【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及有机薄膜光敏光电器件。特别是涉及有机光敏光电器件，例如具有透明电极的太阳能电池和光电探测器。并且，还涉及具有透明阴极同时该阴极与相邻的有机半导体层形成低电阻界面的有机光敏光电器件。此外，还涉及由多个堆叠的光敏光电子单元构成的有机光敏光电器件，各子单元具有一个或多个光敏光电激活层和透明电荷转移层。光电器件依据材料的光学和电学性能可以在电学上产生或检测电磁辐射或由周围电磁辐射产生电。光敏光电器件将电磁辐射转换为电。还称为光生伏打(PV)器件的太阳能电池特别用于产生电力。PV器件用于驱动耗电负载以提供例如光、热或操作电气设置如计算机或远程监控或远程通信设备。这些发电应用常常还包括电池或其它蓄能装置的充电，以便在不能利用来自太阳或其它外界光源的直接照射时可继续操作设备。本申请所采用的术语“电阻负载”指任何耗电或储电器件、设备或系统。另一种类型的光敏光电器件是光敏电阻。在这种情况下，信号检测电路监视器件的电阻，检测因吸收光而产生电荷。操作中，光电探测器具有施加的电压，电流检测电路测量当光电探测器暴露于电磁辐射中时所产生的电流。本申请中所述的检测电路能...
【技术保护点】
一种有机光敏光电器件，包括： 具有近端面和远端面的衬底； 在所述衬底的所述近端面上具有成重叠关系的至少两个电极层，其中，距所述衬底最远的电极层是透明的；和 设置在所述至少两个电极层之间的至少一个光电导有机层。
【技术特征摘要】
US 1998-8-19 09/136,342;US 1998-8-19 09/136,166;US1.一种有机光敏光电器件，包括具有近端面和远端面的衬底；在所述衬底的所述近端面上具有成重叠关系的至少两个电极层，其中，距所述衬底最远的电极层是透明的；和设置在所述至少两个电极层之间的至少一个光电导有机层。2.如权利要求1的器件，其中，选择所述至少一个光电导有机层的厚度，使所述器件的外部量子效率最大。3.如权利要求1的器件，其中，选择所述至少一个光电导有机层的厚度，使所述器件的总电流输出最大。4.如权利要求1的器件，其中，选择所述至少一个光电导有机层的厚度，使所述器件的占空因数最大。5.如权利要求2的器件，其中，与所述衬底最近的所述电极层是不透明的。6.如权利要求5的器件，其中，与所述衬底最近的所述电极层包括反射层。7.如权利要求2的器件，其中，所述透明电极层包括非金属导电层。8.如权利要求2的器件，其中，所述透明电极层包括金属导电层。9.如权利要求7的器件，其中，所述非金属导电层是导电氧化物。10.如权利要求9的器件，其中，所述导电氧化物是从氧化铟锡、氧化锡、氧化镓铟、氧化锌和氧化锌铟组成的组中选择的。11.如权利要求10的器件，其中，所述导电氧化物是氧化铟锡。12.如权利要求7的器件，其中，所述非金属导电层是导电聚合物。13.如权利要求12的器件，其中，所述导电聚合物是聚苯胺。14.如权利要求7的器件，其中，所述透明电极层还包括在所述非金属导电层和所述至少一个光电导有机层之间设置的金属层。15.如权利要求2的器件，其中，所述透明电极层是低电阻阴极。16.如权利要求15的器件，其中，所述低电阻阴极包括氧化铟锡。17.如权利要求2的器件，其中，所述透明电极层是金属/非金属复合阴极。18.如权利要求17的器件，其中，所述金属/非金属复合阴极包括氧化铟锡和镁银。19.如权利要求14的器件，其中，所述金属层包括从金、铝、镁、铟和银组成的组中选择的金属。20.如权利要求14的器件，其中，所述金属层是主要由镁和银构成的合金。21.如权利要求1的器件，其中，所述光电导有机层是有机分子晶体材料。22.如权利要求21的器件，其中，所述有机分子晶体材料是选自由酞菁化合物、二萘嵌苯化合物、聚并苯化合物和卟啉化合物组成的组中。23.如权利要求1的器件，其中，所述光电导有机层是聚合材料。24.如权利要求1的器件，其中，所述至少一层光电导有机层是一层光电导有机层。25.如权利要求1的器件，其中，所述至少一层光电导有机层是两层光电导有机层。26.如权利要求25的器件，其中，所述两层光电导有机层被选择形成光电异质结。27.如权利要求26的器件，其中，所述两层光电导有机层是铜酞菁和二萘嵌苯四羧基二酐。28.如权利要求26的器件，其中，所述两层光电导有机层是铜酞菁和3，4，9，10-二萘嵌苯四羧基-双-苯并咪唑。29.如权利要求27的器件，其中，所述透明电极层由氧化铟锡组成。30.如权利要求28的器件，其中，所述透明电极层由氧化铟锡组成。31.如权利要求1的器件，其中，所述至少一个光电导有机层是具有较靠内的对和较靠外的对的四层光电导有机层，所述至少两层电极层是两个电极层。32.如权利要求31的器件，其中，所述四层光电导有机层的所述较靠内的对是为形成光电异质结和为在电磁频谱的指定区域中具有光谱灵敏度而选择的一对光电导有机染料。33.如权利要求32的器件，其中，光电导有机染料的所述对包括铝三(8-羟基喹啉)和4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨]联苯。34.如权利要求32的器件，其中，所述四层光电导有机层的所述较靠外的对的至少一个包括有机分子晶体材料。35.如权利要求32的器件，其中，所述四层光电导有机层的所述较靠外的对的至少一个包括聚合材料。36.如权利要求32的器件，其中，所述四层光电导有机层的所述较靠外的对的至少一个包括从酞菁化合物、二萘嵌苯化合物、聚并苯化合物和卟啉化合物组成的组中选择的材料。37.如权利要求33的器件，其中，所述四层光电导有机层的所述较靠外的对的至少一个包括从铜酞菁、二萘嵌苯四羧基二酐和3，4，9，10-二萘嵌苯四羧基-双-苯并咪唑组成的组中选择的材料。38.如权利要求25的器件，其中，所述两层光电导有机层是被选择以形成光电异质结和在电磁频谱的指定区域中具有光谱灵敏度的一对光电导有机染料。39.如权利要求2的器件，还包括电阻负载。40.如权利要求2的器件，还包括电源。41.如权利要求1的器件，其中，至少一个光电导有机层是被选择以形成分离激发子的多个界面的多个光电导有机层。42.如权利要求41的器件，其中，所述多个光电导有机层的厚度被选择来改变激发子的分子能级，从而在所述多个光电导有机层中形成许多量子阱。43.如权利要求41的器件，其中，从由有机分子晶体材料和聚合材料组成的组中选择所述多个光电导有机层。44.如权利要求41的器件，其中，所述多个光电导有机层是从由酞菁化合物、二萘嵌苯化合物、聚并苯化合物和卟啉化合物组成的组中选择的。45.如权利要求41的器件，其中，所述多个光电导有机层是从由铜酞菁、二萘嵌苯四羧基二酐、3，4，9，10-二萘嵌苯四羧基-双-苯并咪唑和氧钒基酞菁组成的组中选择的。46.如权利要求2的器件，其中，所述衬底主要为柔性材料。47.如权利要求2的器件，其中，所述衬底主要为刚性材料。48.如权利要求2的器件，其中，所述衬底主要为透明材料。49.如权利要求2的器件，其中，所述衬底主要为不透明材料。50.一种有机光敏光电器件，包括导电衬底电极，具有近端面和远端面；至少一个电极淀积在所述导电衬底电极的所述近端面上，所述至少一个电极全都是透明的；和至少一个光电导有机层设置在所述导电衬底电极和所述至少一个电极之间。51.如权利要求50的器件，其中，所述衬底基本上是可反射的。52.如权利要求50的器件，其中，所述至少一个光电导有机层的厚度被选择，使所述器件的外部量子效率最佳。53.一种从周围电磁辐射产生电能的方法，包括使有机光电器件与电阻负载电连接，所述器件有在衬底上设置的多个电极，其中，距所述衬底最远的电极是透明的；和使所述光电器件暴露于电磁辐射。54.一种检测电磁辐射的方法，包括使有机光电探测器与检测电路电连接，所述光电探测器有在衬底上设置的多个电极，其中，距所述衬底最远的电极是透明的；对所述检测电路提供电源；使所述光电探测器暴露于外界电磁辐射；和从所述检测电路接收对应于所述外界电磁辐射的电信号。55.一种包括权利要求1的器件的电子装置，所述电子装置选自收音机、电视机、计算机、计算器、电话、无线通信装置、钟表、应急定位装置、电动交通工具、应急电源、发电装置、监视装置、检查装置、辐射检测器、图象装置和光耦合器件组成的组中。56.一种包括权利要求50的器件的电子装置，所述电子装置选自收音机、电视机、计算机、计算器、电话、无线通信装置、钟表、应急定位装置、电动交通工具、应急电源、发电装置、监视装置、检查装置、辐射检测器、图象装置和光耦合器件组成的组中。57.一种连续堆叠的有机光敏光电器件，包括具有近端面和远端面的衬底；和多个有机光敏光电子单元，各所述子单元有透明的阴极和透明的阳极，各所述阴极和阳极是电极层或电荷转移层，所述子单元有彼此重叠的关系，并与所述衬底的所述近端面有重叠关系，其中，所述多个有机光敏光电子单元串联地电连接，各所述子单元与相邻的子单元共享至少一个电极层或电荷转移层。58.如权利要求57的器件，其中，各所述有机光敏光电子单元的厚度被选择，使所述器件的外部量子效率最大。59.如权利要求57的器件，其中，各所述有机光敏光电子单元的数量被选择，使所述器件的总电压输出最大。60.如权利要求57的器件，其中，各所述有机光敏光电子单元的厚度被选择，使各所述有机光敏光电子单元在所述器件暴露于周围电磁辐射时产生大致相同量的电流。61.如权利要求60的器件，各所述有机光敏光电子单元的厚度成指数地大于距所述衬底较远的相邻子单元的厚度。62.如权利要求60的器件，其中，各所述有机光敏光电子单元的厚度成指数地大于更靠近所述衬底的相邻子单元的厚度。63.如权利要求57的器件，其中，各所述有机光敏光电子单元被选择，使在电磁频谱的不同区域中具有光谱灵敏度。64.如权利要求63的器件，其中，光谱灵敏度是通过选择组成各所述有机光敏光电子单元的光敏有机材料的种类而被选择的。65.如权利要求57的器件，其中，各所述有机光敏光电子单元是单层有机光敏光电子单元。66.如权利要求57的器件，其中，各所述有机光敏光电子单元是双层有机光敏光电子单元。67.如权利要求57的器件，其中，每个所述有机光敏光电子单元都是多层有机光敏光电子单元。68.如权利要求66的器件，其中，所述多个双层有机光敏光电子单元被定向，以致与各所述双层有机光敏光电子单元的阳极相比，所述衬底更靠近其阴极。69.如权利要求66的器件，其中，所述多个双层有机光敏光电子单元被定向，以致与各所述双层有机光敏光电子单元的阴极相比，所述衬底更靠近其阳极。70.如权利要求67的器件，其中，所述多个多层有机光敏光电子单元被定向，以致与各所述多层有机光敏光电子单元的阳极相比，所述衬底更靠近其阴极。71.如权利要求67的器件，其中，所述多个多层有机光敏光电子单元被定向，以致与各所述多层有机光敏光电子单元的阴极相比，所述衬底更靠近其阳极。72.如权利要求57的器件，还包括在距所述衬底最远的有机光敏光电子单元上设置的反射层。73.如权利要求57的器件，还包括在所述衬底和最靠近所述衬底的有机光敏光电子单元之间设置的反射层。74.如权利要求57的器件，其中，所述衬底是可反射的。75.如权利要求57的器件，其中，所述各有机光敏光电子单元由被选择以形成分离激发子的多个界面的多个光电导有机层组成。76.如权利要求75的器件，其中，所述多个光电导有机层的厚度被选择，以变更激发子的所述分子能级，以便在所述多个光电导有机层中形成多个量子阱。77.一种串联堆叠的有机光敏光电器件，包括具有近端面和远端面的衬底；和多个有机光敏光电子单元，各所述子单元有阴极和阳极，各所述阴极和阳极是电极层或电荷转移层，各所述子单元与相邻子单元共享至少一个电极层或电荷转移层，所述子单元有相互重叠关系并与所述衬底的所述近端面有重叠关系，其中，所述多个有机光敏光电子单元被串联电连接，距所述衬底最远的一个所述电极层是透明的。78.如权利要求77的器件，还包括在所述衬底和距所述子单元最近的一个所述子单元之间的反射层。79.如权利要求77的器件，其中，所述衬底是可反射的。80.一种串联堆叠的有机光敏光电器件，包括具有近端面和远端面的衬底；和多个有机光敏光电子单元，各所述子单元有阴极和阳极，各所述阴极和阳极是电极层或电荷转移层，各所述子单元与相邻子单元共享至少一个电极层或电荷转移层，所述子单元有相互重叠关系并与所述衬底的所述近端面有重叠关系，至少两个所述电极层是透明的，其中，所述多个有机光敏光电子单元被串联电连接。81.一种从周围电磁辐射产生电能的方法，包括使配有至少两个透明电极层的串联堆叠的有机光电器件与电阻负载电连接；和使所述光电器件暴露于电磁辐射。82.一种检测电磁辐射的方法，包括使配有至少两个透明电极层的串联堆叠的有机光电器件与检测电路电连接；对所述检测电路提供电能；使所述光电探测器暴露于外界电磁辐射；从所述检测电路中接收对应于所述外界电磁辐射的电信号。83.一种制造有机光敏光电器件的方法，包括用于配有串联连接的多个堆叠有机光敏光电子单元器件的附加步骤，在该步骤中选择所述子单元的厚度，使所述器件的外部量子效率最大。84.一种制造串联堆叠的有机光敏光电器件的方法，包括在衬底上制造第一有机光敏光电子单元，以便形成可以产生指定电压的有机光敏光电器件；和在所述第一有机光敏光电子单元的顶部表面上按重叠关系制造第二有机光敏光电子单元，以便形成堆叠的有机光敏光电器件，增加所述有机光敏光电器件的电压能力，其中，所述堆叠的有机光敏光电电池的所述子单元由一对透明的电极层组成，而所述第一子单元和所述第二子单元被串联电连接。85.如权利要求84的方法，其中，选择所述第一有机光敏光电子单元厚度和所述第二有机光敏光电子单元的厚度，使所述器件的外部量子效率最大。86.一种包括权利要求57所述器件的电子装置，所述电子装置选自收音机、电视机、计算机、计算器、电话、无线通信装置、钟表、紧急定位装置、电动交通工具、应急电源、发电装置、监控装置、检查装置、辐射检测器、图象装置和光耦合装置组成的组中。87.一种包括权利要求77所述器件的电子装置，所述电子装置选自收音机、电视机、计算机、计算器、电话、无线通信装置、钟表、紧急定位装置、电动交通工具、应急电源、发电装置、监控装置、检查装置、辐射检测器、图象装置和光耦合装置组成的组中。88.一种包括权利要求80所述器件的电子装置，所述电子装置选自收音机、电视机、计算机、计算器、电话、无线通信装置、钟表、紧急定位装置、电动交通工具、应急电源、发电装置、监控装置、检查装置、辐射检测器、图象装置和光耦合装置组成的组中。89.一种有机光敏光电器件，包括带有第一主表面和第二主表面的衬底；在所述衬底的所述第一主表面上有重叠关系的至少两个透明的电极层；和设置在所述至少两个透明的电极层之间的至少一个光电导有机层。90.如权利要求89的器件，其中，所述至少一个光电导有机层的厚度被选择，使所述器件的外部量子效率最大。91.如权利要求89的器件，其中，所述至少一个光电导有机层的厚度被选择，使所述器件的总电流输出最大。92.如权利要求89的器件，其中，所述至少一个光电导有机层的厚度被选择，使所述器件的占空因数最大。93.如权利要求90的器件，其中，至少一个所述透明的电极层包括非金属导电层。94.如权利要求90的器件，其中，至少一个所述透明的电极层包括金属导电层。95.如权利要求93的器件，其中，所述非金属导电层是导电氧化物。96.如权利要求95的器件，其中，所述导电氧化物从氧化铟锡、氧化锡、氧化镓铟、氧化锌和氧化锌铟组成的组中选择的。97.如权利要求96的器件，其中，所述导电氧化物是氧化铟锡。98.如权利要求93的器件，其中，所述非金属导电层是导电聚合物。99.如权利要求98的器件，其中，所述导电聚合物是聚苯胺。100.如权利要求93的器件，其中，至少一个所述透明电极层还包括在所述非金属导电层和所述至少一个光电导有机层之间设置的金属层。101.如权利要求90的器件，其中，至少一个所述透明电极层是低电阻非金属阴极。102.如权利要求101的器件，其中，所述低电阻非金属阴极包括氧化铟锡。103.如权利要求90的器件，其中，至少一个所述透明电极层是金属/非金属复合阴极。104.如权利要求103的器件，其中，所述金属/非金属复合阴极包括氧化铟锡和镁银。105.如权利要求10...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬R佛莱斯特，弗拉基米尔布洛维克，
申请(专利权)人：普林斯顿大学理事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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