分子。小分子也可W纳入聚合物中，例如作为聚合物骨架上的侧基或 作为骨架的一部分。
[0050] 术语"电极"和"接触"在本文中用于指示提供介质的层，所述介质将光生电流传 递到外电路或将偏置电流或电压提供给所述器件。也就是说，电极或接触，提供了有机光敏 光电子器件的活性区与导线、引线、迹线或用于将电荷载流子输送到外电路或从所述外电 路输出的其他机构之间的界面。阳极和阴极是实例。美国专利No. 6, 352, 777针对它的电 极公开内容在本文中引为参考，提供了可W用于光敏光电子器件的电极或接触的实例。在 光敏光电子器件中，可能希望允许器件外部的最大量环境电磁福射进入所述光电导活性的 内部区域。也就是说，所述电磁福射必须到达光电导层，在此它可通过光电导吸收转变为电 力。该经常要求至少一个所述电接触应该最低限度地吸收和最低限度地反射入射的电磁福 射。在一些情况下，该样的接触应该是透明的或至少半透明的。当电极容许相关波长的环 境电磁福射的至少50%传送过它时，它被说成是"透明的"。当电极容许相关波长的环境电 磁福射的一部分、但是少于50%透过时，它被说成是"半透明的"。对向的电极可W是反射 性材料，使得透过所述电池没有被吸收的光穿过所述电池反射回来。
[0化1] 在本文中使用和描绘时，"层"是指主要尺寸是X-Y、即沿着光敏器件的长度和宽度 的其构件或组件。应该理解，术语层不一定限于材料的单层或片。另外，应该理解，某些层 的表面，包括该种层与其他材料或层的界面，可W是不完美的，其中所述表面呈现与其他材 料或层的互穿、缠结或盘绕的网络。类似地，还应该理解，层可W是不连续的，因此所述层沿 着X-Y尺寸的连续性可W被其他层或材料干扰或W其他方式打断。
[0化2] 在本文中使用时，"光活性区"是指吸收电磁福射产生激子的器件区域。类似地，如 果层吸收电磁福射产生激子的话，则它是"光活性的"。所述激子可W解离成电子和空穴W 便产生电流。
[0化3] 在本文中使用时，"缓变异质结层"是包含至少一种供体材料和至少一种受体材料 并具有第一和第二边界界面的层，其中在所述层中所述至少一种受体材料的浓度在所述第 一边界界面处最高并朝着所述第二边界界面的方向降低，并且其中在所述层中所述至少一 种供体材料的浓度在所述第二边界界面处最高并朝着所述第一边界界面的方向降低。图 4描绘了一般有机光敏光电子器件的器件示意图并将均匀混合的异质结与浓度梯度的缓变 异质结的实例相对照。
[0054]在本公开的有机材料的背景下，术语"供体"和"受体"是指两种接触但不同的有 机材料的HOMO和LUMO能级的相对位置。如果与另一种材料接触的一种材料的LUMO能级 较低，那么该材料是受体。否则它是供体。在没有外部偏压的情况下，该对于供体-受体结 处的电子移动到受体材料中和对于空穴移动到供体材料中在能量上是有利的。
[0化5]本公开的器件包含至少一个混合光活性层，其是缓变异质结。如图1非限制性器 件示意图中所示，本公开的有机光敏光电子器件100可W包含；处于叠置关系的两个电极 110和150 ;位于所述两个电极之间的混合光活性层130,其中所述混合光活性层具有第一 边界界面160和第二边界界面170并包含具有最高占据分子轨道（HOMO)能的至少一种供 体材料和具有最低未占分子轨道能（LUMO)的至少一种受体材料，其中所述混合层中的所 述至少一种受体材料的浓度在第一边界界面160处最高并朝着第二边界界面170的方向降 低，并且其中所述混合层中的所述至少一种供体材料的浓度在第二边界界面170处最高并 朝着第一边界界面160的方向降低；和
[0化6] 与所述混合光活性层相邻并与所述第一边界界面面接的第一光活性层140,其中 所述第一光活性层包含所具有的LUMO能在所述至少一种受体材料的LUMO能的0. 3eVW内 的材料。
[0化7]如图1所示，在一些实施方式中，混合光活性层130与电极110相邻和面接。在其 他实施方式中，所述器件还可W包含在电极110和混合层130之间的至少一个缓冲层。所 述至少一个缓冲层可W与混合层130相邻布置