CN102201534A

CN102201534A - 大面积柔性光电器件

Info

Publication number: CN102201534A
Application number: CN 201010604547
Authority: CN
Inventors: 李沅民; 单洪青; 李晓常; 施成营; 林朝晖
Original assignee: Beijing Jingcheng Boyang Optoelectronic Equipment Co ltd
Current assignee: Beijing Jingcheng Boyang Optoelectronic Equipment Co ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-09-28

Abstract

本发明公开了一种大面积柔性光电器件，包括：柔性衬底，所述柔性衬底在制造时形成于硬性基板表面；形成于所述柔性衬底表面的光电器件各层系；以及与所述光电器件各层系结合的封装层；所述柔性衬底中包含纤维加强材料。本发明的大面积柔性光电器件，能够提高柔性衬底的抗拉强度和尺寸稳定性。

Description

大面积柔性光电器件

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种大面积柔性光电器件。

背景技术

光电器件生活的各个领域有着广泛的应用。光电器件主要包括，利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体或有机材料的光电效应工作的光伏器件，半导体发光器件，以及利用半导体薄膜三极管(TFT)调节或驱动各类物质光性能的显示器件。其中常见的发光器件有发光二极管(LED)、光电晶体管、TFT-LCD液晶显示器件、LED平板显示器件等。此外还有AMLCD宽温液晶显示屏，又叫主动式矩阵(Active Matrix)液晶显示器。常见的半导体光伏器件包括单晶硅、多晶硅、硅基薄膜太阳能电池、CIGS薄膜电池等。

上述的光电器件通常是在硬性基底例如玻璃上制造，所制造出的器件称为硬性器件。近年来出现了柔性光电器件，例如，主动矩阵有机发光二极管面板(AMOLED)，其被称为下一代显示技术，是可制成折叠显示屏的柔性显示屏技术，应用前景十分可观。柔性的太阳能电池也已经进入了量产阶段，其既可以是例如非晶硅的硅基薄膜材料也可以是薄膜晶体半导体材料。目前大都利用印刷和真空薄膜沉积技术对柔性衬底进行卷曲式(roll-to-roll)加工。柔性太阳能电池、柔性显示器件、柔性照明器件的应用十分广泛，不但适用于屋顶材料、墙壁表面以及其它建筑物材料，而且重量轻，便于安装携带，适用于各种表面形状的物体表面安装。因此，无论是柔性太阳能电池还是柔性显示器件以及柔性照明器件都受到了业界的高度关注。

传统的半导体光电器件(包括半导体光伏器件和半导体发光器件)都是在硅衬底或玻璃基板表面利用半导体工艺，例如真空沉积(PECVD、LPCVD、APCVD、PVD、蒸发)、刻蚀等工艺制造而成。而目前柔性光电器件和柔性显示器件基本都是在柔性衬底(例如高温塑料、树脂、铝箔、钢带等材料)表面沉积包括透明导电前电极和背电极以及二者之间器件的层系而制成。但是在柔性衬底表面沉积膜层材料的生产设备与现有的在硬性材料上沉积薄膜的设备不兼容，且非常昂贵。而且在柔性衬底上直接形成的光电器件不便于大面积集成。

有诸多尝试将柔性衬底粘贴于玻璃等硬性基板表面来完成柔性光电器件的制造，但其遇到的问题包括对柔性衬底材料的苛刻要求例如耐温性、真空腔室的非污染性、高温过程后的透光性及衬底与器件层系热膨胀系数的相对匹配等。另外，作为大面积柔性衬底的材料，尺寸稳定性较差、易变形是共同的缺点，很难保证在整个器件制造过程中自始至终保持平展地铺设在玻璃表面、且工艺完成后利于柔性衬底的剥离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大面积柔性光电器件，能够提高柔性衬底的抗拉强度和尺寸稳定性。

为达到上述目的，本发明提供的一种大面积柔性光电器件，包括：

柔性衬底，所述柔性衬底在制造时形成于硬性基板表面；

形成于所述柔性衬底表面的光电器件各层系；以及

与所述光电器件各层系结合的封装层；其特征在于：

所述柔性衬底中包含纤维加强材料。

可选的，所述纤维加强材料为短细纤维丝条。

可选的，所述短细纤维丝条包括玻璃丝。

可选的，所述短细纤维丝条表面具有便于粘结的涂层。

可选的，所述涂层材料含有表面活性剂。

可选的，所述纤维加强材料包括至少一层超薄平展网布。

可选的，所述超薄平展网布包括薄型纤维织物、纤维薄毡。

可选的，所述薄型纤维织物包括薄型玻璃纤维织物、细纱薄型玻璃纤维网布和玻璃纤维薄毡。

可选的，所述超薄平展网布的厚度包括20～60μm的范围。

可选的，所述柔性衬底和光电器件各层系之间具有至少一层结合层。

可选的，所述结合层的材料为透明、柔性、耐温、绝缘材料，包括绝缘性金属氧化物、氧化物、氮化物或碳化物，各类硅胶、各类聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。

可选的，所述柔性衬底的材料为透明、柔性、耐温、且抗拉的可成膜材料，包括含各类硅酮、硅胶、各类含氟聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。

可选的，所述聚合物包括含聚酰亚胺、特氟隆的聚合物、FEP、PFA。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为根据本发明实施例的柔性光电器件结构示意图；

图2a至图2b为短细纤维丝条结构示意图；

图3为根据本发明另一实施例的柔性光电器件结构示意图；

图4为根据本发明又一实施例的柔性光电器件结构示意图；

图5为本发明的柔性光电器件从硬性基板表面脱离的状态示意图。

所述示图是示意性的，而非限制性的，在此不能过度限制本发明的保护范围。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图1为根据本发明实施例的柔性光电器件结构示意图。如图1所示，根据本发明实施例的柔性光电器件包括柔性衬底300’，形成于柔性衬底300’表面的光电器件各层系400，若柔性光电器件为柔性硅基薄膜太阳能电池，则各层系400包括诸如AZO或ITO的TCO(透明导电前电极)、利用PECVD工艺形成的单结或多结p-i-n叠层结构、导电背电极(例如AZO/Al)；若柔性光电器件为柔性显示器件，则各层系包括ITO透明导电前电极、TFT主动矩阵、光调制或发光层、导电背电极等。以及与光电器件各层系400结合的封装层500。

其中，在柔性衬底300’中含有短细纤维丝条200。短细纤维丝条200的直径可以在几微米，长度几十微米，优选是玻璃丝。在制备的过程中，将玻璃丝粉混入柔性衬底材料中均匀搅拌。柔性衬底的材料要求是可成膜材料，要能够便于大面积均匀敷设形成膜层，包括各类硅胶、各类聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。可选的例子例如含有聚酰亚胺、特氟隆TEFLON、氟化乙烯丙烯共聚物FEP、聚全氟代烷氧基PFA或硅酮silicone材料的聚合物，或UV固化聚合物。将玻璃丝粉混入柔性衬底材料之后，搅拌均匀，例如利用超声搅拌，然后涂布在硬性基板(例如玻璃基板)表面。由于玻璃丝具有透明、理化性能稳定、耐高温、高强度硬度等优点，掺入玻璃丝后的柔性衬底300’整体的抗拉强度得到很大提高，尺寸稳定性明显改善。

图2a至图2b为短细纤维丝条结构示意图。如图所示，在与柔性衬底材料混合之前，在短细纤维丝条200表面优选地涂敷一层便于粘结的涂层，该涂层中含有表面活性剂(surfactant)。这样能够使短细纤维丝条200和柔性衬底材料混合时减少气泡的产生，使充分混合。也有利于在玻璃基板表面涂布柔性衬底时减少气泡的产生。

图3为根据本发明另一实施例的柔性光电器件结构示意图。如图3所示，根据本发明另一实施例的柔性光电器件包括柔性衬底300”。形成于柔性衬底300’表面的光电器件各层系400，以及与光电器件各层系400结合的封装层500。在柔性衬底300”中至少包括一层超薄平展网布210。在一个实施例中，所述超薄平展网布210包括薄型纤维织物和纤维薄毡。薄型纤维织物优选地包括薄型玻璃纤维织物、细纱型玻璃纤维网布和玻璃纤维薄毡。所述薄型纤维织物优选为细纱薄型纤维织物，例如细纱薄型玻璃纤维网布。上述的超薄平展网布的厚度优选的在20～60μm之间。

图4为根据本发明又一实施例的柔性光电器件结构示意图。如图4所示，本实施例中，柔性衬底300为两层，包括掺入短细纤维丝条200的柔性衬底300’和包含至少一层超薄平展网布210的柔性衬底300”。在其他实施例中，柔性衬底300可以为多层叠合，多层柔性衬底中的任意一层或几层中都可以分别是加入短细纤维丝条200的层，或包含至少一层超薄平展网布210的层。加入短细纤维丝条200的层和包含至少一层超薄平展网布210的层单独或任意叠加在一起。或在一层中同时包括短细纤维丝条200和至少一层超薄平展网布210，构成具有短细纤维丝条200和/或超薄平展网布210等纤维加强材料的柔性衬底300。

在其他实施例中，柔性衬底300和电池层系400之间具有至少一层结合层(图中未示出)。所述结合层的材料为透明、柔性、耐温、绝缘材料，包括绝缘性金属氧化物、氧化物、氮化物或碳化物，各类硅胶、各类聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。

图5为本发明的柔性光电器件从硬性载板表面脱离的状态示意图。如图5所示，在脱离的过程中，通过例如提拉、牵引或风刀吹离等方式使封装层500、光电器件各层系400和柔性衬底300一起整体性地从玻璃100表面脱离。加入短细纤维丝条200和/或超薄平展网布210等纤维加强材料之后，纤维加强材料起到了基布骨架的作用，柔性衬底300的整体抗拉强度、整体尺寸稳定性、耐高温性能理化稳定性都得到显著提高，能够在很大程度上提高提拉过程对电池层系的保护作用。此外，由于加入了纤维加强材料，对柔性衬底材料的涂布要求大大放宽，提升了工艺容许度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种大面积柔性光电器件，包括：

柔性衬底，所述柔性衬底在制造时形成于硬性基板表面；

形成于所述柔性衬底表面的光电器件各层系；以及

与所述光电器件各层系结合的封装层；其特征在于：

所述柔性衬底中包含纤维加强材料。

2.根据权利要求1所述的柔性光电器件，其特征在于：所述纤维加强材料为短细纤维丝条。

3.根据权利要求1所述的柔性光电器件，其特征在于：所述短细纤维丝条包括玻璃丝。

4.根据权利要求2所述的柔性光电器件，其特征在于：所述短细纤维丝条表面具有便于粘结的涂层。

5.根据权利要求4所述的柔性光电器件，其特征在于：所述涂层材料含有表面活性剂。

6.根据权利要求1所述的柔性光电器件，其特征在于：所述纤维加强材料包括至少一层超薄平展网布。

7.根据权利要求6所述的柔性光电器件，其特征在于：所述超薄平展网布包括薄型纤维织物、纤维薄毡。

8.根据权利要求7所述的柔性光电器件，其特征在于：所述薄型纤维织物包括薄型玻璃纤维织物、细纱薄型玻璃纤维网布和玻璃纤维薄毡。

9.根据权利要求6所述的柔性光电器件，其特征在于：所述超薄平展网布的厚度包括20～60μm的范围。

10.根据权利要求1所述的柔性光电器件，其特征在于：所述柔性衬底和光电器件各层系之间具有至少一层结合层。

11.根据权利要求10所述的柔性光电器件，其特征在于：所述结合层的材料为透明、柔性、耐温、绝缘材料，包括绝缘性金属氧化物、氧化物、氮化物或碳化物，各类硅胶、各类聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。

12.根据权利要求1所述的柔性光电器件，其特征在于：所述柔性衬底的材料为透明、柔性、耐温、且抗拉的可成膜材料，包括含各类硅酮、硅胶、各类含氟聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。

13.根据权利要求12所述的柔性光电器件，其特征在于：所述聚合物包括含聚酰亚胺、特氟隆的聚合物、FEP、PFA。