使用之前被过滤。
[0046]上部中间层50例如是第二电荷传输层。在该示例中，上部中间层50是电子传输层。例如，上部中间层50阻挡空穴并且有效地传输电子。上部中间层50也例如抑制在光电转换膜30和上部中间层50之间的界面附近生成的激子的煙灭。也可以接受下部中间层40作为电子传输层并且上部中间层50作为空穴传输层。
[0047]例如，金属氧化物用作上部中间层50的材料。金属氧化物的示例是通过溶胶凝胶法水解钛醇盐获得的非晶钛氧化物。只要用于形成上部中间层50的方法能够形成薄膜，则对该方法没有特殊限制;一个示例是旋涂法。如果钛氧化物被用作上部中间层50的材料，则上部中间层50的厚度优选地例如从5nm到20nm。如果上部中间层50的厚度低于这个范围，则空穴阻挡效应就会降低，其结果为产生的激子在分离成电子和空穴之前会变得不活跃，这阻碍电流的有效提取。如果层太厚，则膜的电阻就会增大，这会限制生成的电流的量并且降低光电转换效率。涂层溶液优选地在使用之前被过滤。涂覆了规定厚度的涂层后，使用热板等加热层并使其干燥。加热和干燥以50°C到100°C的温度执行从几分钟到大约10分钟的任何时间，同时促进空气中的水解。优选的无机材料是金属钙等。
[0048]在该示例中，上部电极20例如是阴极。也可以接受下部电极10作为阴极并且上部电极20作为阳极。例如使用真空沉积法、溅射法、离子镀法、镀法或涂布法从导电材料形成上部电极20。上部电极20的材料的示例包括导电金属薄膜、金属氧化物膜等。如果具有高功函数的材料被用于下部电极10，则具有低功函数的材料优选用于上部电极20。具有低功函数的材料的示例包括碱金属、碱土金属等。具体示例包括L1、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、Na、K、Rb、Cs和Ba任意至少一种以及其合金。如果光从上部电极20侧入射到光电转换膜30上，则具有导电性和光透过性的材料被用于上部电极20。
[0049]上部电极20可以是单层或者是由具有不同功函数的材料制成的多个层堆叠而成的层叠体。上部电极20的材料例如可以是低功函数材料中的一种或多种和另外的金属材料的合金。其它添加的金属材料的示例包括金、银、铀、铜、猛、钛、钴、镍、妈、锡等。合金的示例包括锂铝合金、锂锰合金、锂铟合金、锰银合金、锰铟合金、锰铝合金、铟银合金、钙铝合金等。
[0050]上部电极20的厚度例如为1nm到300nm。如果膜的厚度低于这个范围，则电阻将会太大，阻碍生成的电荷向外部电路的转移。如果膜的厚度超过了这个范围，则形成上部电极20将需要延长的时间，因此会增加材料的温度，这可能损坏光电转换膜30(有机层)并且降低性能。此外，因为使用了大量的材料，所以沉积设备被长时间占用，并且这种占用导致增加的制造成本。
[0051]图2是示出根据第一实施例的太阳能电池的示意截面图。
[0052]如图2中示出的，光电转换膜30包括第一导电类型的第一半导体层30η和第二导电类型的第二半导体层30ρ。第二半导体层30ρ设置在下部中间层40和第一半导体层30η之间。换言之，第二半导体层30ρ设置在下部中间层40上，第一半导体层30η设置在第二半导体层30ρ上，并且上部中间层50设置在第一半导体层30η上。例如，第一导电类型是η型且第二导电类型是P型。第一导电类型可以是P型且第二导电类型可以是η型。在下文中，将描述其中第一导电类型是η型且第二导电类型是P型的布置。
[0053]光电转换膜30例如是具有由第一半导体层30η和第二半导体层30ρ构造的体异质结结构的薄膜。体异质结光电转换膜30的特征在于第一半导体层30η(η型半导体)和第二半导体层30ρ(ρ型半导体)是混合的，并且纳米量级大小的ρ-η结贯穿整个光电转换膜30而形成。这种结构例如被称为微相分离结构。
[0054]在体异质结光电转换膜30中，在混合的P型半导体和η型半导体之间的结面发生的光电荷分离被用来获得电流。此外，体异质结光电转换膜30中的ρ-η结区域比传统的层叠式有机薄膜太阳能电池中的更宽，并且对发电做出实际贡献的区域遍布于整个光电转换膜30。因此，体异质结有机薄膜太阳能电池中对发电有贡献的区域比层叠式有机薄膜太阳能电池中的更厚。因此，也提高了光子吸收效率，并且增加了能够获得的电流的量。
[0055]例如，具有受电子特性的材料被用于第一半导体层30η。例如，具有给电子特性的材料被用于第二半导体层30ρο在根据实施例的光电转换膜30中，有机半导体被用于第一半导体层30η和第二半导体层30ρ中的至少一个。光电转换膜30也可以例如是平面异质结类型的膜。
[0056]在光电转换膜30中，例如第一半导体层30η或第二半导体层30ρ吸收光Lin，从而生成激子EX。生成效率被表示为!U。生成的激子EX由于其扩散迀移通过ρ-η结面30f (第一半导体层30η和第二半导体层30p之间的结面)。扩散效率被表示为112。由于激子EX具有寿命，所以激子EX只能迀移大约它的扩散长度。到达ρ-η结面30f的激子EX被分离成电子Ce和空穴Ch。这些激子EX的分离效率被表示为耶。空穴Ch被传输到下部电极10。电子Ce被传输到上部电极20。结果，电子Ce和空穴Ch(光载流子)被运送到外部。这些光载流子的传输效率被表示为n4。
[0057]响应于照射光子而生成的光载流子的外部提取效率nEQE可以用下面的公式来表示。这个值等同于太阳能电池110的量子效率。
[0058]nEQE=ni.η2.η3.n4
[0059]例如n型有机半导体被用于第一半导体层30n。例如p型有机半导体被用于第二半导体层30ρ。
[0060]可用的P型有机半导体的示例包括聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、均二苯代乙烯(stibene)衍生物、三苯基二胺衍生物、低聚噻吩及其衍生物、聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、在侧链或主链上包括芳香胺的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺及其衍生物、酞菁衍生物、扑啉及其衍生物、聚对苯乙炔(polyphenylenevinyIene)及其衍生物以及聚噻嗯乙炔(polythienyIene vinylene)及其衍生物。可以组合使用这些材料。也可以使用这些材料的共聚物。共聚物的示例包括噻吩-氟共聚物和亚苯基亚乙基-亚苯基亚乙稀基(phenylene ethylene-phenylene vinylene)共聚物。
[0061]优选的P型有机半导体是具有pi共轭导电聚合物的聚噻吩及其衍生物。聚噻吩及其衍生物能够确保优异的立构规整性并且在溶剂中展现出相当高的溶解性。只要聚噻吩或其衍生物是具有噻吩架构的化合物，则对它没有特殊限制。聚噻吩及其衍生物的具体示例包括聚烷基噻吩、聚芳基噻吩、聚烷基异硫茚以及聚亚乙基二氧基噻吩。聚烷基噻吩的示例包括聚-3-甲基噻吩、聚-3-丁基噻吩、聚-3-己基噻吩、聚-3-辛基噻吩、聚-3-癸基噻吩以及聚-3-十二烷基噻吩。聚芳基噻吩的示例包括聚-3-苯基噻吩和聚-3-(p-烷基苯基噻吩)。聚烧基异硫弗的不例包括聚_3_ 丁基异硫弗、聚_3_己基异硫弗、聚_3_辛基异硫弗和聚_3_癸基异硫印。
[0062]近年来，诸如PCDTBT(聚[N-9”_十七烷醇-2,7-咔唑-alt-5，5-(4’，7’_二-2-噻吩基-2’，1’，3’_苯并噻二唑)])的衍生物被已知为产生优异光电转换效率的化合物，其是由咔唑、苯并噻二唑和噻吩制成的共聚物。
[0063]这些导电聚合物可以通过涂覆其中导电聚合物溶解在溶剂中的溶液来形成为膜。因此，这些聚合物提供了允许使用便宜的装备并以低的制造成本通过印刷法等制造大面积有机薄膜太阳能电池的优势。
[0064]富勒烯及其衍生物优选用作η型有机半导体。只要使用的富勒烯衍生物是具有富勒烯架构的衍生物，则对它没有特殊限制。具体的示例包括具有C6q、C7O、C76、C78和C84作为基本架构的衍生物。富勒烯衍生物的富勒烯架构中的碳原子可以利用任意官能团改性，并且这些官能团可以彼此键合来形成环。富勒烯衍生物也包括富勒烯键聚合物。优选地，富勒烯衍生物例如包括与溶剂高度相容的官能团，并且高度溶解于溶剂中。
[0065]富勒烯衍生物中的官能团的示例包括氢原子、羟基、卤素原子、烷基、烯基、氰基、烷氧基和芳香杂环基。卤素原子的示例包括氟原子和氯原子。烷基的示例包括甲基和乙基。烯基的示例包括乙烯基。烷氧基的示例包括甲氧基和乙氧基。芳香杂环基的示例包括芳烃基、噻吩基(thieny I)和吡啶基。芳烃基的示例包括苯基和萘基。
[0066]更具体的示例包括氢化富勒烯、氧化富勒烯和金属富勒烯复合物。氢化富勒烯的不例包括C6qH36、C7()H36等。氧化富勒稀的不例包括C6Q、C7Q等。
[0067]在以上列出的各种富勒烯衍生物中，尤其优选使用60PCBM([6，6]_苯基C61丁酸甲酯)或70PCBM( [6,6]-苯基C71 丁酸甲酯)。
[0068]如果使用未经改性的富勒烯，则优选使用C70。富勒烯C70具有高水平的光载流子生成效率，并且适合用于有机薄膜太阳能电池中。
[0069]如果P型半导体是P3AT，则光电转换膜30中的η型有机半导体和P型半导体的混合比η: P优选为大约1:1。如果P型半导体是P⑶TBT半导体，则混合比η: P优选为大约4:1。
[0070]为了涂覆有机半导体的涂层，必须将其溶解在溶剂中。用于涂覆涂层的溶剂的示例包括不饱和烃溶剂、卤代芳烃溶剂、卤代饱和烃溶剂、醚类等。不饱和烃溶剂的示例包括甲苯、二甲苯、萘满、萘烷、均三甲苯、正丁苯、仲丁苯、叔丁苯等。卤代芳烃溶剂的示例包括氯苯、二氯苯、三氯苯等。卤代饱和烃溶剂的示例包括四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷、氯丁烷、溴丁烷、氯戊烷、氯己烷、溴己烷、氯环己烷等。醚类的示例包括四氢呋喃、四氢吡喃等。尤其优选卤基芳烃溶剂。这些不同的溶剂可以单个或混合使用。
[0071]用于涂覆溶液并形成膜的方法的示例包括旋涂法、浸渍提拉(dip coating)法、浇铸(casting)法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、喷涂法、丝网印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、凹版-胶版印刷法、分配器涂覆法、喷嘴涂覆法、毛细管涂覆法、喷墨印刷法等。这些涂覆方法可以单个或组合使用。
[0072I 在该示例中，层叠体SB还包括导电层60、绝缘层62和绝缘部64。下部电极10包括第一部分1a和第二部分10b。第二部分1b在平行于X-Y平面的第一方向上与第一部分1a对准。第二部分1b例如在X轴方向上与第一部分