本公开涉及一种器件，其包含：阳极；阴极；无机基板；以及至少一个有机窗口层，所述有机窗口层被放置在：阳极和无机基板之间；或者阴极和无机基板之间。本文还公开了增强光敏器件的性能的方法，所述光敏器件具有阳极、阴极和无机基板，所述方法包括：将至少一个有机窗口层例如PTCDA放置在阳极和阴极之间。在一种实施方式中，所述有机窗口层可以吸收光并产生激子，所述激子迁移到所述器件的无机部分并在其中转化为光电流，由此提高所述器件的效率。本文还公开了增强光敏器件的肖特基势垒高度的方法，所述方法基本上类似于前述方法，因为所述方法依赖于将至少一个有机窗口层放置在阳极和无机基板之间；或者阴极和无机基板之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为无机太阳能电池窗口层的有机半导体相关申请的交叉引用本申请要求提交于2010年9月14日的美国临时申请N0.61/382,885的权益，其公开内容在此引作参考。关于联邦资助研究的申明本申请主题内容的准备在美国能源部授予的合同N0.DE-SC0001011下得到政府资助。美国政府享有本申请主题内容的某些权利。_5] 联合研究协议本申请的主题内容由以下各方中的一个或多个、代表以下各方中的一个或多个和/或与以下各方中的一个或多个合作根据大学-公司联合研究协议做出:密歇根大学(University of Michigan)和全球光电能源公司(Global Photonic EnergyCorporation)。所述协议在所要求保护的专利技术做出之日及做出之前就已生效，并且正是由于在所述协议范围内采取的行动，才做出了所要求保护的专利技术。
技术介绍
光电器件依靠材料的光学和电子学性质来以电子方式产生或检测电磁福射，或者从环境电磁福射产生电。光敏光电器件将电磁福射转化为电。太阳能电池，也被称作光伏(PV)器件,是一类被特别用于产生电力的光敏光电器件。PV器件可以从阳光以外的光源产生电能，可用于驱动消耗电力的负载以提供例如照明、取暖，或者向电子电路或装置例如计算器、收音机、计算机或远程监控或通信设备提供电力。这些发电应用通常还包括为电池或其它能量存储装置充电，以便当来自太阳或其它光源的直接光照不可用时能够继续运行，或者按照具体应用的要求平衡PV器件的功率输出。在本文中使用时，术语“电阻性负载”指的是任何消耗电力或储存电力的电路、装置、设备或系统。另一种类型的光敏光电器件是光电导体电池。在这种功能中，信号检测电路监测器件的电阻以检测由于光吸收引起的变化。另一种类型的光敏光电器件是光检测器。在操作中，光检测器与电流检测电路联合使用，所述电流检测电路测量当所述光检测器暴露于电磁辐射并可能具有施加的偏压时所产生的电流。本文描述的检测电路能够向光检测器提供偏压并测量光检测器对电磁辐射的电子响应。可以根据是否存在下面定义的整流结，并且也可以根据所述器件是否在也被称作偏压或偏置电压的外加电压下运行，对这三类光敏光电器件进行表征。光电导体电池不具有整流结并且通常在偏压下运行。PV器件具有至少一个整流结并且不在偏压下运行。光检测器具有至少一个整流结并且通常但不总是在偏压下运行。作为一般规则，光伏电池向电路、装置或设备提供电力，但不提供信号或电流以控制检测电路或者从所述检测电路输出信息。相反，光检测器或光电导体提供信号或电流以控制检测电路或者从所述检测电路输出信息，但不向电路、装置或设备提供电力。传统上，光敏光电器件由很多无机半导体构成，所述无机半导体例如晶体硅、多晶硅和无定形硅、砷化镓、碲化镉等。在本文中，术语“半导体”指的是当热激发或电磁激发诱导产生电荷载流子时能够导电的材料。术语“光电导”通常指的是其中电磁辐射能量被吸收并由此被转化为电荷载流子的激发能，从而使得所述载流子可以在材料中传导即输送电荷的过程。术语“光电导体”和“光电导材料”在本文中用于指称由于其吸收电磁辐射以产生电荷载流子的性质而被选择的半导体材料。可以通过PV器件将入射的太阳能转化为有用的电力的效率对所述PV器件进行表征。利用晶体硅或无定形硅的器件在商业应用中占主导地位，其中一些已经达到23%以上的效率。然而，由于在生产没有显著的效率降低缺陷的大晶体中固有的问题，生产基于晶体的高效器件特别是表面积大的器件是困难和昂贵的。另一方面，高效率的无定形硅器件仍然存在稳定性问题。目前可商购的无定形硅电池具有在4%和8%之间的稳定效率。可以对PV器件进行优化以便在标准光照条件(即，标准测试条件:1000W/m2，AMl.5光谱光照)下产生最大电功率，以便得到光电流与光电压的最大乘积。在标准光照条件下，这样的电池的功率转化效率取决于以下三个参数:(1)零偏压下的电流，即短路电流Isc，单位为安培，(2)开路条件下的光电压，即开路电压\c，单位为伏特，以及(3)填充因子ff。当PV器件连接于负载并被光照射时，它们产生光生电流。当在负载无限大的条件下被照射时，PV器件产生其最大可能电压，或vre。当在其电触点短路的情况下被照射时，PV器件产生其最大可能电流，1^@或Isc。当被实际用于产生电力时，PV器件被连接于有限的电阻性负载，功率输出由电流和电压的乘积IX V给出。PV器件产生的最大总功率注定不能超过IseXVtj。乘积。当对负载值进行优化以获得最大功率提取时，电流和电压分别具有1-和Vmax值。PV器件的品质因数是填充因子ff，其被定义为:ff= UmaxV二}/UscVqJ (I) 其中ff总是小于1，因为在实际应用中永远不能同时获得Is。和Vre。尽管如此，当ff在最佳条件下接近I时，所述器件具有较少的串联或内部电阻，因此向负载递送较高百分率的Is。和Vre乘积。如果Pin。是入射到器件上的功率，那么所述器件的功率效率nP可以根据下式计算:nP=ff* (isc*v0C)/Pinc为了产生占据半导体大量容积的内生电场，常用方法是并置两层材料，所述材料具有适当选择的传导性，特别是就其分子的量子能态分布方面进行适当选择的传导性。这两种材料的界面被称为光生伏打结。在传统半导体理论中，用于形成PV结的材料一般被称为n型或P型材料。在此，n型指的是大多数载流子类型是电子。这可以被看做是所述材料具有很多处于相对自由的能态中的电子。P型指的是大多数载流子类型是空穴。这样的材料具有很多处于相对自由的能态中的空穴。背景类型即非光生的大多数载流子浓度主要取决于由缺陷或杂质引起的非故意掺杂。杂质的类型和浓度决定了在传导带最小能量和价电带最大能量之间的能隙内的费米能或费米能级的值。费米能表征的是分子的量子能态的统计学占据情况，所述分子的量子能态由占据概率等于1/2时的能量值所表示。接近传导带最小能量的费米能表明电子为主要载流子。接近价电带最大能量的费米能表明空穴为主要载流子。因此，费米能是传统半导体的主要表征性质，并且典型的PV结传统上是p-n界面。术语“整流”特别指的是界面具有不对称的传导特性，即所述界面优选支持一个方向上的电子电荷输送。整流通常与内建电场相关，所述内建电场发生在适当选择的材料之间的结点处。常规无机半导体PV电池采用p-n结来建立内部电场。早期有机薄膜电池，例如Tang在Appl.Phys.Lett.48，183 (1986)中所报道的，含有与常规无机PV电池中采用的类似的异质结。然而，现在已经意识到，除了建立P-n类型的结点外，异质结的能级偏移也起到重要作用。据信，由于有 机材料中光生过程的基本性质，有机D-A异质结处的能级偏移对于有机PV器件的运行是重要的。在对有机材料光激发后，产生局域化的夫伦克尔(Frenkel)激子或电荷转移激子。为了进行电检测或产生电流，受束缚的激子必须被解离成它们的组成部分电子和空穴。内建电场可以诱导这样的过程，但是在有机器件中通常存在的电场(F 106V/cm)下，效率是低的。有机材料中最有效的激子解离发生在供体-受体(D-A)界面处。在这样的界面处，具有低电离电势的供体材料与具有高电子亲和性的受体材料形成异质结。取决于供体和受体材料的能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·R·弗里斯特，李宁，
申请(专利权)人：密歇根大学董事会，
类型：
国别省市：
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