用于光压花含单体层的方法技术

本发明专利技术涉及用于光压花含单体层以通过如下步骤获得光电池、发光二极管（ＬＥＤ）或发光电化学电池（ＬＥＣ）的方法：（ａ）任选地在含单体层的表面上提供一层或多层；（ｂ）经掩模辐照由至少两种不同化合物的均匀掺合物构成的层，所述至少两种不同化合物的至少一种是可聚合的单体，从而获得具有经曝光和未经曝光区域的含单体层；（ｃ）任选地在该含单体层表面上提供其他层；（ｄ）通过使至少一种单体扩散到经曝光的区域扩大经曝光的或未经曝光的区域，以获得该层的起皱表面；或者交换步骤ｃ）和ｄ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光压花含单体层以获得光电池、发光二极管(LED)或发光电化学电池(LEC)的方法，本专利技术还涉及包括起皱层的光电池、LED或LEC。基于导电聚合物的太阳能电池是本领域已知的。在US 5986206中记载了一种包括起皱层的太阳能电池。用于制备这种起皱结构的方法仅概括性地进行描述，例如聚合物膜可以在起皱表面上形成，而该起皱表面用作支撑体或者用作电极。在US 6127624中也公开了类似的原理，其中记载了太阳能电池中类似棱镜的层。但是在该文献中没有提及获取这种起皱结构的方法。在US 4554727中通过平版印刷技术使光电池的透明导体起皱(纹理化)。根据这些技术，所述透明导体用聚合物球体的阵列进行涂覆。这些球体通过使用氩离子束经掩模蚀刻掉，而聚合物球体被化学地去除。这些现有技术的方法要么过于概略而不能实施，要么过于复杂而不能作为工业可行的方法可重现地形成起皱层。此外，起皱聚合物层在其他类型的电池中，特别是发光二极管和发光电化学电池中的用途是本领域未知的。提供获得用于各种电池(即不仅用于光电池而且用于LED(发光二极管)、聚合物LED(聚合物发光二极管)、OLED(有机发光二极管)、smLED(小分子发光二极管)、LEC(发光电化学电池)等中的多层叠层中)的起皱层的通用方法具有可观的益处。因此，本专利技术的目标在于提供一种简单的、可重现且廉价的在电池中制备起皱层的方法。另一目标在于提供可以用于不同于光电池，例如发光二极管电池(LED和OLED)和发光电化学电池(LEC)的电池中。在后者(LED和LEC)情况下，目标还在于减少甚至防止发光聚合物(LEP)的劣化；尤其在LEP发蓝光时，发光聚合物的使用寿命可能由于劣化被严重降低。为了该目的，本专利技术提供了通过下述步骤光压花含单体层以获得光电池、发光二极管(LED)或者发光电化学电池(LEC)的方法(a)任选地在含单体层的表面上提供一层或多层；(b)经掩模辐照由至少两种不同化合物的均匀掺合物构成的层，所述至少两种不同化合物的至少一种是可聚合的单体，从而获得具有经曝光和未经曝光区域的含单体层；(c)任选地在该含单体层表面上提供其他层；(d)通过使至少一种单体扩散到经曝光的区域扩大经曝光的或未经曝光的区域，以获得该层的起皱表面；或者交换步骤c)和d)。现有技术的有机太阳能电池具有非常低的总量子效率，这主要是由于活性有机材料的相对窄的吸收特征相对于整个太阳光谱的宽频段之间的不匹配。大多数的有机材料在较长波长下具有相对低的吸收。与另一个限制因素(即非常薄的层厚)相结合，使得不能高效地转化长波长光。通过光学活性层的光程和电(电流)路可以通过使活性光电有机层形成起皱的三维(3D)微结构进行去耦，同时保持足印(footprint)和层厚不变。这强烈增加了通过活性光电层的光程长度，并因此同样由于捕获光进入例如锥体状的结构从而允许较高的转化效率。在有机发光二极管(OLED)显示器(包括polyLED和smOLED)和LEC中，这导致像素亮度较高和/或材料劣化减少。用于OLED的热压花方法已经有述，参见J.R.Lawrence等人，Applied Physics Letters，81(11)，2002，1955-1957页，以及用于有机太阳能电池的热压花方法，参见L.S.Roman等人，Advanced Materials，12(3)，189(2000)。然而，通过使用这些方法仅压花了活性层的上表面。换句话说，活化层的厚度是不均匀的。在活性层中的不同层厚导致不同的电阻。这在LED和LEC中导致在具有最低电阻区域的发光过程。在光电池中这些层导致光仅在具有最低电阻的区域聚集。因此，仅部分电池被利用。在本专利技术的电池中整个电池都被利用，这是因为在整个区域上电阻恒定。本专利技术的其他益处在于i)降低发光电致发光层或者光电层(即活性层)的劣化(每分子较少光)，因此有较长的寿命，ii)更好的光输入(对于太阳能电池)或者光输出(对于LED/LEC)耦合和光循环(多次反射而不是单次反射)，和iii)主要吸收频带的光输出(light-out-of-main-absorption-band)也有助于太阳能电池中的光电流。本专利技术的微结构方法使得可能产生具有栅格节距小于光的波长的2D栅格，从而更进一步改善了电池的性能(光捕获/光子晶体)。因此，这种装置的吸收/转化光谱将锁定更加宽广的范围。此外，所提出的解决方案可以被扩展到在次级波长尺度引入周期性或者非周期性的结构，以抑制表面等离子体激元的作用和进一步增加光输入(对于太阳能电池)或者光输出(对于LED/LEC)耦合效率，和另外在OLED和LEC中抑制光的导波效应。在制造共轭聚合物光电装置和LED和LEC时，这些装置物性的限制方面是在共轭聚合物中激发态的短扩散长度，通常为5-20nm，在常规有机材料中在最高达100±20nm的厚度下收获是最有效的。光在这些材料中的渗透深度必须相应地适配，即要求共轭聚合物的光吸收强(通常，在相对窄的吸收频带中)。对于产生电荷载体必需的激发态的离解发生在界面、杂质或在强电场中。如果所有的激发态能够找到足够近的离解位点，那么可以进行有效的电荷产生；这通过在分布的基于起皱聚合物和高效受体的供体±受体网络，例如使用不同逸出功达到非对称接触得到内建的电场，从而分离电荷载体和提取电流。通过制造更厚的聚合物层以通过吸收来收集更多的光，所述电场也被减弱并降低了收集效率，从而损害光电流。因此理想的是制备非常薄的有机光电装置和寻求加强这些聚合物层的吸收的途径。由于受限的材料传导性，OLED同样通常是非常薄的装置(发射层为几百纳米的数量级)。本专利技术提供了有机光电装置、LED或LEC装置，其中将活性层连接到“粗糙”表面(在微米水平或者更低的水平)上，而活性层保持其特征为均一厚度的均一光电性质。这样上表面和下表面与起皱的第一电极层相吻合。“粗糙”表面微结构(其被进一步限定为起皱的结构)可以体现为锥体阵列、齿状2D或3D结构、正弦或者波状的栅格或折叠箔等。事实上可以显著增加表面。结果，甚至活性层的厚度保持不变时，活性(光电或者LEP)层的容量也同样增加。这使得光电池具有更宽的入射光吸收、更高效率(由于更长的光程、多次反射和光捕获)，而光电池、LED和LEC电池具有改善的使用寿命(由于降低的材料应力)。除了在LED和LEC中使用锥体栅格结构之外，所述结构还可以通过采用已知的ITO溅射技术进行制备，所述基材的表面还可以通过压花工艺形成例如锥体的致密阵列。这样的压花技术由C.de Witz和D.J.Broer的参考文献已知，Photo-embossing as a tool for creating complex surface relief structures(光压花作为用于产生复杂表面凸纹结构的工具)，Polymer Preprints(American Chemical Society，Div.Polymer Chemistry，2003，44(2)，236-237。该参考文献公开了压花技术但没有公开任何对于该技术的实际用途。现已发现所记载的技术对于本专利技术的应用是特别有用的。本专利技术的实质在于提供由至少两种不同化合物的均匀掺合物构成的层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光压花含单体层以获得光电池、光电二极管（ＬＥＤ）或发光电化学电池（ＬＥＣ）的方法，包括以下步骤：（ａ）任选地在含单体层的表面上提供一层或多层；（ｂ）经掩模辐照由至少两种不同化合物的均匀掺合物构成的层，所述至少两种不同化合 物的至少一种是可聚合的单体，从而获得具有经曝光和未经曝光区域的含单体层；（ｃ）任选地在该含单体层表面上提供其他层；（ｄ）通过使至少一种单体扩散到经曝光的区域扩大经曝光的或未经曝光的区域，以获得该层的起皱表面；或者交换步骤ｃ） 和ｄ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-12-10 03104615.41.用于光压花含单体层以获得光电池、光电二极管(LED)或发光电化学电池(LEC)的方法，包括以下步骤(a)任选地在含单体层的表面上提供一层或多层；(b)经掩模辐照由至少两种不同化合物的均匀掺合物构成的层，所述至少两种不同化合物的至少一种是可聚合的单体，从而获得具有经曝光和未经曝光区域的含单体层；(c)任选地在该含单体层表面上提供其他层；(d)通过使至少一种单体扩散到经曝光的区域扩大经曝光的或未经曝光的区域，以获得该层的起皱表面；或者交换步骤c)和d)。2.权利要求1的方法，其中至少一个发光层或者光电有机聚合物层作为层提供到起皱表面上，而含单体层的区域通过施加超过光发射聚合物或者光电有机聚合物的Tg的温度的热处理扩张。3.权利要求1或2的方法，其中使用了至少一种可聚合单体和聚合物的掺合物。4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述含单体层还包括至少一种聚合物、光引发剂和热引发剂。5.权利要求3的方法，其中所述单体是(甲基)丙烯酸类单体。6.前述权利要求中任一项的方法，其中所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：R库特，MM德科克范布里门，HH贝奇特尔，S塞塔耶什，DJ布洛尔，MJJ贾克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]