DESCRIPTION [0018] As described in

DESCRIPTION

[0018] As described in this specification the present invention is directed to processes for producing low work function electrodes for organic photovoltaic systems, such as, for example, polymer-fullerene bulk heterojunction organic photovoltaic systems. The processes may comprise depositing an electrode layer onto a substrate and spray coating an ethoxylated polyethyleneimine (PEIE) layer onto the electrode layer. This multi-layer spray coating process avoids the functional surface area constraints imposed by other deposition techniques, such as spin coating, for example, and may be used to produce large-area organic photovoltaic systems with relatively high through-put.

[0019] As used in this specification, including the claims, the term "work function" refers to the minimum energy required to remove an electron from a solid material to a point immediately adjacent to the solid material surface. In the active material of an organic photovoltaic system, a photo-excited electron dissociated from its corresponding hole in the semiconducting polymer occupies the LUMO energy level of the acceptor material (e.g., a fullerene compound). Therefore, the work function of the cathode in an organic photovoltaic system must be sufficiently low in order to approximate the LUMO energy level of the acceptor material and

extract/collect the electron from the active material. On the other hand, the work function of the anode in an organic photovoltaic system must be relatively higher than the work function of the cathode to provide the driving force for exciton dissociation, transport, and the extraction/collection of holes.

[0020] The cathodes and anodes in organic photovoltaic systems are generally comprised of different materials having different work functions.

Electrodes must also be sufficiently conductive to establish an electric current. Many conductive metals such as silver and conductive polymers such as blends of poly(3,4- ethylenedioxythiophene) : poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) possess the necessary intrinsic electrical conductivity, but the intrinsic work function of such materials is too high to function effectively as a cathode in organic photovoltaic systems. The processes described in this specification address and overcome these problems by spray coating an ethoxylated polyethyleneimine (PEIE) layer onto an electrode layer to reduce the work function of the electrode layer, thereby making the electrode material suitable for use as a cathode in an organic photovoltaic system. In this manner, the anode in an organic photovoltaic system may comprise a material such as, for example, silver or a PEDOT:PSS-based polymeric composition, and the corresponding cathode may comprise the same material or a different material with a spray-coated PEIE layer located between and contacting the cathode and the active material, wherein the PEIE layer lowers the work function of the cathode.

[0021] Ethoxylated polyethyleneimine (PEIE) is a highly branched copolymer comprising primary and secondary amino groups and having the following general chemical structure:

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

คำอธิบาย [0018] ตามที่อธิบายไว้ในข้อมูลจำเพาะนี้ประดิษฐ์ปัจจุบันเป็นผู้กำกับในกระบวนการผลิตอิเล็กโทรดฟังก์ชันงานต่ำสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ เช่นนี้ เช่น ฟูลเลอรีนพอลิเมอร์จำนวนมาก heterojunction อินทรีย์ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ กระบวนการอาจประกอบด้วยการฝากชั้นการอิเล็กโทรดลงบนพื้นผิวและสเปรย์เคลือบมี ethoxylated ชั้น polyethyleneimine (PEIE) บนชั้นที่อิเล็กโทรด กระบวนการเคลือบหลายชั้นสเปรย์นี้เพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของพื้นที่ผิวที่ทำงานเทศบาลเทคนิคสะสมอื่น ๆ เช่นหมุนเคลือบ ตัวอย่างเช่น และอาจใช้ในการผลิตระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ขนาดใหญ่พื้นที่ มีค่อนข้างสูงถึงย้าย [0019] ใช้ในข้อมูลจำเพาะนี้ รวมทั้งการเรียกร้อง คำว่า "ฟังก์ชันการทำงาน" หมายถึงพลังงานขั้นต่ำที่ต้องการเอาอิเล็กตรอนจากวัสดุไม้ไปจุดที่ติดกับพื้นผิววัสดุไม้ ในวัสดุที่ใช้งานของระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ อิเล็กตรอนตื่นเต้นกับภาพที่แยกออกจากหลุมสอดคล้องกันในโพลิเมอร์โลหะตรงบริเวณระดับพลังงาน LUMO ของวัสดุให้เป็นผู้รับ (เช่น ฟูลเลอรีนสารประกอบ) ดังนั้น ฟังก์ชันการทำงานของแคโทดในเซลล์แสงอาทิตย์ระบบอินทรีย์ต้องต่ำพอเพื่อประมาณระดับพลังงาน LUMO ของวัสดุให้เป็นผู้รับ และ สารสกัด/รวบรวมอิเล็กตรอนจากวัสดุที่ใช้งาน บนมืออื่น ๆ ฟังก์ชันการทำงานของแอโนดในเซลล์แสงอาทิตย์ระบบอินทรีย์ต้องค่อนข้างมากกว่าฟังก์ชันการทำงานของแคโทดเพื่อให้แรงขับเคลื่อนสำหรับ exciton dissociation ขนส่ง และสกัด/คอลเลกชันของหลุม [0020] cathodes และกันกร่อนในระบบอินทรีย์เซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปประกอบด้วยวัสดุอื่นที่มีฟังก์ชั่นการทำงานต่าง ๆ ขั้วไฟฟ้าต้องนำไฟฟ้าเพียงพอในการสร้างกระแสไฟฟ้า โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าเช่นเงิน และเป็นตัวนำไฟฟ้าโพลีเมอร์เช่นผสมของ poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) มีการนำไฟฟ้าที่แท้จริงจำเป็น แต่ฟังก์ชันงานลักษณะดังกล่าวมากเกินไปไปอย่างมีประสิทธิภาพเป็นแคโทดในอินทรีย์นแสง กระบวนการอธิบายไว้ในข้อมูลจำเพาะที่อยู่ และเอาชนะปัญหาเหล่านี้ โดยการสเปรย์เคลือบมี ethoxylated ชั้น polyethyleneimine (PEIE) บนชั้นที่อิเล็กโทรดเพื่อลดฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กโทรดชั้น จึงทำให้วัสดุอิเล็กโทรดเหมาะสำหรับใช้เป็นแคโทดในเซลล์แสงอาทิตย์ระบบอินทรีย์ ในลักษณะนี้ แอโนดในเซลล์แสงอาทิตย์ระบบอินทรีย์อาจประกอบด้วยวัสดุเช่น เช่น ซิลเวอร์หรือ PEDOT:PSS-คะแนนองค์ประกอบแบบโพลีเมอร์ และแคโทดที่สอดคล้องกันอาจประกอบด้วยวัสดุเดียวกัน หรือวัสดุอื่น ด้วยสเปรย์เคลือบ PEIE ชั้นตั้งอยู่ระหว่าง และติดต่อแคโทดและวัสดุที่ใช้งาน ใหการ PEIE ชั้นลดฟังก์ชันการทำงานของแคโทดได้ [0021] Ethoxylated polyethyleneimine (PEIE) เป็นโคพอลิเมอร์กิ่งสูงประกอบด้วยกลุ่มอะมิโนหลัก และรอง และมีโครงสร้างทางเคมีทั่วไปต่อไปนี้:

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

รายละเอียด[0018] ที่อธิบายไว้ในข้อกำหนดนี้สิ่งประดิษฐ์ในปัจจุบันเป็นผู้กำกับกระบวนการในการผลิตอิเล็กโทรฟังก์ชั่นการทำงานที่ต่ำสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์เช่นตัวอย่างเช่นพอลิเมอ fullerene กลุ่มเฮเทอโรระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ กระบวนการที่อาจประกอบด้วยฝากชั้นขั้วไฟฟ้าบนพื้นผิวและสเปรย์เคลือบ polyethyleneimine Ethoxylated (PEIE) ชั้นบนชั้นอิเล็กโทรด หลายชั้นกระบวนการเคลือบสเปรย์นี้หลีกเลี่ยงการทำงาน จำกัด พื้นที่ผิวที่กำหนดโดยเทคนิคการสะสมอื่น ๆ เช่นเคลือบหมุนตัวอย่างและอาจจะใช้ในการผลิตขนาดใหญ่พื้นที่ระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่มีค่อนข้างสูงผ่านใส่. [0019] ในฐานะที่เป็น ใช้ในข้อกำหนดนี้รวมทั้งการเรียกร้องคำว่า "ฟังก์ชั่นการทำงาน" หมายถึงการใช้พลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการลบอิเล็กตรอนจากวัสดุที่เป็นของแข็งไปยังจุดทันทีที่อยู่ติดกับพื้นผิววัสดุที่เป็นของแข็ง ในวัสดุที่ใช้งานของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อินทรีย์อิเล็กตรอนภาพรู้สึกตื่นเต้นที่แยกตัวออกมาจากหลุมที่สอดคล้องกันในพอลิเมอสารกึ่งตัวนำหมกมุ่นอยู่กับระดับพลังงาน LUMO ของวัสดุใบเสร็จ (เช่นสารประกอบ fullerene) ดังนั้นฟังก์ชั่นการทำงานของแคโทดในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อินทรีย์จะต้องต่ำพอเพื่อที่จะใกล้เคียงกับระดับพลังงาน LUMO ของวัสดุใบเสร็จและสารสกัด / เก็บอิเล็กตรอนจากวัสดุที่ใช้งานอยู่ บนมืออื่น ๆ , ฟังก์ชั่นการทำงานของขั้วบวกในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อินทรีย์จะต้องค่อนข้างสูงกว่าฟังก์ชั่นการทำงานของแคโทดเพื่อให้เป็นแรงผลักดันสำหรับการแยกตัวออก exciton, การขนส่ง, และ / สกัดคอลเลกชันของหลุม. [0020] ที่ cathodes และ anodes ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะประกอบด้วยโดยทั่วไปของวัสดุที่แตกต่างกันที่มีฟังก์ชั่นการทำงานที่แตกต่างกัน. ไฟฟ้ายังจะต้องเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่จะสร้างกระแสไฟฟ้า โลหะเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหลายอย่างเช่นเงินและนำไฟฟ้าเช่นโพลิเมอร์ผสมโพลี (3,4- ethylenedioxythiophene): โพลี (สไตรีนซัลโฟเนต) (PEDOT: PSS) มีทั้งการนำไฟฟ้าที่แท้จริง แต่ฟังก์ชั่นการทำงานที่แท้จริงของวัสดุดังกล่าวสูงเกินไป เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นแคโทดในระบบเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ กระบวนการที่อธิบายไว้ในที่อยู่ข้อกำหนดนี้และเอาชนะปัญหาเหล่านี้โดยสเปรย์เคลือบ polyethyleneimine Ethoxylated (PEIE) ชั้นบนชั้นขั้วไฟฟ้าเพื่อลดฟังก์ชั่นการทำงานของชั้นไฟฟ้าจึงทำให้วัสดุไฟฟ้าเหมาะสำหรับใช้เป็นแคโทดในสระเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ ระบบ. ในลักษณะนี้ขั้วบวกในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อินทรีย์อาจประกอบด้วยวัสดุเช่นตัวอย่างเช่นเงินหรือ PEDOT A: องค์ประกอบของพอลิเมอ PSS-based และแคโทดที่สอดคล้องกันอาจประกอบด้วยวัสดุเดียวกันหรือวัสดุที่แตกต่างกันด้วยสเปรย์เคลือบ ชั้น PEIE อยู่ระหว่างและติดต่อแคโทดและวัสดุที่ใช้งานอยู่นั้นชั้น PEIE ลดฟังก์ชั่นการทำงานของแคโทด. [0021] Ethoxylated polyethyleneimine (PEIE) เป็นลิเมอร์กิ่งสูงประกอบด้วยกลุ่มอะมิโนหลักและรองและมีสารเคมีทั่วไปดังต่อไปนี้ โครงสร้าง: