DE10209789A1 - Photoaktives Bauelement mit organischen Schichten - Google Patents

Photoaktives Bauelement mit organischen Schichten

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein photoaktives Bauelement, insbesondere eine Solarzelle, bestehend aus organischen Schichten und ggf. vorhandenen anorganischen Schichten und mindestens einer Mischschicht aus wenigstens zwei Hauptkomponenten. Die Mischschicht ist dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine geringe Beimischung einer dritten Komponente, nämlich eines starken Akzeptors bzw. Donors dotiert ist, wobei die Dotierung so gewählt wird, dass sie sich nur auf eine der beiden Hauptmaterialien auswirkt. DOLLAR A Durch die Beimischung wird eine erhöhte Konzentration einer Ladungsträgersorte schon im thermischen Gleichgewicht erreicht. Diese sorgt für einen effizienten Transport von Gleichgewichts-Majoritätsladungsträgern. Die andere Komponente sorgt für den Transport der photogenerierten Minoritätsladungsträger.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein photoaktives Bauelement mit organischen Schichten, insbesondere eine Solarzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Seit der Demonstration der ersten organischen Solarzelle durch Tang et al. 1986 [C. W. Tang et al. Appl. Phys. Lett. 48, 183 (1986)], werden organische Materialien derzeit intensiv für verschiedene elektronische und optoelektronische Bauelemente untersucht. Organische Solarzellen bestehen aus einer Reihenfolge dünner (typischerweise 1 nm bis 1 µm) Schichten aus organischen Materialien, welche bevorzugt im Vakuum aufgedampft oder in ihrer polymeren Form aufgeschleudert werden. Die elektrische Kontaktierung erfolgt in der Regel durch Metallschichten.
  • Eine Solarzelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um.
  • Im Gegensatz zu anorganischen Solarzellen werden bei organischen Solarzellen durch das Licht nicht direkt freie Ladungsträger erzeugt, sondern es bilden sich zunächst Exzitonen, also elektrisch neutrale Anregungszustände (gebundene Elektron-Loch-Paare). Erst in einem zweiten Schritt werden diese Exzitonen in freie Ladungsträger getrennt, die dann zum elektrischen Stromfluß beitragen.
  • Der Vorteil solcher Bauelemte auf organischer Basis gegenüber den konventionellen Bauelementen auf anorganischer Basis (Halbleiter wie Silizium, Galliumarsenid) sind die teilweise extrem hohen optischen Absorptionskoeffizienten (bis zu 2 × 105 cm-1), so dass sich die Möglichkeit bietet, mit geringem Material- und Energieaufwand sehr dünne Solarzellen herzustellen. Weitere technologische Aspekte sind die niedrigen Kosten, die Möglichkeit, flexible großflächige Bauteile auf Plastikfolien herzustellen, und die nahezu unbegrenzten Variationsmöglichkeiten der organischen Chemie.
  • Eine Realisierungsmöglichkeit einer organischen Solarzelle entspricht dem Aufbau einer pn- Diode:
    • 1. Träger, Substrat,
    • 2. Grundkontakt, meist transparent,
    • 3. n-Schicht(en) (bzw. p),
    • 4. p-Schicht(en) (bzw. n),
    • 5. Deckkontakt.
  • Hierbei bedeutet n bzw. p eine n- bzw. p-Dotierung. Zwischen den n- und p-Schichten können noch undotierte Schichten vorhanden sein. Das durch den transparenten Grundkontakt einfallende Licht erzeugt in der n-Schicht (bzw. p-Schicht) Exzitonen. Diese Exzitonen können nur durch sehr hohe elektrische Felder oder an geeigneten Grenzflächen getrennt werden. In organischen Solarzellen stehen ausreichend hohe Felder nicht zur Verfügung, so dass alle erfolgversprechenden Konzepte für organische Solarzellen auf der Exzitonentrennung an photoaktiven Grenzflächen beruhen. Die Exzitonen gelangen durch Diffusion an die Grenzfläche zwischen dem p- und dem n-Gebiet, wo Elektronen und Löcher voneinander getrennt werden. Im eingebauten elektrischen Feld der Solarzelle werden die Elektronen nun im n-Gebiet und die Löcher im p-Gebiet abtransportiert.
  • Da durch das Licht immer erst Exzitonen erzeugt werden und noch keine freien Ladungsträger, spielt die rekombinationsarme Diffusion von Exzitonen an die aktive Grenzfläche eine kritische Rolle bei organischen Solarzellen.
  • Aus US 5,093,698 ist die Dotierung organischer Materialien bekannt: Durch Beimischung einer akzeptorartigen bzw. donatorartigen Dotiersubstanz wird die Gleichgewichtsladungsträgerkonzentration in der Schicht erhöht und die Leitfähigkeit gesteigert. Nach US 5,093,698 werden die dotierten Schichten als Injektionsschichten an der Grenzfläche zu den Kontaktmaterialien in elektrolumineszierenden Bauelementen verwendet.
  • Weitere bekannte Ansätze zur Verbesserung der Eigenschaften von organischen Solarzellen sind:
    • 1. Ein Kontaktmetall hat eine große und das andere eine kleine Austrittsarbeit, so dass mit der organischen Schicht eine Schottky-Barriere ausgebildet wird [US 4127738].
    • 2. Anordnung einzelner Solarzellen übereinander (Tandemzelle) [US 04461922, US 06198091 und US 06198092].
    • 3. Die aktive Schicht besteht aus einem organischen Halbleiter in einem Gel oder Bindemittel [US 03844843, US 03900945, US 04175981 und US 04175982]
    • 4. Herstellung einer Transportschicht, die kleine Partikel (Größe 0.01-50 µm) enthält, welche den Ladungsträgertransport übernehmen [US 5965063].
    • 5. Eine Schicht enthält zwei oder mehr Arten von organischen Pigmenten, die verschiedene spektrale Charakteristiken besitzen [JP 04024970].
    • 6. Eine Schicht enthält ein Pigment, das die Ladungsträger erzeugt, und zusätzlich ein Material, das die Ladungsträger abtransportiert [JP 07142751].
    • 7. Polymerbasierende Solarzellen die Kohlenstoffteilchen als Elektronenakzeptoren enthalten [US 05986206]
  • Die Beimischungen in den Schichten in den Punkten 3.) bis 7.) sind nicht im Sinne einer elektrischen Dotierung.
  • Wie oben erläutert, müssen die Exzitonen an eine Grenzfläche gelangen, um einen Beitrag zum Photostrom zu leisten. In einer guten organischen Solarzelle muss daher die Exzitonendiffusionslänge die typische Eindringtiefe des Lichts deutlich übersteigen, damit der überwiegende Teil des Lichts genutzt werden kann. Strukturell und bezüglich der chemischen Reinheit perfekte organische Kristalle oder Dünnschichten erfüllen durchaus dieses Kriterium. Dementsprechend wurde der bisher höchste für eine organische Solarzelle erzielte Wirkungsgrad (4,5%) auch mit einem monokristallinen organischen Material erzielt [J. H. Schön, C. Kloc, E. Bucher, B. Batlogg, Nature, 403, 408 (2000)]. Für großflächige Anwendungen ist allerdings die Verwendung von monokristallinen organischen Materialien nicht möglich und die Herstellung von Mehrfachschichten mit ausreichender struktureller Perfektion ist bis jetzt noch sehr schwierig.
  • Statt die Exzitonendiffusionslänge zu vergrößern, kann man auch den mittleren Abstand bis zur nächsten Grenzfläche verkleinern. Aus WO 00/33396 ist die Bildung eines sogenannten interpenetrierenden Netzwerkes bekannt: Eine Schicht enthält eine kolloidal gelöste Substanz, die so verteilt ist, dass sich ein Netzwerk bildet, über das Ladungsträger fließen können (Perkolationsmechanismus). Die Aufgabe der Lichtabsorption übernimmt in einem solchen Netzwerk entweder nur eine der Komponenten oder auch beide. Der Vorteil dieser Mischschicht ist, dass die erzeugten Exzitonen nur einen sehr kurzen Weg zurücklegen müssen bis sie an eine Domänengrenze gelangen, wo sie getrennt werden. Der Abtransport der Elektronen bzw. Löcher erfolgt getrennt in der gelösten Substanz bzw. in der übrigen Schicht.
  • Da in der Mischschicht die Materialien überall miteinander im Kontakt sind, ist bei diesem Konzept entscheidend, dass die getrennten Ladungen eine lange Lebensdauer auf dem jeweiligen Material besitzen. Mit diesem Ansatz konnten Wirkungsgrade von 2,5% erreicht werden [C. J. Brabec, N. 5. Sariciftci, J. C. Hummelen, Advanced Functional Materials 11, 15 (2001)].
  • Der kritische Punkt bei interpenetrierenden Netzwerken besteht darin, dass in der Mischschicht geschlossene Transportpfade für sowohl Elektronen als auch Löcher zu ihren jeweiligen Kontakten vorhanden sein müssen. Da außerdem die einzelnen Materialien jeweils nur einen Teil der Mischschicht ausfüllen, verschlechtern sich die Transporteigenschaften für die Ladungsträger im Vergleich zu den reinen Schichten deutlich.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein photoaktives Bauelement auf der Basis eines interpenetrierenden Netzwerkes anzugeben, das verbesserte Transporteigenschaften für die Ladungsträger aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass die Mischschicht, die ein interpenetrierende Netzwerk bildet, durch eine geringe Beimischung einer dritten Komponente, nämlich eines starken Akzeptors oder Donors, dotiert ist, wobei die Dotierung so gewählt wird, dass sie sich nur auf eine der beiden Hauptmaterialien auswirkt.
  • In einem derart dotierten Material wird eine erhöhte Konzentration einer Ladungsträgersorte schon im thermischen Gleichgewicht erreicht. Erfindungsgemäß erfolgt der Abtransport der photogenerierten Ladungsträger wie folgt: Das dotierte Material sorgt für einen effizienten Transport der Majoritätsladungsträger. Das undotierte Material sorgt für den Transport der Minoritätsladungsträger.
  • Der Vorteil gegenüber einem undotierten Netzwerk besteht darin, dass im dotierten Material die Transporteigenschaften für die Majoritätsladungsträger wesentlich besser sind. Damit kann das Mischungsverhältnis der beiden Hauptmaterialien zu Gunsten des undotierten Materials verschoben werden. Dieses füllt nun einen größeren Teil der Mischschicht aus, womit sich auch für die Minoritätsladungsträger die Transporteigenschaften verbessern.
  • So kann durch die richtige Wahl der Dotierungskonzentration und des Mischungsverhältnisses der beiden Hauptmaterialien eine deutliche Steigerung der Transporteigenschaften für beide Ladungsträger erreicht werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführung einer Struktur einer erfindungsgemäßen organischen Solarzelle beinhaltet folgende Schichten (siehe Bild 1): 0 Träger, Substrat,
    1 Grundkontakt, meist transparent,
    2 Ladungsträgertransportschicht,
    3 erste Mischschicht, dotiert
    4 erste Mischschicht, undotiert
    5 zweite Mischschicht, undotiert
    6 zweite Mischschicht, dotiert
    7 Ladungsträgertransportschicht,
    8 Deckkontakt.

  • Demgemäß besteht das Bauelement vorteilhaft aus zwei organischen Ladungsträgertransportschichten (2 und 7), Kontaktschichten (1 und 8) und einem zwischen der organischen Schicht (2) und der organischen Schicht (7) befindlichen Schichtsystem (3, 4, 5, 6), in welchem das Licht absorbiert wird. Die Schichten 3 und 6 sind p bzw. n-dotiert, die Schichten 4 und 5 sind undotiert oder wesentlich sehr schwach p- bzw. n-dotiert. Die Schichten 3, 4, 5 und 6 sind entweder einkomponentig (abgesehen von der Dotierung) oder es handelt sich um Mischschichten aus zwei Komponenten. Die Materialien sind so gewählt, dass Exzitonen an den internen Phasengrenzen in der Mischschicht zwischen den beiden Materialien effizient in freie Ladungsträger getrennt werden.
  • Die Ladungsträgertransportschichten 2 bzw. 7 sind nicht photoaktiv und können dotiert oder undotiert sein. Die Art der Dotierung (p oder n) ist dabei identisch zur jeweils angrenzenden dotierten Mischschicht. Jede Ladungsträgertransportschicht sorgt für den effizienten Abtransport einer Ladungsträgersorte. Außerdem trennen sie die Mischschichten von den Kontakten und verhindern damit, dass die Exzitonen in den Mischschichten an den Kontakten rekombinieren.
  • Auf die beiden undotierten Mischschichten 4 und 5 kann ggf. verzichtet werden. In den Mischschichten können beide Hauptmaterialien oder nur eine das Licht absorbieren. Die Idee der obigen Struktur besteht darin, statt einer n-Einzelschicht und einer p-Einzelschicht (vgl. die weiter oben angegebene einfache Struktur einer organischen Solarzelle) eine n-Mischschicht und eine p-Mischschicht zu verwenden. Jede der beiden Mischschichten ist photoaktiv, d. h. in jeder Mischschicht werden Exzitonen erzeugt, die Exzitonen werden an den internen Phasengrenzen getrennt und Elektronen bzw. Löcher werden in entgegengesetzte Richtungen abtransportiert:
  • Zur Veranschaulichung der Funktionsweise sei im folgenden angenommen, dass die erste Mischschicht n-dotiert ist. Zur besseren Übersicht sei ebenfalls angenommen, dass die beiden undotierten Mischschichten 4 und 5 fehlen. Durch das Licht soll nun in dem undotierten Material der ersten Mischschicht ein Eiton erzeugt worden sein. Das Exziton diffundiert in diesem Material, bis es an eine Domänengrenze zum undotierten Material gelangt. Hier wird es getrennt, wobei das Loch im undotierten Material verbleibt und das Elektron in das dotierte hinüberwechselt. Das Elektron wandert anschließend im dotierten Material zur anliegenden Ladungsträgertransportschicht, von der es zum Kontakt abtransportiert wird. Das Loch bewegt sich im undotierten Material bis an die Grenzfläche zur zweiten Mischschicht. Hier wird es vom p-dotierten Hauptmaterial der zweiten Mischschicht übernommen und durch die zweite Mischschicht transportiert. Am Ende sorgt die zweite Ladungsträgertransportschicht für den Transport des Loches zum Kontakt.
  • Der Abtransport der in der p-Mischschicht erzeugten Ladungsträger verläuft entsprechend.
  • Die Funktionsweise des Bauelementes wird nachfolgend an Hand eines Energieschemas noch näher erläutert. Bild 2 zeigt die HOMO (highest occupied molecular orbital) und LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) Niveaus der Schichten 3 bis 6. Die Reihenfolge von links nach rechts ist p-dotierte Mischschicht 3, undotierte Mischschicht 4, undotierte Mischschicht 5 und n-dotierte Mischschicht 6. In den einzelnen Mischschichten stellen die durchgezogenen Linien die Niveaus des einen Materials und die gestrichelten Linien die Niveaus des anderen Materials dar. Durch das Licht soll nun wiederum in einem Material der zweiten Mischschicht ein Exziton erzeugt worden sein. Dieses Material ist durch die durchgezogenen Linien gekennzeichnet. Das Loch verbleibt im Material, während das Elektron in das andere hinüberwechselt (gezeigte Situation in Bild 2). Ein Wechsel ist möglich, da das Elektron in dem anderen Material einen Zustand geringerer Energie einnimmt. Die Energieniveaus der beteiligten Materialien sind nun so gewählt, dass das Loch in die Mischschicht 1 wandern kann. Im Idealfall stoßen hier die Energieniveaus direkt aneinander.
  • Erfindungsgemäß wird die Dotierung so gewählt, dass sie sich nur auf eine der beiden Hauptmaterialien in der Mischschicht auswirkt. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn das eine Material in polykristalliner Form und das andere in amorpher Form vorliegt. Der Dotand befindet sich vorwiegend im amorphen Bereich, so dass durch die räumliche Trennung gewährleistet ist, dass sich der Dotand nur auf die amorphe Komponente auswirkt.
  • Im Falle molekularer organischer Systeme liegen die molaren Dotierungskonzentrationen typischerweise im Bereich von 1 : 10 bis 1 : 10000. Falls die Dotanden wesentlich kleiner sind als die Matrixmoleküle, können in Ausnahmefällen auch mehr Dotanden als Matrixmoleküle in der Schicht sein (bis 5 : 1). Die Dotanden können organisch oder anorganisch sein.
  • Vorzugsweise haben die Domänen in den Mischschichten eine Größe von 1 nm bis 1 µm.
  • Es ist auch im Sinne der Erfindung, wenn eine der beiden als Mischschichten bezeichneten Schichten nur aus einem Hauptmaterial besteht oder eine Mischschicht ganz fehlt. Auch können eine oder beide Ladungsträgertransportschichten 2 bzw. 7 fehlen.
  • Die Mischschichten 3 bis 6 können aus denselben Hauptmaterialien bestehen und sich nur durch ihre Dotierung und evtl. durch das Materialmischungsverhältnis unterscheiden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauelementes zeichnet sich dadurch aus, dass die Schichten 3 und 4 aus einem Material bzw. einer Materialmischung und die Schichten 5 und 6 aus einem anderen Material bzw. einer anderen Materialmischung bestehen. Hierbei können sich die Schichten 3 und 4 bzw. 5 und 6 untereinander durch ihre Dotierung und evtl. durch das Materialmischungsverhältnis unterscheiden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schichten 3 und 4 in einem anderen Wellenlängenbereich absorbieren als die Schichten 5 und 6, so dass das Sonnenspektrum möglichst vollständig genutzt werden kann.
  • Insbesondere ist es zweckmäßig, dass eine der Mischschichten aus einer Mischung eines Phthalozyaninkomplexes (Pc) und dem Fulleren C60 besteht, wobei das Phthalozyanin z. B. durch den starken organischen Akzeptor Tetra-fluoro-tetracyanochino-dimethan (F4-TCNQ) dotiert wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Bauelementes zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Mischschicht aus vier Materialien besteht, d. h. aus zwei Hauptmaterialien und zwei Dotanden. Die beiden Dotanden sind ein starker Akzeptor und ein starker Donator. Erfindungsgemäß wirkt sich jeder Dotand nur auf eine der beiden Hauptmaterialien aus, so dass die Mischschicht aus einem n-dotierten Anteil und einem p-dotierten Anteil besteht. Insbesondere ist es zweckmäßig, dass ein vollständiger Ladungsübertrag von jedem Dotanden auf genau eines der Hauptmaterialien stattfindet. Diese energetisch bevorzugte Situation bewirkt, dass sich die Dotanden vornehmlich bei diesem Hauptmaterial ansammeln und sich somit auch nur auf diese auswirken.
  • Durch die doppelte Dotierung werden die Transporteigenschaften für beide Ladungsträgersorten direkt erheblich verbessert. Bezeichnungsliste 0 Substrat
    1 Kontakt
    2 Ladungsträgertransportschicht
    3 erste Mischschicht, dotiert
    4 erste Mischschicht, undotiert
    5 zweite Mischschicht, undotiert
    6 zweite Mischschicht, dotiert
    7 Ladungsträgertransportschicht,
    8 Kontakt.
    EF Ferminiveau
    Ee Transportniveau der Elektronen
    Eh Transportniveau der Löcher

Claims (28)

1. Photoaktives Bauelement, insbesondere eine Solarzelle, bestehend aus organischen Schichten und ggf. vorhandenen anorganischen Schichten und mindestens einer Mischschicht aus wenigstens zwei Hauptkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschicht durch eine geringe Beimischung einer dritten Komponente, nämlich eines starken Akzeptors oder Donors, dotiert ist, wobei die Dotierung so gewählt wird, dass sie sich im wesentlichen nur auf eine der beiden Hauptmaterialien auswirkt.
2. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Hauptkomponenten so gewählt sind, dass Exzitonen an den internen Phasengrenzen zwischen diesen beiden Hauptkomponenten in freie Ladungsträger getrennt werden und dass die Mischschicht des weiteren mindestens einen Dotanden enthält, wobei durch die Dotierung die Konzentration der Ladungsträger in mindestens einer der Hauptkomponenten erhöht wird.
3. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement aus zwei organischen Ladungsträgertransportschichten (2 und 7), Kontaktschichten (1 und 8) und einem zwischen der organischen Schicht (2) und der organischen Schicht (7) befindlichen Schichtsystem (3, 4, 5, 6) besteht, in welchem das Licht absorbiert wird.
4. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für eine der beiden oder beide Ladungsträgertransportschichten (2 und 7) jeweils ein Material mit großer optischer Bandlücke vorgesehen ist.
5. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Ladungsträgertransportschichten (2 oder 7) fehlen.
6. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine der beiden dotierten photoaktiven Schichten (3 oder 6) fehlt.
7. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (3, 4, 5, 6) aus demselben Material bzw. derselben Materialmischung bestehen und sich die Schichten nur durch ihre Dotierung und ggf. durch das Materialmischungsverhältnis unterscheiden.
8. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei konstantem Mischungsverhältnis die Schichten (4 und 5) eine Schicht bilden.
9. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (3 und 4) aus einem Material oder einer Materialmischung und die Schichten (5 und 6) aus einem anderen Material bzw. einer Materialmischung bestehen, wobei sich die Schichten (3 und 4) oder (5 und 6) untereinander durch ihre Dotierung und ggf. durch das Materialmischungsverhältnis unterscheiden.
10. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schichten (3 und 4) oder (5 und 6) untereinander durch ihre Dotierung und durch ihr Grundmaterial und/oder ihre Materialmischung unterscheiden.
11. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Mischschicht beide Hauptmaterialien sichtbares Licht absorbieren.
12. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schichten (3 und 4) die schwach akzeptorartige Komponente sichtbares Licht absorbiert und die schwach donorartige Komponente eine große optische Bandlücke hat und die Verhältnisse in den Schichten (5 und 6) so gewählt sind, dass die schwach donorartige Komponente sichtbares Licht absorbiert und die schwach akzeptorartige Komponente eine große optische Bandlücke aufweist.
13. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schichten (5 und 6) die schwach akzeptorartige Komponente sichtbares Licht absorbiert und die schwach donorartige Komponente eine große optische Bandlücke hat und die Verhältnisse in den Schichten (3 und 4) die Verhältnisse so gewählt sind, dass die schwach donorartige Komponente sichtbares Licht absorbiert und die schwach akzeptorartige Komponente eine große optische Bandlücke aufweist.
14. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schichten (3 und 4) oder (5 und 6) die eine Komponente in polykristalliner Form und die andere in amorpher Form vorliegt.
15. Photoaktives Bauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotand sich vorwiegend im amorphen Bereich befindet, so dass durch die räumliche Trennung gewährleistet ist, dass sich der Dotand nur auf die amorphe Komponente auswirkt.
16. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden oder beide undotierte Schichten 4 bzw. 5 fehlen.
17. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Ladungsträgertransportschichten (2 und 7) aus dotierten organischen Materialien bestehen.
18. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsdichte in einer oder mehreren der Schichten (2, 3, 6 und 7) einen Gradient aufweist, wobei die Dotierungsdichte in Richtung der undotierten Mischschichten (4 oder 5) sinkt.
19. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis in einer oder mehreren der Schichten (3, 4, 5 oder 6) einen Gradienten aufweist.
20. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte aus Metall, einem leitfähigen Oxid, insbesondere ITO oder ZnO:Al oder einem leitfähigen Polymer, insbesondere PEDOT:PSS bestehen.
21. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in den Mischschichten (3, 4, 5 und 6) aus organischen Materialien bestehen.
22. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dotand ein anorganisches Material, insbesondere ein Alkalimetall ist.
23. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anteil in der Mischschicht (3, 4, 5, 6) ganz oder teilweise aus anorganischen Materialien besteht.
24. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischschicht (3, 4, 5, 6) Fullerene, substituierte Fullerene oder Fulleren- Derivate enthalten sind.
25. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Mischschichten (3, 4, 5, 6) eine Mischung aus einem Phthalozyanin und einem Fulleren ist.
26. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Phthalozyanin durch den organischen Akzeptor Tetra-fluoro-tetracyanochinodimethan (F4-TCNQ) dotiert ist.
27. Photoaktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Mischschicht aus zwei Hauptmaterialien und zwei Dotanden besteht.
28. Verwendung eines photoaktiven Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 26 als Solarzelle.
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