[发明专利]形成具有稳定金属氧化物层的光电器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理作为光电有源器件例如光伏器件或有机发光二极管的一部分的金属氧化物层的方法。本发明还涉及利用这种方法形成的器件。

背景技术

光伏器件用吸收入射光并产生电输出的材料制成。这样的光电活性材料的例子包括IB-IIIB族硫属元素化物、结晶和/或非晶硅、碲化镉类、砷化镓类等等。这些器件中的一些可以制成为在光电活性材料之上具有金属氧化物层。所述金属氧化物充当导体或半导体并根据它们对光的透过性而进行选择。金属氧化物还用于有机发光二极管作为顶部电极。经常使用氧化锌类,特别是在基于IB-IIIB族硫属元素化物的光伏电池中。

US2007/0295390教导了金属氧化物例如氧化锌可用作保护层。

发明内容

令人惊讶地，与US2007/0295390的教导相反，本发明人发现氧化锌可能易受与水分的反应影响，这可降低器件的长期稳定性。这种反应可以由于存在即使是弱酸而被加速。

因此，发明人进一步发现，所述金属氧化物层与某些材料的反应可降低所述金属氧化物层易受水的影响，并使得光电有源器件随着时间更加稳定。

因此，根据第一种实施方式，本发明是一种方法，所述方法包括沉积金属氧化物层作为生产光电有源器件的一部分，并将所述金属氧化物层暴露于反应剂以形成相对疏水性表面。

根据第二种实施方式，本发明是具有至少一个背面电极、一个光电活性层、和在所述光电活性层之上的金属氧化物的光电活性器件，其中所述金属氧化物层的顶部部分包含所述金属氧化物与增加所述金属氧化物层对水分的抗性同时对所述层的光学或电性质基本无影响的化合物的反应产物。

附图说明

图1是本发明有用的光伏电池的一种实施方式的示意图。

具体实施方式

本发明的光电有源器件可以是任何这样的器件，例如有机发光二极管，或更优选光伏器件。所述器件的特征为背面(远离光发射或光接收)电极、至少一个光电活性层、和在所述光电活性层之上的金属氧化物。所述金属氧化物可以充当正面电极或可以是与附加的正面电极组合使用的中间层。

所述金属氧化物层优选是掺杂或未掺杂氧化锌或者掺杂或未掺杂氧化锡(例如氧化铟锡)，但是更优选氧化锌层例如氧化锌、掺杂氧化锌(例如铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或铟掺杂氧化锌)。

当所述器件是有机发光二极管时，所述活性层可以是当向材料施加电流时发射光的任何小分子或聚合材料。优选地，所述器件是上述类别的光伏电池。所述光伏电池包括背面电极、吸收体和至少一种金属氧化物层，优选氧化锌基层。IB-IIIB族硫属元素化物是优选的吸收体。这些成分在下文中应该统称为光电活性的硫属元素基(PACB)成分。

图1显示了可以通过本发明的方法制造的光伏制品10的一种实施方式。这种制品10包含结合载体22、背面电接触24和硫属元素化物吸收体20的衬底。所述制品10还包括掺有本发明的n-型硫属元素化物成分的缓冲区28、任选的正面电接触窗口区26、透明导电区30、集电栅40、和帮助保护制品10并与环境条件分隔的任选的阻挡区34。这些组分的每一个在图1中显示为包括单层，但是它们中的任何可以根据需要独立地由多个亚层形成。也可以提供当前已知或在今后发展中常规用于光伏电池的附加层(没有显示)。在本文中偶尔使用时，所述电池的顶部12被认为是接收入射光16的面。在吸收体上形成基于硫化镉的层的方法还可以用于串联电池结构，其中两个电池在彼此的顶部叠加，每个都具有吸收不同波长辐射的吸收体。

载体22可以是刚性或柔性的衬底。载体22可以由范围广泛的材料形成。这些包括玻璃、石英、其他陶瓷材料、聚合物、金属、金属合金、金属间组合物、纸、纺织或非纺织物、这些的组合等等。不锈钢是优选的。优选柔性衬底能够最大化利用所述薄膜吸收体和其他层的柔性。

背面电接触24提供将制品10与外部电路电耦合的便利方式。接触24可以由范围广泛的导电材料形成，所述材料包括Cu、Mo、Ag、Al、Cr、Ni、Ti、Ta、Nb、W的一种或多种，这些的组合，等等。掺有Mo的导电组合物是优选的。所述背面电接触24还可以有助于吸收体20与载体22的隔离，以最小化载体成分迁移到吸收体20中。例如，背面电接触24可有助于阻断不锈钢载体22的Fe和Ni成分迁移到吸收体20中。例如，如果Se用于形成吸收体20的话，背面电接触24还可通过防御Se来保护载体22。