[发明专利]有序结晶有机膜的生长

说明书

临时申请的交叉参考

本申请主张2007年8月24日提交的美国临时申请60/957902号 的权益，其内容通过参考并入本文中。

依靠美国政府支持完成了本发明，空军科学研究处(AirForce OfficeofScientificResearch)授予的合同号为FA9550-07-1-0364。在本 发明中，政府享有特定的权利。

本发明一般涉及用于电子器件中的有机光敏膜，制造这类膜的方 法，以及使用这类膜的器件。

光电器件依靠材料的光学和电子性能来电子地制造或检测的电磁 辐射、或由周围的电磁辐射发电。

光敏光电器件将电磁辐射转化成电流。太阳能电池，也称作光电 池(photovoltaic)(PV)器件，是一种具体用于发电的光敏光电器件。可以 由太阳光之外的光源产生电能的PV器件，能够用于驱动功率消耗的负 载，以提供例如照明、加热，或给电子电路或器件如计算器、收音机、 计算机或远距离监控设备或通讯设备以动力。这些发电应用通常也涉 及电池或其它能量存储装置的充电，使得当源自太阳或其它光源的直 接照射不能使用时可以继续运行，或者用于平衡具有特定应用需求的 PV器件的功率输出。如本文中所使用的，术语“电阻负载”是指所有 功率消耗或储存电路、器件、设备或系统。

另一种光敏光电器件为光敏电阻(photocondutorcell)。在该功能 中，信号检测电路对器件的电阻进行监测以检测因光吸收引起的变化。

另一种光敏光电器件为光检测器。在运行中，将光检测器用于连 接电流检测电路，其测量当光检测器暴露于电磁辐射下时所产生的电 流，且可具有施加的偏压。如本文中所述的检测电路能够为光检测器 提供偏压并测量光检测器对电磁辐射的电子响应。

根据是否存在如下所定义的整流结且还根据是否利用外部施加的 电压来运行所述器件，可以表征这三种光敏光电器件，所述外部施加 的电压也称作偏压。如本文中所使用的，术语“整流”尤其是指界面 具有不对称传导特性，即界面支持优选在一个方向上的电子电荷传输。 光敏电阻没有整流结且通常利用偏压来运行。PV器件具有至少一个整 流结且不需要偏压来运行。光检测器具有至少一个整流结且通常但不 总是利用偏压运行。作为一般规则，光电池为电路、器件或设备提供 电力，但不提供信号或电流来控制检测电路或者源自检测电路的信号 输出。相反，光检测器或光电导体提供信号或电流来控制检测电路或 者源自检测电路的信号输出，但不为电路、器件或设备提供电力。

传统地，光敏光电器件由大量无机半导体如结晶、多晶和无定形 的硅、砷化镓、碲化镉和其它物质构成。此处，术语“半导体”是指 当因热或电磁激发而诱导电荷载流子时能够传导电流的材料。术语“光 电导”通常是指电磁辐射能被吸收并由此转化成电荷载流子激发能， 使得所述载流子能够在材料中传导即传输电荷的过程。本文中使用术 语“光电导体”或“光电导材料”来表示因它们吸收电磁辐射而产生 电荷载流子的性质而被选择的半导体材料。

可以对PV器件进行优化，使得在标准照明条件下(即标准试验条 件，1000W/m²、AM1.5的光谱照明)产生最大功率，使得光电流与光 电压的乘积最大。这种电池在标准照明条件下的功率转化效率取决于 下列三个参数：(1)零偏压下的电流，即短路电流I_SC；(2)开路电压条 件下的光电压，即开路电压V_OC；和(3)填充因子，ff。

当PV器件跨负载连接且被光照射时，它们产生光生电流。当在 无限负载下照射时，PV器件产生其最大的可能电压，V_开路电压或V_OC。 当在使其电接触短路的条件下照射时，PV器件产生其最大的可能电流 I_短路或I_SC。当实际上用来发电时，将PV器件连接至有限的电阻负载上， 并由电流和电压的乘积I×V来给出功率输出。PV器件产生的最大总功 率自然不能超过乘积I_SC×V_OC。当优化负载值以实现最大的功率提取 时，电流和电压的值分别为I_max和V_max。