CN107210369B - 柔性薄膜电子器件 - Google Patents

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Abstract

一种柔性薄膜器件，包括模块(200)，该模块切割自幅材，幅材切割沿大体上其整个长度设置有一个或更多个单元(10)，其中，该单元包括第一电极层(13)、第二电极层(17)以及设置在电极层(13、17)之间的一个或更多个活性层(15)，其特征在于，模块(200)包括一个或更多个边缘部分(22)，其中，第一电极层(13)的边缘和第二电极层(17)的边缘各自大体上与幅材的边缘重合。

Description

柔性薄膜电子器件
发明领域
本发明涉及一种柔性薄膜电子器件以及其制造方法，该类型的柔性薄膜电子器件可以是通过从设置有一个或更多个电单元的卷切割模块而形成。
特别地但并不排他地，本发明涉及薄膜电子器件，其中模块提供大面积的太阳能电池或大面积的光瓦(lighting tile)。
发明背景
柔性薄膜太阳能模块的制造通常通过卷对片工艺进行，其中多个光伏单元沿一卷幅材(web)的长度(即，在幅材的方向上)设置，使得它们在空间上彼此分离，并且这样设置的幅材被切割成每个包含一个光伏单元的多个片材(或模块)。
在该工艺中，多个单独的光伏单元通过沿幅材方向在幅材上的分立区域中提供多个单独的底部电极而形成。
底部电极可以使用诸如丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷或间歇印刷的印刷技术，或通过使用掩模的真空沉积来沉积。
然而，优选地，通过真空沉积的底部电极层来提供多个单独的底部电极，该底部电极层沿幅材的大体上整个长度是连续的，并且通过蚀刻或通过沿幅材方向的机械或激光划片来图案化该层。
在该图案化之后可以在每个底部电极上设置一个或更多个活性层，并且在该一个或更多个活性层中的每一个上设置顶部电极。然而，顶部电极可以是沿幅材的大体上整个长度连续的顶部电极层。
当然，该图案化可以将一个或更多个活性层设置在底部电极层上方且将顶部电极层设置在一个或更多个活性层上方(每一个沿大体上整个幅材长度)之后进行。
在这种情况下，图案化可以沿幅材的长度提供单独的顶部电极而不是单独的底部电极，或同样地沿幅材的长度提供单独的底部电极。
在任何情况下，片材从卷中切割处于单独的底部电极和/或顶部电极之间的间隙中，并且各个片材通常被封装，以通过背衬片材和覆盖片材之间的层压保护器件免受氧气和/或水的侵入。
在一种情况下，通过热蒸发沿幅材的大体上整个长度设置连续的顶部电极，并且通过激光划片沿幅材方向形成多个顶部电极。划片通过横跨幅材的方向以平行线的形式移除电极材料来提供顶部电极的空间和电分离。在平行线之间的区域中进行从卷切割片材，然后进行封装。
当然，该一个或更多个活性层包括光敏层，并且每个单元具有至少一个大体上透明的电极。光敏层和透明电极层之间的一个或更多个活性层也大体上是透明的。
该制造通常提供具有多个平行的光伏单元的太阳能模块。这些光伏单元以与空间分离的光伏单元相似的方式横跨幅材的宽度(即，横跨幅材的方向)形成，使得横跨幅材方向的所有光伏单元以电串联的方式连接。
在一种布置中，每个光伏单元的顶部电极接触相邻的光伏单元的底部电极，以便提供连接的单元之间的导电。汇流排还可以在切割幅材之前设置在邻近第一和最后的连接的单元的幅材上，或者通过在其封装之前或之后固定到片材，。
上述方法存在许多缺点，这些缺点使得这些器件的制造有些不灵活并且昂贵。
一个缺点是模块的长度通过设置在分离的底部电极和/或顶部电极之间的间隙在卷上界定。在切割和封装之后，特定模块的长度不能改变，并且模块的安装被限制到其预定的使用。
另一个缺点是通过选择合适的油墨来印刷顶部电极是复杂的。可用的油墨通常提供过厚和/或过于昂贵的层。在任何情况下，它们通常基于难以完全移除的溶剂——这可能会损害器件性能。此外，它们通常不会向侵入器件的氧气和/或水份提供任何阻隔。
另一个缺点是从卷上切割的单个片材的层压需要专门且昂贵的片对片(或片对卷对片)层压装备。
背景信息可以在US5637537、US5385848以及US5202271中找到。
发明概述
本发明通常旨在通过提供改进的制造方法来克服这些缺点，其中模块可以从卷在幅材上的位置处被切割，其中该切割对顶部电极和底部电极两者进行切割。
本发明还旨在避免需要通过提供卷对卷封装来封装各个片材的专用装备。
因此，在第一方面，本发明提供了一种柔性薄膜电子器件，该柔性薄膜电子器件包括模块，模块切割自幅材，幅材沿大体上其整个长度设置有一个或更多个电单元，其中，每个单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，并且其中，该模块包括一个或更多个边缘部分，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘各自与幅材的边缘大体上重合。
本领域技术人员应理解，这样的幅材可以被设置为卷或一定长度或作为自身已经从卷或该一定长度切割的模块。
还应理解，可以在切割时选择器件的长度。并且器件的形状不是由幅材的形状来决定的。特别地，模块可以切割成任何二维形状，并且部分也可以从模块自身中切出。
在一个实施方案中，该器件可以包括具有两个或更多个所述边缘部分的模块。
特别地，该器件可以包括模块，该模块是直线的，并且具有彼此大体上相对的两个所述边缘部分。
替代地，该器件可以包括圆形的模块。圆形的模块可以具有单个所述边缘部分，或者其可以具有两个所述边缘部分，这两个边缘部分可以或可以不彼此大体上同心。
在一些实施方案中，模块的边缘部分从边缘朝内延伸到1μm至2cm之间的程度，例如在5μm至1.5cm之间，或在10μm至1.0cm之间，或在10μm至0.1cm之间，并且优选地，在10μm至500μm之间。
该器件可以包括模块，其中至少一个电极层在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂，从而防止横跨该装器件的主要部分的电短路。
在实施方案中，电极层中的一个或两个的边缘部分中的至少一个是切割和碎裂的边缘部分，该边缘部分包括沿整个切割和碎裂的边缘部分延伸的局部碎裂，以防止横跨该器件的主要部分的电短路。
替代地或另外地，该器件可以包括模块，其中模块的至少一个层与模块的另一层在所述一个或更多个边缘部分中分层，从而防止横跨器件的主要部分的电短路。
优选地，碎裂在所述一个或更多个边缘部分中沿模块的切割边缘的整个或主要部分延伸。类似地，分层优选地沿模块的切割边缘的整个或主要部分延伸。
在任何情况下，碎裂和/或分层优选地提供对所述一个或更多个边缘部分中的电分流的高电阻。
该器件可以包括模块，其中第一电极层和第二电极各自在所述一个或更多个边缘部分中碎裂。
尽管模块的任何层可以与相邻的层分层，但是优选地，该模块不包括在所述一个或更多个边缘部分中与相邻活性层分层的一个以上的电极层。
目前描述的器件特别适用于在真空或惰性气氛中延长使用。然而，优选的是，其被封装以在空气中延长使用。
因此，该器件可以包括从幅材切割的模块，幅材进一步已经设置有层压到幅材的覆盖片材，并且其中，该幅材和覆盖片材各自提供针对侵入器件的氧气和水的阻隔。
替代地，该装置可以包括从幅材切割的模块，其已经进一步设置有背衬片材和覆盖片材，其中，电极层和该一个或更多个活性层夹在其间，并且其中，背衬片材和覆盖片材各自提供针对侵入器件的氧气和/或水的阻隔。
在任何情况下，优选的是，该器件包括模块，该模块在其从幅材切割之后还设置有密封装置，用于密封所述边缘部分的边缘，从而防止氧气和/或水侵入该器件。该密封装置还可以在其寿命期间抑制模块的进一步分层。
例如，该密封装置可以包括沿边缘粘附以及粘附到模块的上表面和下表面上的密封化合物、片材或胶带。其可以另外地或替代地包括沿模块的边缘延伸的弹性长形构件，并且具有与模块的上表面和下表面密封接合的接合构件。
当然，该器件还可以包括模块，该模块包括设置在覆盖片材和顶部电极层之间的粘合剂层，和/或设置在背衬片材和幅材之间的粘合剂层。
在优选的实施方案中，一个或两个粘合剂层是可变形的，并且特别地，当模块从幅材切割时，该一个或两个粘合剂层是是塑性变形的。
还优选的是，幅材是可变形的，并且特别地，在切割过程中是塑性变形的。
在一个实施方案中，该一个或更多个活性层包括光敏层或发光层。当然，也可以存在其它活性层，例如，孔注入层、电子注入层、孔传输层、电子传输层或复合层。
在该实施方案中，顶部电极层和/或底部电极层应该是大体上透明的，并且透明电极层和光敏层或发光层之间的一个或更多个活性层也应该是大体上透明的。
然而，优选的是，顶部电极层是不透明的，并且底部电极层是透明的。
特别地，该器件可以包括太阳能模块或照明模块。其可以是从一定长度的幅材切割的大面积的太阳能模块或大面积的照明模块(更通常被称为光瓦)，该一定长度的幅材包括单个大面积的光伏单元或发光单元。
将选择器件的每一个不同层的材料和厚度，以便允许在模块的边缘部分切割两个电极层，且特别是电极层中的一个或两个的碎裂，或者与相邻的层的一个或更多个层的分层。然而，柔性薄膜电子器件的材料和厚度可以是常规的。
在第二方面，本发明提供了一种用于制造柔性薄膜电子器件的方法，该方法包括沿幅材的大体上整个长度提供一个或更多个单元，其中，单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，其特征在于，切割幅材和电极层以形成包括一个或更多个边缘部分的模块，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘大体上与幅材的边缘重合。
本领域技术人员应理解，从这样的幅材切割模块可以包括从幅材的卷切割，或从一定长度的幅材切割，或从自身已经从卷或一定长度切割的模块切割。
还应理解，该方法允许在切割时选择该器件的长度。并且它另外允许不是由幅材的形状决定的器件的形状。
该切割可以提供任何二维形状的模块，并且可以包括出自模块自身的切割部分。
该切割可以提供包括两个或更多个所述边缘部分的模块。
在一个实施方案中，该切割提供模块，该模块是直线的，并且具有彼此大体上相对的两个所述边缘部分。
在另一个实施方案中，该切割提供圆形的模块。切割的圆形的模块可以具有单个所述边缘部分，或者其可以具有两个所述边缘部分，这两个边缘部分可以或可以不大体上彼此同心。
在任何情况下，该切割可以提供模块，其中至少一个电极层在所述一个或更多个边缘部分中碎裂，从而防止横跨器件的主要部分的电短路。
替代地或另外地，该切割可以提供模块，其中模块的至少一个层在所述一个或更多个边缘部分中从模块的另一层分层，从而防止横跨器件的主要部分的电短路。
优选地，碎裂在所述一个或更多个边缘部分中沿模块的切割边缘的整个或主要部分延伸。类似地，分层优选地沿模块的切割边缘的整个或主要部分延伸。
在一个实施方案中，该方法提供模块，其中第一电极层和第二电极各自在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂。
尽管该方法可以规定模块的任何层与相邻的层分层，但是优选的是，该方法不提供在所述一个或更多个边缘部分中与相邻活性层分层的一个以上的电极层。
在一些实施方案中，该切割提供，其中至少一个电极被碎裂和/或分层的边缘部分从边缘朝内延伸到1μm和2cm之间的程度，例如，在5μm和1.5cm之间，或在10μm和1.0cm之间，或在10μm和0.1cm之间，以及优选地，在10μm和500μm之间。
在优选的实施方案中，该方法还包括通过在切割之前层压幅材来提供覆盖片材，其中，幅材和覆盖片材各自提供针对侵入器件的氧气和水的阻隔。
在另一个实施方案中，该方法还包括在切割之前向幅材提供背衬片材和覆盖片材，从而将电极层和该一个或更多个活性层夹在其间，并且其中，背衬片材和覆盖片材各自提供针对侵入器件的氧气和水的阻隔。
在这些实施方案中，该切割可以提供包括一个或更多个边缘部分的模块，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘各自与幅材的边缘和覆盖片材的边缘大体上重合。
优选地，该方法还包括向模块提供密封装置，用于密封所述边缘部分中的边缘，从而防止氧气和/或水侵入器件。
该方法还可以包括在顶部电极和覆盖片材之间提供粘合剂层，和/或在幅材和背衬片材之间提供粘合剂层。
特别地，该方法可以规定这些粘合剂层中的一个或两个是可变形的，并且通过幅材的切割是塑性变形的。该方法还可以规定幅材是可变形的，并且在切割过程中是塑性变形的。
特别地，该切割可以通过任何合适的技术来进行，但优选的是，切割技术导致在所述一个或更多个边缘部分中至少一个电极层的碎裂和/或至少一个层与模块的其它层的分层。
剪切切割适合于此目的，并且可以通过例如旋转刀片切割器、通过剪刀或通过裁切机，或通过冲压或冲裁或通过刀切割来实现。特别地，在一个或更多个边缘部分中，冲裁技术引起至少一个电极层的碎裂和/或至少一个层与模块的其它层的分层。
在一个实施方案中，该切割可以包括在第一方向上从幅材切割模块，并且在与第一方向相反的第二方向上切割模块的一部分。
在剪切切割中，切割刀片的形状和形式可以提供拉伸应力(tensile stresses)，相比于不由切割刀片和切割器件的一些其它部分支撑的幅材的一部分或一侧，支撑在割刀片和切割器件的一些其它部分之间的幅材的一部分或一侧中的拉伸应力不同。
拉伸应力可以产生模块，其中第一边缘部分中的至少一个电极层的碎裂大体上大于第二边缘部分中的至少一个电极层的碎裂。
通过在与第二方向相反的第二方向上切割模块的一部分，可以获得更有效的模块(具有较高的电分流电阻)。
当然，在第二方向上的切割可以在第一方向上切割的同时或者在第一方向上切割之后进行。
当切割在急剧弯曲之前或之后，或通过局部加热或通过超声处理幅材时，可以避免模块的两次切割和模块的一部分的丢弃，从而引起切割之后对应于所述一个或更多个边缘部分的幅材的部分中的至少一个层的碎裂和/或分层。
在这种情况下，采用哪种切割技术并不是特别重要。例如，可以使用激光切割来代替剪切技术。
在一个实施方案中，该一个或更多个活性层包括光敏层或发光层。当然，它们也可以包括诸如孔注入层、电子注入层、孔传输层、电子传输层或复合层的其它活性层。
在该实施方案中，该方法应当规定，至少一个电极层大体上是透明的，并且透明电极层和光敏层或发光层之间的一个或更多个活性层也大体上是透明的。
该方法可以提供一种器件，该器件包括太阳能模块或发光模块。特别地，该方法可以包括仅向幅材提供多个大面积的光伏单元或发光单元，使得切割形成大面积的太阳能模块或大面积的发光模块(更通常被称为光瓦)。
当然，在提供幅材，或甚至在与那些提供幅材的场所相同的场所上之后，不需要立即从幅材进行切割。
因此，在第三方面，本发明提供了幅材的卷，幅材的卷提供一个或更多个柔性薄膜电子器件，该卷包含幅材，幅材沿大体上其整个长度设置有一个或更多个单元，其中，单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，并且可选地，单元包括覆盖片材，覆盖片材覆盖幅材上的单元，从而模块可以切割自如此设置的幅材，使得其包括一个或更多个边缘部分，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘与幅材的边缘和覆盖片材的边缘大体上重合。
卷可以设置有临时或永久的密封装置，从而防止氧气和/或水侵入幅材或器件。
临时密封装置可以是例如包装，且特别是真空包装。
在一些实施方案中，这样设置的幅材可以包括缩进或其它可见标记，以指示切割的位置。可见标记可以通过在切割后对应于模块的一个或更多个边缘部分的部分中的幅材的急剧弯曲或加热而形成。
本发明的第三方面的其它实施方案将从描述用于本发明的第一方面和/或第二方面的那些实施方案是明显的。
在第四方面，本发明提供了一种成套的部件，该成套的部件包括：幅材的卷，其提供一个或更多个柔性薄膜电子器件，该卷包含幅材，幅材沿大体上其整个长度设置有一个或更多个单元，其中，该单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，并且可选地，该单元包括覆盖片材，该覆盖片材覆盖幅材上的单元；和切割工具，其用于从如此设置的幅材切割模块，使得其包括一个或更多个边缘部分，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘与幅材的边缘和覆盖片材的边缘大体上重合。
在优选的实施方案中，切割工具是剪切切割工具，其规定在切割过期间幅材的两侧被支撑，从而确保幅材的对应于通过切割形成的模块中的所述一个或更多个边缘部分的部分中的至少一个电极层的碎裂或分层。
在一个实施方案中，例如，当幅材没有设置覆盖片材时，卷可以设置有临时或永久的密封装置，从而防止氧气和/或水侵入幅材或器件。
临时密封装置可以是例如包装，且特别是真空包装。
本发明的第四方面的其它实施方案将从描述用于本发明的第一方面和/或第二方面的那些实施方案是明显的。
本发明能够通过卷对片工艺制造太阳能模块或照明模块，卷对片工艺包括在卷上层压，这可以通过标准装备实施。
由于在切割时确定模块的长度和形状，因此这也具有高度的灵活性。模块的长度和形状的选择使得器件能够针对特定的使用或位置进行定制，或者适合于特定使用或安装点的位置。
它还提供了与现有工艺相比，可以容易地移除幅材的故障区段并因此提供更高的模块产量。
与传统方法相比，它进一步提供了模块制造中的较少步骤，即它消除了对(至少)电极层的图案化的需要。
在本发明的第五方面，提供了一种柔性薄膜电子器件，该柔性薄膜电子器件包括模块，模块切割自幅材，幅材沿大体上其整个长度设置有一个或更多个电池，其中，每个电池包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，其中，该模块包括一个或更多个边缘部分，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘各自与幅材的边缘大体上重合，并且包括用于密封所述边缘部分的所述边缘的密封装置，从而防止氧气和/或水侵入器件。
有利的是，如下所述，由于一个或更多个边缘部分不包含电极层之间的任何电短路，因此可以直接在从幅材切割模块之后进行器件的封装和密封。
该器件的密封装置还可以抑制模块在其使用寿命期间的进一步的分层。
在本发明的第六方面，提供了一种用于制造柔性薄膜电子器件的方法，该方法包括沿幅材的大体上整个长度提供一个或更多个单元，其中，该单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，其特征在于，切割幅材和电极层以形成包括一个或更多个边缘部分的模块，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘与幅材的边缘大体上重合，并且提供用于密封所述边缘部分的所述边缘的密封装置，从而防止氧气和/或水侵入器件。
在本发明的第七方面，提供了幅材的卷，幅材的卷提供一个或更多个柔性薄膜电子器件，该卷包括幅材，幅材沿大体上其整个长度设置有一个或更多个单元，其中，该单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，并且可选地，该单元包括覆盖片材，该覆盖片材覆盖幅材上的单元，从而模块可以切割自如此设置的幅材，使得其包括一个或更多个边缘部分，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘与幅材的边缘和覆盖片材的边缘大体上重合，并且其中，模块包括用于密封所述边缘部分的所述边缘的密封装置，以防止氧气和/或水侵入器件。
在本发明的第八方面，本发明提供了一种成套的部件，成套的部件包括：幅材的卷，其提供一个或更多个柔性薄膜电子器件，该卷包含幅材，幅材沿大体上其整个长度设置有一个或更多个单元，其中，该单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在电极层之间的一个或更多个活性层，并且可选地，该单元包括覆盖片材，该覆盖片材覆盖幅材上的单元；和切割工具，其用于从如此设置的幅材切割模块，使得其包括一个或更多个边缘部分，其中，第一电极层的边缘和第二电极层的边缘与幅材的边缘和覆盖片材的边缘大体上重合，并且其中，模块包括用于密封所述边缘部分的所述边缘的密封装置，以防止氧气和/或水侵入器件。
上述特征和实施方案同样适用于第五方面、第六方面、第七方面以及第八方面。
附图简述
现在，将参考以下在附图中示出的实施方案详细描述本发明，在附图中：
图1是太阳能模块的一部分的截面图，示出了太阳能模块中典型的光伏单元；
图2是示出现有技术的太阳能模块的平面图，其中多个这样的光伏单元横跨模块的宽度以电串联的方式连接；
图3是示出连接图2的太阳能模块中的光伏单元的电极的布置的截面图；
图4是示出从设置有光伏单元的一卷幅材切割图2的模块的示意图；
图5示出了根据本发明的一个实施方案的通过切割卷获得的太阳能模块的平面图；
图6示出了根据本发明的另一个实施方案的通过切割卷获得的太阳能模块的平面图；
图7是根据本发明的一个实施方案的示意图，示出了表示模块的边缘部分中的电极层的碎裂的部分截面图；
图8是根据本发明的一个实施方案的示意图，示出了表示模块的边缘部分中的电极层的碎裂的俯视图；
图9是根据本发明的一个实施方案的示意图，示出了表示模块的边缘部分内的分层的部分截面视图；
图10是根据本发明的一个实施方案的示出从一卷幅材两次切割模块的方案；
图11示出了通过扫描电子显微镜(SEM)获得的照片，其表明了通过切割图2的模块所获得的太阳能模块的边缘部分中的电极的碎裂；
图12是图9的太阳能模块的边缘部分的显微镜图像；以及
图13是热成像图像，示出了通过切割图2的模块而形成的太阳能模块中的热损失。
附图的详细描述
现在参考图1，典型的薄膜光伏器件包括薄膜层的“堆叠”10，这些薄膜层被构建在衬底材料的透明层11上。
该堆叠包括：透明的阻隔层12，其是大体上不透氧和/或水的，设置在衬底层上；透明的底部电极层13，其设置在阻隔层上的；透明的界面层14(例如，孔注入层或电子注入层)，其设置在底部电极层上；光敏材料层15，其设置在界面层上；另外的界面层16，其设置在光敏材料层上；以及顶部电极层17，其设置在另外的界面层上。
另外的界面层16和顶部电极层17可以是透明的或可以不是透明的。
衬底材料(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、PET)优选地沿幅材方向延伸超过其它层，以便能够通过与也不渗透氧气和/或水的覆盖片材(未示出)层压来封装堆叠。覆盖片材可以是透明的或可以不是透明的。
图2示出了太阳能模块18，其中六个这样的堆叠10被封装在衬底材料和透明覆盖片材内。每个堆叠沿模块的长度的一部分延伸，并且堆叠横跨模块的宽度以电串联的方式连接。汇流排19邻近第一和最后连接的堆叠并且沿模块的长度的一部分设置。汇流排也被封装在衬底材料和覆盖片材内。
图3示出了图2的模块中的电极层的布置(阻隔层和界面层未示出)，其提供了堆叠10横跨模块的宽度以电串联的方式连接。
顶部电极层17被制成使得其与底部电极层13偏移并与底部电极层13接触，使得其与相邻的底部电极层重叠。重叠的电极层一起包围一个或更多个活性层，以便界定包括堆叠的主要部分和仅包括顶部电极和一个或更多个活性层的次要部分。
图4示出了从卷切割图2的太阳能模块18，该卷沿幅材方向设置有多个单独的堆叠并且横跨幅材方向设置有多个连接的堆叠。
模块以在单独的堆叠之间的间隙20从卷被切割。
在模块被切割之后，通过使用片对片层压装备(未示出)将幅材与覆盖片材进行层压来封装堆叠。
图5示出了根据本发明的一个实施方案的矩形太阳能模块200。每个连接的堆叠10跨越模块200的大体上整个长度延伸。模块200设置有用于密封模块的边缘(右侧和左侧)的密封装置(未示出)。
图5的太阳能模块200从卷切割，该卷设置有沿幅材的大体上整个长度延伸的堆叠和横跨幅材的宽度的大部分延伸的多个连接的这样的堆叠。
这种卷的制造是特别有利的，这是由于堆叠的各个层可以简单地设置在彼此的顶部上，而不需要沿幅材方向对准或蚀刻以便提供多个空间上分离的堆叠。
模块200从卷横跨顶部电极层和底部电极层切割。
在切割之后，模块的顶部电极层和底部电极层中的每一个的侧边缘与幅材的侧边缘重合。
卷可以在切割之前通过层压(例如，使用夹持辊)提供覆盖片材(未示出)。
在这种情况下，在切割之后，模块的顶部电极层和底部电极层中的每一个的侧边缘与幅材和覆盖片材两者的侧边缘重合。
当然，对于余下的卷也是如此，但是随后从剩余的卷切割另一个模块可以在单独的堆叠之间的间隙中或横跨顶部电极层和底部电极层切割。
图6示出根据本发明的另一个实施方案的矩形的大面积的太阳能模块21。模块包括单个堆叠10，该单个堆叠10沿模块的大体上整个长度并横跨模块的宽度的大部分延伸。
在不希望受理论束缚的情况下，据认为，模块的切割涉及模块的边缘部分中的电极层中的一个或两个的局部碎裂和/或至少一层与相邻层的局部分层。
图7示出了底部电极层13和顶部电极层17的局部碎裂。如可以看出的，碎裂局限于边缘部分22并且不出现在模块的主要部分23中。
图8示出了边缘部分中顶部电极层17的碎裂的另一个视图。碎裂沿切割所产生的整个切割边缘(显示为交错的)延伸。
该边缘部分的碎裂意味着由于衬底11和/或粘合剂层的塑性变形导致的切割边缘处的电极层之间的任何接触不会导致太阳能模块的电短路。
图9示出了切割模块内相邻层的局部分层。可以看出，分层局限于边缘部分22并且不出现在模块的主要部分23中。
该边缘部分的分层意味着底部电极层13和顶部电极层17的切割边缘以一定程度分离，由切割产生的以及可以以其它方式接触的交错的边缘(在此显示为齿)互相不接触。
图10示出了一卷幅材的一部分的平面图，其示出了可以与旋转切割器一起使用以获得类似于图6所示的有效的太阳能模块的切割步骤。
首先在第一方向(A)上使用旋转切割器从卷横跨该卷幅材切割来进行切割模块21。由于模块21中的电极层的碎裂与卷中的电极层的碎裂相比小很多，因此使用旋转切割器在与第一方向相反的方向上横跨幅材切割单独的模块21，以确保在模块的边缘部分中的至少一个电极层的碎裂。当然，两次切割意味着切割的幅材和堆叠的一小部分被丢弃(B)。
切割的效果可以在实验中看到，其中类似于图2的太阳能模块在包括电极层的部分中通过旋转刀片切割器横跨模块的宽度被切割。
第一模块包括具有倒置结构的堆叠，其通过沉积基于氧化锌纳米颗粒的电子传输层(30nm厚)形成在设置有透明铟锡氧化物层(125μm厚)的透明PET幅材上，随后是P3HT：PCBM光敏层(300nm厚)，随后是PEDOT：PSS界面层(100nm厚)，且最后是蒸发的银，顶部电极层(100nm)。
第二模块类似于第一模块，但是包括覆盖堆叠的阻隔片材(可从3M获得的UBF9L超阻隔膜；厚度约100μm)。在使用弹性粘合剂(厚度为约100μm)将阻隔片材层压在堆叠上以及层压到幅材上之前，将接触胶带提供到堆叠。接触胶带从器件延伸，以便可以在模块上进行电测量。
第三模块类似于第二模块，但是包括使用相同的弹性粘合剂层压到衬底的另外的阻隔片材(UBF9L超阻隔膜，可从3M获得，厚度约100μm)。在阻隔片材层压在堆叠上以及层压到幅材上之前，将接触胶带提供给堆叠。接触胶带从器件延伸，以便可以在模块上进行电测量。
表I示出了通过将这些模块切割成两半而获得的这些模块和太阳能模块的低光照度(200勒克司)处的开路电压(Voc)。
模块/定向 预切割/V<sub>oc</sub> 后切割A/V<sub>oc</sub> 后切割B/V<sub>oc</sub>
第一/银面朝上 2.728 3.067 2.466
第二/银面朝上 2.943 2.877 0
第二/银面朝下 2.988 2.982 1.008
第二/银面支撑 2.543 3.035 0
第三/银面朝上 2.565 3.043 0
表I
每个模块的切割以银面朝上、银面朝下进行。与未切割模块相比，一个或另一个切割模块中的电压降表示由于电短路(或“分流”)而导致的性能不佳。
如可以看出的，两个切割模块在性能上彼此相比较而显示出差异。该差异对应于切割刀片的形状和构型。对应于在切割过程中被保持或支撑在切割器床上的模块的侧面(后切割A)的切割模块显示比对应于在切割期间未被保持或支撑在切割器床上的模块的侧面(后切割B)的切割模块更好的性能。
当第一模块银面朝上被切割时，第一后切割A模块显示比第一模块更高的电压，而第一后切割B模块显示更低的电压。
当第二模块银面朝上以及银面朝下被切割时，第二后切割A模块显示比第二模块相似或更高的电压，而第二个后切割B模块显示无电压或仅显示低电压。
当第三模块银面朝上被切割时，第三后切割A模块显示比第三模块更高的电压，而第三后切割B模块显示根本无电压。
因此，在所有情况下，后切割A模块正常运行没有退化或任何测量的短路迹象，而后切割B模块通常显示一些短路迹象。
可以从扫描电子显微镜和光学显微镜获得电极层碎裂和/或分层的进一步证据。
图11示出了第三后切割A模块的边缘的扫描电子显微镜图像以及模块的边缘部分中的电极层的图像(以不同的放大倍数)。
如可以看出的，底部电极层已经从其边缘部分的上覆层分层，并且在该部分中电极层的碎裂也已经发生。
图12示出了通过切割第三模块获得的后切割A模块(图像的下部)和后切割B模块(图像的上部)的边缘部分的显微镜图像。
如可以看出的，在后切割A模块的边缘部分中银电极层存在明显的碎裂，并且在后切割B模块的边缘部分中几乎没有碎裂。
该图像随附有划线，其特别地突出显示了碎裂沿后切割A模块中的大体上整个切割边缘延伸。
图13示出了通过切割第三模块获得的后切割A模块(图像的下部)和后切割B模块(图像的较高部分)的热成像(IR)图像。
如可以看出的，从后切割B模块(明亮地发光)存在相当大的热消散，但是从后切割A模块不存在热消散。
不存在来自后切割A模块的热消散强有力地表明不存在电分流，并且因此表明该模块中的至少一个电极层的碎裂。
当然，本文描述的太阳能模块不需要包括连接的堆叠，并且特别地，图5至图6以及图8可以被认为是示出了其中提供大面积的光伏单元而不是多个连接的堆叠的模块。
已经参考附图中所示的某些实施方案详细描述了本发明。然而，应当理解，附图中未详细描述或示出的其它实施方案在本发明的范围内。

Claims (33)

1.一种柔性薄膜电子器件，包括模块，所述模块切割自幅材，所述幅材沿其整个长度设置有一个或更多个单元，其中，所述单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的一个或更多个活性层，其特征在于，所述模块包括一个或更多个边缘部分，其中，所述第一电极层的边缘和所述第二电极层的边缘各自大体上与所述幅材的边缘重合，并且其中，至少一个电极层在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂，从而防止横跨所述器件的主要部分的电短路。
2.根据权利要求1所述的器件，其中，至少一个层在所述一个或更多个边缘部分中与相邻层分层，从而防止横跨所述器件的主要部分的电短路。
3.根据权利要求1所述的器件，其中，两个所述电极层均在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的器件，其中，所述模块包括两个或更多个所述边缘部分。
5.根据权利要求4所述的器件，其中，所述模块是直线的，并且具有彼此大体上相对的两个所述边缘部分。
6.根据权利要求4所述的器件，其中，所述模块是圆形的，并且具有彼此大体上同心的两个所述边缘部分。
7.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的器件，其中，所述边缘部分朝内延伸到1μm至2cm之间的程度。
8.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的器件，其中，所述模块由设置有所述一个或更多个单元的幅材和层压所述幅材的覆盖片材形成，并且其中，所述模块包括一个或更多个边缘部分，其中，所述第一电极层的边缘和所述第二电极层的边缘各自与所述幅材的边缘和所述覆盖片材的边缘大体上重合。
9.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的器件，包括用于密封所述边缘部分的边缘的密封装置，从而防止氧气和/或水侵入所述器件。
10.根据权利要求8所述的器件，其中可变形的粘合剂层设置在所述电极层中的至少一个和所述覆盖片材之间，或设置在所述幅材与所述第一电极层和第二电极层之间。
11.根据权利要求8所述的器件，其中，所述电极层中的至少一个以及所述覆盖片材和所述幅材中的至少一个是透明的。
12.根据权利要求11所述的器件，其中，所述一个或更多个活性层包括光敏层。
13.根据权利要求12所述的器件，所述器件是太阳能模块或光瓦。
14.根据权利要求13所述的器件，所述器件是大面积的太阳能模块或光瓦。
15.一种用于制造柔性薄膜电子器件的方法，所述方法包括沿幅材的整个长度提供一个或更多个单元，其中，所述单元包括第一电极层、第二电极层以及设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的一个或更多个活性层，其特征在于，切割所述幅材和两个所述电极层以形成包括一个或更多个边缘部分的模块，其中，所述第一电极层的边缘和所述第二电极层的边缘大体上与所述幅材的边缘重合并且其中，所述切割提供模块，其中，至少一个电极层在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂，从而防止横跨所述器件的主要部分的电短路。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述切割提供模块，其中，至少一个层在所述一个或更多个边缘部分中与相邻层分层，从而防止横跨所述器件的主要部分的电短路。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述切割提供模块，其中，两个所述电极层均在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的方法，其中，所述切割提供包括两个或更多个所述边缘部分的模块。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述切割提供模块，所述模块是直线的，并且具有彼此大体上相对的两个所述边缘部分。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述切割提供模块，所述模块是圆形的，并且具有大体上彼此同心的两个所述边缘部分。
21.根据权利要求15-17和19-20中的任一项所述的方法，其中，所述边缘部分朝内延伸到1μm和20cm之间的程度。
22.根据权利要求15-17和19-20中的任一项所述的方法，其中，所述方法提供覆盖所述第一电极层和所述第二电极层的覆盖片材，并且其中，所述切割提供包括一个或更多个边缘部分的模块，其中，所述第一电极层的边缘和所述第二电极层的边缘各自与所述幅材的边缘和所述覆盖片材的边缘大体上重合。
23.根据权利要求15-17和19-20中的任一项所述的方法，还包括提供用于密封所述边缘部分的边缘的密封装置，从而防止氧气和/或水侵入所述器件。
24.根据权利要求15-17和19-20中的任一项所述的方法，其中，所述切割通过旋转刀片切割器、通过剪刀或通过裁切机或者通过冲压或冲裁或通过刀切割来实现。
25.根据权利要求15-17和19-20中的任一项所述的方法，其中，所述切割包括在第一方向上切割，然后在与所述第一方向相反的第二方向上切割。
26.根据权利要求15-17和19-20中的任一项所述的方法，其中，在所述切割之前，对所述幅材在对应于所述切割之后的所述一个或更多个边缘部分的部分中进行急剧弯曲、加热或超声处理。
27.根据权利要求15-17和19-20中的任一项所述的方法，其中，在所述切割之后，对所述一个或更多个边缘部分进行急剧弯曲、加热或超声处理。
28.根据权利要求22所述的方法，其中，所述电极层中的至少一个以及所述覆盖片材和所述幅材中的至少一个是透明的。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述一个或更多个活性层包括光敏层。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述器件是太阳能模块或发光二极管。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述器件是大面积的太阳能模块或光瓦。
32.一种幅材的卷，其提供一个或更多个柔性薄膜电子器件，所述卷包括幅材，所述幅材沿其整个长度设置有一个或更多个单元，其中，所述单元包括第一电极层、第二电极层和设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的一个或更多个活性层，并且所述单元包括覆盖片材，所述覆盖片材覆盖所述幅材上的所述单元，从而模块能够切割自如此设置的所述幅材，使得其包括一个或更多个边缘部分，其中，所述第一电极层的边缘和所述第二电极层的边缘与所述幅材的边缘和所述覆盖片材的边缘大体上重合，并且其中，至少一个电极层在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂，从而防止横跨所述器件的主要部分的电短路。
33.一种成套的部件，包括：幅材的卷，其提供一个或更多个柔性薄膜电子器件，所述卷包含幅材，所述幅材沿其整个长度设置有一个或更多个单元，其中，所述单元包括第一电极层、第二电极层和设置在所述第一电极层和第二电极层之间的一个或更多个活性层，并且所述单元包括覆盖片材，所述覆盖片材覆盖所述幅材上的所述单元；和切割工具，其用于从如此设置的所述幅材切割模块，使得其包括一个或更多个边缘部分，其中，所述第一电极层的边缘和所述第二电极层的边缘与所述幅材的边缘和所述覆盖片材的边缘大体上重合，并且其中，至少一个电极层在所述一个或更多个边缘部分中被碎裂，从而防止横跨所述器件的主要部分的电短路。
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