的富勒烯受体层，以及蒸发的小分子：富勒烯后子电池。如前所述，尽管此处展示 的是两末端的串联结构的双异质结器件，但本工作同样适用于其他结构类型。
[0088] 将该串联的有机光伏器件生长在被预先涂布在玻璃基材上的150nm厚的铟锡氧 化物（ITO)层上。在沉积之前，将ITO表面在表面活性剂和一系列溶剂中进行清洁，然后在 紫外线-臭氧下暴露10分钟，然后装载到高真空室（基础压力〈1〇_ 7托）中，在所述高真 空室中使M〇03以~0.lnm/s热蒸发。然后将基材转移到1手套箱中，在手套箱中从过滤 的1. 6mg/ml的氯仿溶液旋涂2, 4-双[4-(N，N-二苯基氨基）-2, 6-二羟基苯基]方酸菁 0>PSQ)膜。
[0089] 将基材再次转移到高真空室中以在0.lnm/s下沉积纯化的有机物，随后转移回到 手套箱中并暴露于饱和的氯仿蒸汽10分钟，以生成有利的膜形态。在基材被转移回到真空 室后，沉积0.lnm的Ag银纳米簇复合层和M〇03传输层。对于后电池来说，使氯化硼亚酞菁 染料（SubPc)和C7(l的混合膜蒸发，其中SubPc沉积速率为0. 012nm/s，而C7(|沉积速率为从 0. 02 到 0. 08nm/s不等。
[0090] 在以0.lnm/s使BCP膜蒸发后，通过具有1mm直径开孔的阵列的荫罩板以0.lnm/ s沉积100nm厚的Ag阴极。在黑暗中以及在来自于滤光的300WXe灯的模拟AM1. 5G太阳 光照下，在超纯队环境中测量了电流密度与电压（J-V)特性。使用中性密度滤光片来改变 灯的强度。使用NREL校准的Si检测器作为光强度的参照，并对光电流测量结果进行光谱 错配的校正。示出的误差对应于在相同基材上的三个以上器件的平均值的偏差。
[0091] 实施例2
[0092] 将串联OPV的功率转换效率（PCE)与单个子电池进行比较。最靠近透明基材的子 电池被称为"前子电池"，而另一个则称为"后子电池"。
[0093] 所制造的是具有下列结构的串联0PV:玻璃/150nmIT0/20nmMo03/13nm DPSQ/lOnmC70/5nmPTCBI/0.lnmAg/5nmMo03/29nmSubPc:C70/3nmC70/7nmBCP/lOOnmAg〇 所述结构被示意性地示出在图1中。
[0094] 还制造了各个子电池的单独器件。"仅有前子电池"的电池由玻璃/150nm IT0/20nmMo03/13nmDPSQ/lOnmC7(l/5nmPTCBI/0.lnmAg/30nmMo03/100nmAg组成，而"仅 有后子电池"的电池由玻璃/150nmIT0/5nmMo03/29nmSubPc:C7(l/3nmC7(l/7nmBCP/lOOnm Ag组成。所述结构也被示意性地示出在图1中。
[0095] 器件特性被示出在图2中，并且每个器件的性能被总结在表I中。
[0096] 表I. 1个太阳光照下的器件性能
[0097]
[0098] 串联器件的开路电压（Vre)为1. 96V，其几乎是仅有后子电池和仅有前子电池的器 件（分别为1.04V和0.94V)之和。这表明，在串联器件中每个异质结均以与单异质结器 件中相似的方式发挥功能，并且在Ag复合区处存在有效复合。另外，串联器件的短路电流 (Jfjc)与子电池Js。的较小者几乎相同（分别为5. 8和6.ImA/cm2)，表明器件中很少有光损 耗。
[0099] 总体上，串联器件实现了PCE= 6. 5±0. 1，与仅有前子电池和仅有后子电池的器 件相比提尚了超过50 %。
[0100] 因此，展示了一种用于串联OPV的新结构。通过整合一个含有溶液加工的小分子 量材料的子电池和一个含有真空沉积的小分子量材料的子电池，与单异质结器件相比实现 了基本上改善的性能。
[0101] 尽管本公开通过具体实施例和实施方式进行了描述，但应该理解，本文中描述的 器件并不局限于这些实施例和实施方式。所要求保护的实施方式因此可以包括对本领域技 术人员来说很明显的来自本文中描述的具体实施例和优选实施方式的变型。
【主权项】
1. 有机光伏器件，其包括 1) 至少一个第一子电池，其包括通过溶液加工沉积的至少一种第一小分子量材料；和 2) 至少一个第二子电池，其包括通过真空蒸发沉积的至少一种第二小分子量材料。2. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述器件包括两个或更多个子电池。3. 权利要求1的有机光伏器件，其中每个子电池包括至少一个供体-受体异质结。4. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述溶液加工为旋涂、刮涂、喷涂、喷墨印刷或转 移印刷。5. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述真空蒸发为真空热蒸发或有机气相沉积。6. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述器件包括两末端的串联结构。7. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述器件包括三末端的并联结构。8. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述器件包括四末端的结构。9. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述器件包括具有两末端的串联结构的两个异质 结。10. 权利要求1的有机光伏器件，其中与所述第一子电池和/或第二子电池相比，所述 器件的功率转换效率（PCE)得以提高。11. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述至少一种第一小分子量材料和/或所述至少 一种第二小分子量材料包括至少一种供体材料。12. 权利要求11的有机光伏器件，其中所述至少一种供体材料选自硼亚酞菁（SubPc)、 铜酞菁（CuPc)、氯-铝酞菁（ClAlPc)、锡酞菁（SnPc)、并五苯、并四苯、二茚并茈（DIP)和方 酸菁（SQ)。13. 权利要求11的有机光伏器件，其中所述至少一种供体包括2, 4-双[4-(N，N-二苯 基氨基）-2, 6-二羟基苯基]方酸菁（DPSQ)或SubPc。14. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述至少一个第一子电池还包括通过真空蒸发 沉积的材料。15. 权利要求14的有机光伏器件，其中所述通过真空蒸发沉积的材料包括受体层。16. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述至少一个第二子电池还包括通过溶液加工 沉积的材料。17. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述至少一种第一小分子量材料和/或所述至少 一种第二小分子量材料还包括至少一种受体材料。18. 权利要求17的有机光伏器件，其中所述至少一种受体选自富勒烯、3, 4, 9, 10-茈 四甲酸双-苯并咪唑（PTCBI)、苯基-C61-丁酸甲酯（[60]PCBM)、苯基-C71-丁酸甲酯（[70] PCBM)、噻吩基-C6「丁酸甲酯（[60]ThCBM)和十六氟酞菁（F16CuPc)。19. 权利要求18的有机光伏器件，其中所述至少一种受体包括C7。。20. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述至少一种第二材料包括小分子：富勒烯层。21. 权利要求20的有机光伏器件，其中所述至少一种第二材料包括SubPc:富勒烯层。22. 权利要求20的有机光伏器件，其中异质结包括SubPc=C7。。23. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述至少一个第一子电池和/或所述至少一个第 二子电池还包括电子阻挡层。24. 权利要求23的有机光伏器件，其中所述电子阻挡层包括BCP、BPhen、PTCBI、TPBi、 Ru(acac) 3、和Alq2OPHtj25. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述至少一个第一子电池和/或所述至少一个第 二子电池还包括缓冲层。26. 权利要求1的有机光伏器件，其中所述有机光伏器件还包括在所述至少一个第一 子电池和所述至少一个第二子电池之间的电荷复合层或电荷转移层。27. 制备有机光伏器件的方法，所述有机光伏器件包括：至少一个第一子电池，所述第 一子电池包括至少一种第一小分子量材料；和至少一个第二子电池，所述第二子电池包括 至少一种第二小分子量材料， 所述方法包括： 通过溶液加工沉积至少一种第一小分子量材料；和 通过真空蒸发沉积至少一种第二小分子量材料。
【专利摘要】本文公开了一种有机光伏器件，其包括：至少一个第一子电池，所述第一子电池包括通过溶液加工沉积的至少一种第一小分子量材料；和至少一个第二子电池，所述第二子电池包括通过真空蒸发沉积的至少一种第二小分子量材料。本文还公开了一种用于制备有机光伏器件的方法，所述有机光伏器件包括：至少一个第一子电池，所述第一子电池包括至少一种第一小分子量材料；和至少一个第二子电池，所述第二子电池包括至少一种第二小分子量材料，所述方法包括通过溶液加工沉积至少一种第一小分子量材料；以及通过真空蒸发沉积至少一种第二小分子量材料。
【IPC分类】H01L51/42, H01L51/48
【公开号】CN104937736
【申请号】CN201380043784
【发明人】史蒂芬·R·福里斯特, 布莱恩·拉希特
【申请人】密歇根大学董事会
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2013年7月19日
【公告号】CA2879573A1, EP2875534A1, US20150207088, WO2014015288A1