[发明专利]平行的同轴分子叠片阵列

权利要求书

1.一种具有构成用于光电流产生的纳米复合同轴电缆的光电流发生装置，其包括：

多个叠片，其位于至少一个第一电极和至少一个第二电极之间并定位于与至少一个第一电极和至少一个第二电极基本上垂直以使光电流能够流过所述叠片，每个叠片具有外部p型通道和内部n型通道以在所述第一和第二电极之间为光电流提供电荷运输；所述外部p型通道包括多个大环π-共轭的平面分子，其叠片加以形成所述纳米复合同轴电缆的所述外部p型通道，并在那里具有轴向的通道；并且所述内部n型通道包括多个C60分子，其位于所述叠片的所述轴向通道内以形成所述内部n型通道，所述多个叠片形成有序的异质结以在所述光电流发生装置中提供光电流的电荷运输。

2.权利要求1所述的装置，其中所述大环π-共轭的平面分子是亚芳基-亚乙炔基大环(AEM)。

3.权利要求2所述的装置，其中所述AEM分子由完全结合的含有四个卟啉生色团的四环组成。

4.权利要求2所述的装置，其中所述AEM分子由含有噻吩的大环形成。

5.权利要求1所述的装置，其中所述大环π-共轭的平面分子由咔唑、苯、噻吩、亚苯基亚乙烯基、卟啉、酞菁、苝、芘、石墨烯和其组合的亚单元形成。

6.权利要求1所述的装置，其中所述多个大环π-共轭的平面分子通过π-π叠加自装配。

7.权利要求1所述的装置，其中所述多个大环π-共轭的平面分子的环大小通过将共轭单元加入到位于咔唑和三键之间的亚苯基前体而扩大，所述扩大的环大小适于包封C60分子簇。

8.权利要求1所述的装置，其中所述多个C60分子被同轴定位以便所述C60线性分子被线性排列，单个C60分子跨越。

9.权利要求1所述的装置，其中所述装置被配置为太阳能电池。

10.权利要求9所述的装置，其中所述第一和第二电极中至少一个是透明的导电材料。

11.权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二电极中至少一个由选自钙、铟、铝、锡、银、铜、金和其组合的材料形成。

12.权利要求1所述的装置，进一步包括位于所述第一和第二电极之间的多个叠片，其中通过大环π-共轭的平面分子上相互交错的烷基侧链，每个叠片与相邻的叠片绝缘，以基本上防止叠片之间电荷复合和电流漏泄。

13.权利要求1所述的装置，其中所述多个叠片具有平均长度，其足以基本上完全吸收可见光谱中的光波。

14.权利要求1所述的装置，其中所述多个叠片具有平均长度，其足以基本上完全吸收红外线和紫外线光谱中的光波。

15.权利要求1所述的装置，其中所述多个叠片形成大面积垂直的还原-氧化活性供体/受体超分子叠片的膜。

16.形成在太阳能电池中使用的纳米复合同轴电缆的方法，其包括：

用基本上连续的膜涂布第一电极，所述膜由形成多个叠片的可叠加的大环π-共轭的平面分子形成，每个叠片具有外部p型通道和基本上与所述第一电极的平面垂直的轴向通道，其中多个C60分子位于所述轴向通道内以形成与所述p型通道形成本体异质结的内部n-通道；

将第二电极与所述第一电极相反的所述膜连接，其中所述第二电极基本上与所述第一电极平行。

17.权利要求16所述的方法，其中所述平面分子由亚芳基-亚乙炔基大环(AEM)分子形成。

18.权利要求17所述的方法，其中涂布进-步包括：

通过在高于选择的温度加热由所述AEM分子形成的所述连续膜而形成垂直的膜，以形成各向同性相，在各向同性相中所述膜中的所述AEM分子被同质地定位；和

将所述膜以足以允许所述各向同性相重排成垂直的相的速度冷却到室温以在所述连续的膜中形成大面积垂直的相。

19.权利要求16所述的方法，其中涂布所述第一电极进一步包括用通过旋转涂布形成的垂直的膜涂布所述第一电极。

20.权利要求16所述的方法，其中涂布所述第一电极进一步包括在所述第一和第二电极中至少一个上通过物理气相沉积涂布所述第一电极。