[發(fā)明專利]用于控制光伏器件中光活性層的外延生長的材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180059951.0
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN104137287A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 斯蒂芬·R·弗里斯特;布萊恩·E·拉希特;李俊燁;陸庚修;田順玉;陳炳斗
• 申請（專利權(quán)）人: 密歇根大學(xué)董事會(huì);檀國大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)
• 主分類號(hào): H01L51/00
• 分類號(hào): H01L51/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 劉慧;楊青

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求提交于2010年10月15日的美國臨時(shí)申請No.61/393,732的權(quán)益，其全文在此引作參考。

關(guān)于聯(lián)邦資助研究的聲明

本發(fā)明在美國能源部授予的合同No.DE-SC00000957下得到美國政府資助而做出。美國政府享有本發(fā)明的某些權(quán)利。

聯(lián)合研究協(xié)議

本申請的主題內(nèi)容由以下各方中的一個(gè)或多個(gè)、代表以下各方中的一個(gè)或多個(gè)和/或與以下各方中的一個(gè)或多個(gè)合作根據(jù)大學(xué)-公司聯(lián)合研究協(xié)議做出：密歇根大學(xué)（University of Michigan）、檀國大學(xué)（Dankook University）和全球光電能源公司（Global Photonic Energy Corporation）。所述協(xié)議在本發(fā)明做出之日及做出之前就已生效，并且正是由于在所述協(xié)議范圍內(nèi)采取的行動(dòng)，才做出了所要求保護(hù)的發(fā)明。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及光敏器件，例如有機(jī)太陽能電池。更具體而言，本發(fā)明涉及包含有機(jī)晶種層例如優(yōu)先空穴傳導(dǎo)的有機(jī)晶種層的光敏器件，所述優(yōu)先空穴傳導(dǎo)的有機(jī)晶種層允許所得器件表現(xiàn)出與不具有優(yōu)先空穴傳導(dǎo)的有機(jī)晶種層的器件相比時(shí)增加的結(jié)晶度。

背景技術(shù)

光電器件依靠材料的光學(xué)和電子學(xué)性質(zhì)來以電子方式產(chǎn)生或檢測電磁輻射，或者從環(huán)境電磁輻射產(chǎn)生電。

光敏光電器件將電磁輻射轉(zhuǎn)化為電。太陽能電池，也被稱作光伏（PV）器件，是一類被特別用于產(chǎn)生電力的光敏光電器件。PV器件可以從陽光以外的光源產(chǎn)生電能，可用于驅(qū)動(dòng)消耗電力的負(fù)載以提供例如照明、取暖，或者向電子電路或裝置例如計(jì)算器、收音機(jī)、計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程監(jiān)控或通信設(shè)備提供電力。這些發(fā)電應(yīng)用通常還包括為電池或其它能量存儲(chǔ)裝置充電，以便當(dāng)來自太陽或其它光源的直接光照不可用時(shí)能夠繼續(xù)運(yùn)行，或者按照具體應(yīng)用的要求平衡PV器件的功率輸出。在本文中使用時(shí)，術(shù)語“電阻性負(fù)載”指的是任何消耗電力或儲(chǔ)存電力的電路、裝置、設(shè)備或系統(tǒng)。

另一種類型的光敏光電器件是光電導(dǎo)體電池。在這種功能中，信號(hào)檢測電路監(jiān)測器件的電阻以檢測由于光吸收引起的變化。

另一種類型的光敏光電器件是光檢測器。在操作中，光檢測器與電流檢測電路聯(lián)合使用，所述電流檢測電路測量當(dāng)所述光檢測器暴露于電磁輻射并可能具有施加的偏壓時(shí)所產(chǎn)生的電流。本文描述的檢測電路能夠向光檢測器提供偏壓并測量光檢測器對(duì)電磁輻射的電子響應(yīng)。

可以根據(jù)是否存在下面定義的整流結(jié)，并且也可以根據(jù)所述器件是否在也被稱作偏壓或偏置電壓的外加電壓下運(yùn)行，對(duì)這三類光敏光電器件進(jìn)行表征。光電導(dǎo)體電池不具有整流結(jié)并且通常在偏壓下運(yùn)行。PV器件具有至少一個(gè)整流結(jié)并且不在偏壓下運(yùn)行。光檢測器具有至少一個(gè)整流結(jié)并且通常但不總是在偏壓下運(yùn)行。作為一般規(guī)則，光伏電池向電路、裝置或設(shè)備提供電力，但不提供信號(hào)或電流以控制檢測電路或者從所述檢測電路輸出信息。相反，光檢測器或光電導(dǎo)體提供信號(hào)或電流以控制檢測電路或者從所述檢測電路輸出信息，但不向電路、裝置或設(shè)備提供電力。

傳統(tǒng)上，光敏光電器件由很多無機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成，所述無機(jī)半導(dǎo)體例如晶體硅、多晶硅和無定形硅、砷化鎵、碲化鎘等。在本文中，術(shù)語“半導(dǎo)體”指的是當(dāng)熱激發(fā)或電磁激發(fā)誘導(dǎo)產(chǎn)生電荷載流子時(shí)能夠?qū)щ姷牟牧?。術(shù)語“光電導(dǎo)”通常指的是其中電磁輻射能量被吸收并由此被轉(zhuǎn)化為電荷載流子的激發(fā)能，從而使得所述載流子可以在材料中傳導(dǎo)即輸送電荷的過程。術(shù)語“光電導(dǎo)體”和“光電導(dǎo)材料”在本文中用于指稱由于其吸收電磁輻射以產(chǎn)生電荷載流子的性質(zhì)而被選擇的半導(dǎo)體材料。

可以通過PV器件將入射的太陽能轉(zhuǎn)化為有用的電力的效率對(duì)所述PV器件進(jìn)行表征。利用晶體硅或無定形硅的器件在商業(yè)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位，其中一些已經(jīng)達(dá)到23%以上的效率。然而，由于在生產(chǎn)沒有顯著的效率降低缺陷的大晶體中固有的問題，生產(chǎn)基于晶體的高效器件特別是表面積大的器件是困難和昂貴的。另一方面，高效率的無定形硅器件仍然存在穩(wěn)定性問題。目前可商購的無定形硅電池具有在4%和8%之間的穩(wěn)定效率。