，在一些实施方式中，容许本文中描述的热电装置的P-型层和η-型层排布成堆叠构造。
[0091]在一些实施方式中，绝缘层包含一种或多种聚合物材料。与本发明的目的不矛盾的任何聚合物材料都能够用于生产绝缘层。聚合物绝缘层能够包括半结晶聚合物，包括，但不限于，聚氟乙烯(PVF)，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)，聚偏氟乙烯-四氟乙烯(PVDF-TFE)，聚四氟乙烯(PTFE)，或其混合物或共聚物。用于热电装置的绝缘层的PVDF、PVDF-TFE和/或PVDF-TrFE的半结晶聚合物能够表现出含量增加的β _相。例如，绝缘层的PVDF，PVDF-TFE和/或PVDF-TrFE能够表现出1.5?2.5的β / α比。在一些实施方式中，β/α比率为2?2.5。正如本文中的讨论，相结晶能够通过极化作用技术提供非随机的取向，由此增强绝缘层的压电和热电性质。
[0092]绝缘层，在一些实施方式中，包括聚丙烯酸(PAA)，聚甲基丙烯酸酯(PMA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其混合物或共聚物。在一些实施方式中，绝缘层包含聚烯烃，其包括，但不限于聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯或其混合物或共聚物。
[0093]聚合物绝缘层能够进一步包括表现出压电行为的颗粒。例如，聚合物绝缘层能够包括的颗粒有BaTi03、BiTe颗粒，其它无机压电颗粒或其混合物。BaT13颗粒、BiTe颗粒和/或其它无机颗粒能够具有与本发明的目的不矛盾的任何尺寸和/或几何形状。BaT13和BiTe颗粒能够表现出范围为20nm?500nm的尺寸分布。而且，压电颗粒能够按照与本发明的目的不矛盾的任何负载率分散于绝缘层的聚合物中。在一些实施方式中，8&1103颗粒、BiTe颗粒和/或其它无机压电颗粒是按照基于绝缘层的总重量5-80wt%S 10_50wt%的量存在于绝缘层中的纳米颗粒。正如本文中所述，绝缘层的压电颗粒能够进行电极化而进一步增强本文中描述的热电装置的压电和/或热电性质。
[0094]此外，绝缘层能够由无机或陶瓷材料构成。在一些实施方式中，绝缘层由金属氧化物颗粒构成，包括过渡金属氧化物颗粒。合适的金属氧化物颗粒也能够表现出压电行为。在一个实施方式中，例如，绝缘层由能够电极化的BaT13颗粒构成。
[0095]绝缘层能够具有与本发明的目的不矛盾的任何所需的厚度。在一些实施方式中，绝缘层具有至少约50nm的厚度。在一些实施方式中，绝缘层具有至少约75nm或至少约10nm的厚度。绝缘层，在一些实施方式中，具有至少约500nm或至少约I μπι的厚度。在一些实施方式中，绝缘层具有至少约5 μπι或至少约15 μm的厚度。在一些实施方式中，绝缘层具有范围为约5nm?约50 μπι的厚度。在一些实施方式中，绝缘层具有范围为约50nm?约30 μπι的厚度。在一些实施方式中，绝缘层具有范围为约10nm?约20 μπι的厚度。
[0096]绝缘层能够具有与本发明的目的不矛盾的任何所需的长度。在一些实施方式中，绝缘层具有基本上与绝缘层设置于其之间的P-型和η-型层一致的长度。在一些实施方式中，绝缘层具有至少约I μπι或至少约10 μm的长度。在一些实施方式中，绝缘层具有至少约100 μ m或至少约500 μ m的长度。绝缘层，在一些实施方式中，具有至少约Imm或至少约10 μπι的长度。在一些实施方式中，绝缘层具有范围为约I μπι?约100 μπι的长度。在一些实施方式中，绝缘层具有范围为约10 μπι?约500mm的长度。
[0097]本文中描述的热电装置，在一些实施方式中，包括多个ρ-型层和多个η-型层。在一些实施方式中，热电装置能够包括与本发明的目的不矛盾的任何数目的P-型层和η-型层。在一些实施方式中，P-型层和η-型层通过绝缘层分隔按照交替模式按序排布成堆叠构造。在一些实施方式中，热电装置包含至少3个ρ-型层和至少3个η-型层。在一些实施方式中，热电装置包含至少5个ρ-型层和至少5个η-型层。在一些实施方式中，热电装置包含至少10个ρ-型层和至少10个η-型层。在一些实施方式中，热电装置包含至少15个P-型层和至少15个η-型层。在一些实施方式中，热电装置包含至少100个ρ-型层和至少100个η-型层。在一些实施方式中，一种热电装置包含至少1000个ρ-型层和至少1000个η-型层。
[0098]在一些实施方式中，本文中描述的包括一个或多个ρ-型层和一个或多个η-型层的热电装置具有织物的形式。在一些实施方式中，织物容许将热电装置柔性应用于各种具有不同表面形状和/或形态的基底。在一些实施方式中，例如，热电装置应用于曲面的和/或其它非平面的基底。
[0099]在一些实施方式中，具有本文中描述的构造结构的热电装置在290Κ的温度下具有至少约25 μ V/Κ的塞贝克系数。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置在290Κ的温度下具有至少约30μν/Κ或至少约50μν/Κ的塞贝克系数。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置在290Κ的温度下具有至少约75 μ V/Κ或至少约100 μ V/Κ的塞贝克系数。本文中描述的热电装置，在一些实施方式中，在290Κ的温度下具有至少约150 μ V/Κ或至少约175 μ V/Κ的塞贝克系数。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置在290Κ的温度下具有至少约200 μν/Κ的塞贝克系数。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置在290Κ的温度下具有范围为约25 μ V/Κ?约250 μ V/Κ的塞贝克系数。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置在290Κ的温度下具有范围为约50 μ V/Κ?约150 μ V/Κ的塞贝克系数。
[0100]在一些实施方式中，本文中描述的热电装置具有至少0.5的ΖΤ。本文中描述的热电装置，在一些实施方式中，具有至少约0.7或至少约0.8的ΖΤ。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置具有至少约I或至少约1.5的ΖΤ。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置具有范围为约0.5?约2或约0.8?约1.5的ΖΤ。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置具有范围为约I?约1.3的ΖΤ。在一些实施方式中，本文中描述的热电装置具有范围为约I?10的ΖΤ。
[0101]I1.光热装置
[0102]在另一方面中，本文中描述了包括光伏部件和热电部件的光热装置。热电部件能够包括本文中以上在第I节中描述的任何热电装置。例如，在一些实施方式中，热电部件包括偶联至至少一个η-型层而提供ρη结的至少一个P-型层，和至少部分设置于P-型层和η-型层之间的绝缘层，P-型层包括多个碳纳米颗粒而η-型层包括多个η-掺杂碳纳米颗粒。在一些实施方式中，热电部件的P-型层，η-型层和/或绝缘层包括电极化聚合物。在一些实施方式中，ρη结包含设置于形成结的P-型层和η-型层之间的金属中间层。另外，在一些实施方式中，热电部件包含偶联至多个η-型层而提供多个ρη结的多个ρ-型层，和至少部分设置于P-型层和η-型层之间的绝缘层。
[0103]图4示出了根据本文中描述的一个实施方式的光热装置。图4中示出的光热装置(400)包含偶联至热电部件(402)的光伏部件(401)。热电部件可以包括本文中描述的用于热电装置的任何构造。
[0104]而且，光伏部件包括辐射透射第一电极(404)，至少一个光敏层(405)，激子阻隔层(406)和第二福射透射电极(407)。在光热装置的一些实施方式中，邻近热电部件的光伏部件的电极是非辐射透射的。
[0105]福射透射第一电极和第二电极，根据本文中描述的一些实施方式，包括福射透射导电氧化物。
[0106]辐射透射导电氧化物，在一些实施方式中，可以包括氧化铟锡(ITO)，镓铟锡氧化物(GITO)，和锌铟锡氧化物(ZITO)。在一些实施方式中，辐射透射第一和第二电极能够包括辐射透射聚合物材料如聚苯胺(PANI)及其化学相关物。在一些实施方式中，辐射透射第一和第二电极包括ZnO:Al。
[0107]在一些实施方式中，3，4-聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)能够是第一和/或第二电极的合适辐射透射聚合物材料。在一些实施方式中，辐射透射第一和/或第二电极能够包括具有用于至少部分穿过可见电磁辐射的厚度的碳纳米管层。
[0108]在另一实施方式中，辐射透射第一和/或第二电极能够包括复合材料，复合材料包括分散于聚合物相中的纳米颗粒相。纳米颗粒相，在一个实施方式中，能够包括碳纳米管，富勒烯，或其混合物。在进一步的实施方式中，辐射透射第一和/或第二电极能够包括具有用于至少部分穿过可见电磁辐射的厚度的金属层。在一些实施方式中，金属层能够包括元素纯的金属或合金。适合用作辐射透射第一电极的金属能够包括高功函金属。
[0109]在一些实施方式中，辐射透射第一和第二电极能够具有范围为约1nm?约I μπι的厚度。在一些实施方式中，辐射透射第一和第二电极能够具有范围为约10nm?约900nm的厚度。在另一实施方式中，辐射透射第一和第二电极能够具有范围为约200nm?约800nm的厚度。在进一步的实施方式中，辐射透射第一和第二电极能够具有大于约I μπι的厚度。
[0110]在一些实施方式中，福射透射第一和第二电极相互独立地构成。在一些实施方式中，辐射透射第一和第二电极相互参照构成。
[0111]在一些实施方式中，光伏部件的至少一个光敏层包括有机组分。在一些实施方式中，光敏有机层具有范围为约30nm?约I μπι的厚度。在其它实施方式中，光敏有机层具有范围为约80nm?约800nm的厚度。在进一步的实施方式中，光敏有机层具有范围为约10nm?约300nm的厚度。
[0112]光敏有机层，根据本文中描述的实施方式，包括至少一个吸收电磁辐射的光活性区以产生可以随后分离成电子和空穴中激子。在一些实施方式中，光活性区能够包括聚合物。适用于光敏有机层的光活性区的聚合物，在一个实施方式中，能够包括共轭聚合物如噻吩类，包括聚(3-己基噻吩)(P3HT)，聚(3-辛基噻吩)(P30T)，和聚噻吩(PTh)。
[0113]在一些实施方式中，适合于光敏有机层的光活性区的聚合物能够包括半导性聚合物。在一个实施方式中，半导性聚合物包括苯撑亚乙烯类，如聚(苯撑乙烯)和聚(对苯撑乙烯)(PPV)，及其衍生物。在其它实施方式中，半导性聚合物能够包括聚芴类，聚萘类，及其衍生物。在进一步的实施方式中，用于光敏有机层的光活性区的半导性聚合物能够包括聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP)，聚酰胺类，聚(N-乙烯基咔唑)(PVCZ)，聚吡咯(PPy)，和聚苯胺(PAn) ο
[0114]光活性区，根据一些实施方式，能够包括小分子。在一个实施方式中，适合于光敏有机层的光活性区的小分子能够包括香豆素6，香豆素30，香豆素102，香豆素110，香豆素153，和香豆素480D。在另一实施方式中，小分子能够包括部花青540。在进一步的实施方式中，小分子能够包括9，10-二氢苯并[a]芘-7 (8H)-酮，7-甲基苯并[a]芘，芘，苯并[e]芘，3，4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮，和1,3-二 [4-( 二甲基氨基)苯基-2，4-二羟基环丁烯二基鑰二氢氧化物。
[0115]在一些实施方式中，激子分离沉淀于毗邻供体和受体材料之间形成的有机层中的异质结(heterojunct1ns)处。有机层，在本文中描述的一些实施方式中，包含供体和受体材料之间形成的至少一个本体异质结。在其它实施方式中，有机层包括供体和受体材料之间形成的多个本体异质结。
[0116]在有机材料的情况下，所述术语供体和受体是指两种接触而不同的有机物质的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)能级的相对位置。这是相对于无机情况下使用这些术语的，其中供体和受体可以指可以分别用于产生无机η-和ρ-型层的各种类型的掺杂剂。在有机的情况下，如果接触另一种材料的一种材料的LUMO能级较低，则该材料就是受体。否则，它就是供体。在没有外部偏压情况下，对于供体-受体结移动进入受体材料的电子，和对于移动进入供体材料的空穴，这是能量有利的。
[0117]光敏有机层中的光活性区，根据本文中描述的一些实施方式，包括聚合物复合材料。聚合物复合材料，在一个实施方式中，能够包括分散于聚合物相中的纳米颗粒相。适合产生光活性区的聚合物相的聚合物能够包括共轭聚合物如噻吩类，包括聚(3-己基噻吩)(Ρ3ΗΤ)和聚(3-辛基噻吩)(Ρ30Τ) ο
[0118]在一些实施方式中，分散于聚合物复合材料的聚合物相中的纳米颗粒相包含至少一种碳纳米颗粒。碳纳米颗粒能够包括富勒烯，碳纳米管，或其混合物。适用于纳米颗粒相的富勒烯，在一个实施方式中，能够包括1-(3-甲氧基羰基)丙基-1-苯基(6，6) C61 (PCBM)。用于纳米颗粒相的碳纳米管，根据一些实施方式，能够包括单壁纳米管，多壁纳米管，或其混合物。
[0119]在本文中描述的一些实施方式中，聚合物与纳米颗粒在聚合物复合材料中的比率范围为约1:10?约1:0.1。在一些实施方式中，聚合物与纳米颗粒在聚合物复合材料中的比率范围为约1:4?约1:0.4。在一些实施方式中，聚合物与纳米颗粒在聚合物复合材料中的比率范围为约1:2?约1:0.6。在一个实施方式中，例如，聚(3-己基噻吩)与PCBM的比率范围为约1:1?约1:0.4。
[0120]在进一步的实施方式中，分散于聚合物相中的纳米颗粒相包含至少一个纳米晶须。正如本文所用的纳米晶须，是指由多个碳纳米颗粒形成的结晶碳纳米颗粒。纳米晶须，在一些实施方式中，能够通过包括聚合物复合材料的光敏有机层退火产生。用于形成纳米晶须的碳纳米颗粒，根据一些实施方式，能够包括单壁碳纳米管，多壁碳纳米管，和富勒烯。在一个实施方式中，纳米晶须包括结晶PCBM。光敏有机层退火，在一些实施方式中，能够进一步提高纳米颗粒相在聚合物相中的分散。
[0121]在包括聚合物相和纳米颗粒相的光活性区的实施方式中，聚合物相起到了供体材料的作用而纳米颗粒相起到了受体材料的作用由此形成将激子分离成空穴和电子的异质结。在纳米颗粒分散于整个聚合物相中的实施方式中，有机层的光活性区包含多个本体异质结。在一些实施方式中，光敏有机层的光活性区中的供体材料能够包括有机金属化合物，包括卟啉类，酞菁类，及其衍生物。在进一步的实施方式中，光敏有机层的光活性区中的受体材料能够包括芘类，聚萘类，及其混合物。
[0122]在一些实施方式中，光伏部件的至少一个光敏层包含无机组分。本文中描述的光敏无机层，在一些实施方式中，能够具有各种组分。在一些实施方式中，本文中描述的光伏部件的光敏无机层包含无机组分，其包括IV族半导体材料，II/VI族半导体材料(如，CdTe), III/V族半导体材料，或其组合或混合物。在一些实施方式中，光敏无机层包含IV族，II/VI族，或III/V族二元，三元或四元系统。在一些实施方式中，光敏无机层包含I/III/VI材料，如砸化铜铟镓(CIGS)。在一些实施方式中，光敏无机层包含多晶硅(Si)。在一些实施方式中，光敏无机层包含微晶，纳晶和/或原生晶硅。在一些实施方式中，光敏无机层包含多晶硫化铜锌锡(CZTS)。在一些实施方式中，光敏无机层包含微晶，纳晶，和/或原生晶CZTS。在一些实施方式中，CZTS包含Cu2ZnSnS4。在一些实施方式中，CZTS进一步包含砸(Se)。在一些实施方式中，CZTS进一步包含镓(Ga)。
[0123]在一些实施方式中，本文中描述的光伏部件的光敏无机层包含非晶材料。在一些实施方式中，至少一个光敏无机层包含非晶娃(a-Si)。在一些实施方式中，光敏无机层的非晶硅是未钝化的或基本上未钝化的。在一些实施方式中，光敏无机层的非晶硅用氢钝化(a-S1:H) ο在一些实施方式中，光敏无机层的非晶硅并未用卤素钝化或是非卤素钝化的。在一些实施方式中，例如，光敏无机层的非晶硅不含或基本上不含S1:F。可替换地，在一些实施方式中，光敏无机层的非晶硅是氟钝化的(a_S1:F)。
[0124]在一些实施方式中，一种或多种异质结能够通过掺杂构建于本文中描述的光敏无机层中。在一些实施方式中，例如，光敏无机层的一个区域用P-掺杂剂掺杂而光敏无机层的另一个区域用η-掺杂剂掺杂而提供异质结。在一些实施方式中，在光敏无机层的材料是本征ρ-型的情况下，光敏无机层的区域能够用η-掺杂剂掺杂而提供异质结。在一些实施方式中，在光敏无机层的材料是本征η-型的情况下，光敏无机层的区域能够用ρ-掺杂剂掺杂而提供异质结。
[0125]在一些实施方式中，适合进行掺杂的光敏层的本文中描述的任何无机材料经过掺杂而在光敏层中建立一种或多种异质结。在一些实施方式中，例如，氢钝化的非晶娃用P-型和/或η-型掺杂剂进行掺杂而建立一种或多种异质结。而且，在一些实施方式中，本文中描述的无机光敏层的IV族，III/V族和/或II/VI族半导体材料能够用P-型和/或η-型掺杂剂掺杂而提供一种或多种异质结。
[0126]在一些实施方式中，本文中描述的光伏部件包含至少一个包括η-型区，本征区，和ρ-型区的光敏无机层。在一些实施方式中，η-型区由η-掺杂的无机半导体构成。在一些实施方式中，P-型区由P-掺杂的无机半导体构成。在一些实施方式中，本征区由未掺杂的无机半导体构成。
[0127]在一些实施方式中，本文中描述的光伏部件包含多结构造。在一些实施方式中，光伏部件包含多个光敏无机层，每层包括η-型区，本征区，和ρ-型区。在一些实施方式中，光伏部件包含两个光敏无机层，每层包括η-型区，本征区，和ρ-型区，由此提供双结器件。在一些实施方式中，光伏部件包含三个光敏无机层，每层包括η-型区，本征区，和ρ-型区，由此提供三结器件。在一些实施方式中包括多个光敏无机层，每层包括η-型区，本征区，和P-型区，多个无机层相互毗邻，而使一个或多个异质结形成于无机层之间。在一些实施方式中，例如，光伏部件包括:包括第一 η-型区，第一本征区，和第一 ρ-型区的第一光敏无机层；和包括第二 η-型区，第二本征区，和第二 ρ-型区的第二光敏无机层，其中第一 ρ-型区毗邻于第二 η-型区或第一 η-型区毗邻于第二 P-型区。在一些