DE102008038043A1

DE102008038043A1 - Elektronisches Bauelement mit Streifenelektroden

Info

Publication number: DE102008038043A1
Application number: DE102008038043A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Schindler
Original assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2008-08-16
Filing date: 2008-08-16
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Es wird ein elektronisches Bauelement (10) mit einer oder mehreren elektrisch leitenden Streifenelektroden (12) mit einer senkrecht zur Breitenerstreckung verlaufenden Längsachse beschrieben. Die Dicke der Streifenelektrode (12) nimmt entlang der Längsachse zu oder ab und/oder die Streifenelektrode (12) ist aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet, dessen elektrische Leitfähigkeit entlang der Längsachse zunimmt oder abnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind elektronische Bauelemente bekannt, die Streifenelektroden mit einer nicht konstanten elektrischen Leitfähigkeit aufweisen, um eine beispielsweise einen optimalen Stromfluss zu gewährleisten. So können beispielsweise photovoltaische Zellen Streifenelektroden aufweisen, zwischen denen das Licht ungehindert in die photoaktive Schicht gelangen kann. Der in der photovoltaischen Zelle erzeugte Strom nimmt über die Länge der Zelle zu und erreicht seinen höchsten Wert an der Stelle, an der der Strom aus der Zelle austritt.
In dem Dokument US 2007/0193621 A1 wird für eine photovoltaische Zelle eine streifenförmige Elektrode vorgeschlagen, die mit unterschiedlicher Breite ausgebildet ist, d. h., die dreieck- oder trapezförmig in der Fläche ausgebildet ist. Diese Streifenelektrode weist folglich einen ortsabhängigen Leitwert auf. Die Breite der Streifenelektrode ist an der Verbindungsstelle zum äußeren Stromkreis am größten. Allerdings vermindert sich dadurch die vom Licht bestrahlte Fläche der photovoltaischen Zelle gegenüber einer Streifenelektrode mit konstanter Breite.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Streifenelektrode bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Es wird ein elektronisches Bauelement mit einer oder mehreren elektrisch leitenden Streifenelektroden mit einer senkrecht zur Breitenerstreckung verlaufenden Längsachse vorgeschlagen, wobei vorgesehen ist, dass die Dicke der Streifenelektrode entlang der Längsachse zunimmt oder abnimmt und/oder dass die Streifenelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, dessen elektrische Leitfähigkeit entlang der Längsachse zunimmt oder abnimmt.
Weil bei der erfindungsgemäßen Streifenelektrode nur die Dicke oder die Materialzusammensetzung variiert wird, bleibt die Umrissgeometrie der Streifenelektrode erhalten, so dass auch die mit der Streifenelektrode in Kontakt stehende Schicht bzw. stehenden Schichten nicht verändert werden müssen. Damit wird nur minimal in den Aufbau des mit der erfindungsgemäßen Streifenelektrode ausgebildeten elektronischen Bauelements eingegriffen.
Unter dem Begriff „Streifenelektrode” sollen im Weiteren auch Elektroden verstanden sein, die nicht vollflächig ausgebildet sind. Unter dem Begriff „Streifenelektrode” werden folglich auch Gitterelektroden (aus sich kreuzenden Streifen gebildete Elektroden), Netzelektroden (aus sich kreuzenden drahtförmigen Streifen gebildete Elektroden) und aus diesen vorgenannten Merkmalen kombinierte Elektrodenformen verstanden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Es kann vorgesehen sein, dass die einer nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements zugewandte Seite der Streifenelektrode mit der Oberfläche der nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements fluchtet.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Streifenelektrode und/oder die elektrische Leitfähigkeit des elektrisch leitfähigen Materials entlang der Längsachse kontinuierlich zunimmt oder abnimmt. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass die Streifenelektrode im Längsschnitt dreieckförmig oder trapezförmig ausgebildet ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Streifenelektrode entlang der Längsachse diskontinuierlich zunimmt oder abnimmt. Das Längsprofil der Streifenelektrode kann also beispielsweise einen treppenförmigen Verlauf aufweisen.
Es sind aber auch Kombinationen möglich, d. h. Ausgestaltungen, bei denen Bereiche der Streifenelektrode mit kontinuierlichem Verlauf ausgebildet sind, beispielsweise einen trapezförmigen Verlauf haben, und andere Bereiche einen diskontinuierlichen Verlauf haben, beispielsweise einen treppenförmigen Verlauf.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Streifenelektrode entlang der Längsachse Abschnitte mit jeweils konstanter Dicke und/oder konstanter Leitfähigkeit des elektrisch leitfähigen Materials aufweist, die so angeordnet sind, dass die Dicke bzw. elektrische Leitfähigkeit der Abschnitte von einer Stirnseite der Streifenelektrode zu der anderen hin zu- oder abnimmt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Streifenelektroden entlang der Längsachse abschnittsweise konstant ist. Eine solche Streifenelektrode kann beispielsweise aus Schichten konstanter Dicke oder auch aus Schichten unterschiedlicher Dicke aufgebaut sein, wobei die Länge aufeinander folgender Schichten abnimmt oder zunimmt. Die Schichten können beispielsweise durch wiederholtes Drucken, Rakeln, Sputtern oder Aufdampfen usw. aufgebracht werden.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Streifenelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, dessen elektrische Leitfähigkeit entlang der Längsachse zunimmt oder abnimmt. Ein solches Material kann beispielsweise durch Tintenstrahldruck mit einer leitfähigen Tinte erzeugt werden, indem die Tröpfchengröße und/oder Tröpfchenanzahl/Fläche entlang der Längsachse der Streifenelektrode variiert wird, d. h. zu- oder abnimmt.
Weiter können die Streifenelektroden entlang der Längsachse abschnittsweise eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen, wobei die Abschnitte so angeordnet sind, dass die elektrische Leitfähigkeit der Abschnitte von einer Stirnseite der Elektrode zu der anderen hin zu- oder abnimmt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass das Material der Streifenelektrode aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet ist.
Das Material der Streifenelektrode kann beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber; Platin; Palladium oder Gold oder eine Legierung sein, die mindestens eines dieser Metalle aufweist.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Material der Streifenelektrode aus einem leitenden nichtmetallischen Material gebildet ist.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass unterschiedlichste Materialien und/oder Materialkombinationen zur Ausbildung eingesetzt werden.
Zur Ausbildung der Streifenelektrode kann vorteilhaft sein, dass der Abstand zwischen den Elektrodenstreifen nicht einheitlich ist, sondern unterschiedlich. Hierbei kann vorgesehen sein, dass sich diese Anstände periodisch oder auch nicht periodisch ändern und/oder in Form eines Musters vorliegen. Letzteres könnte beispielsweise als Markenzeichen herangezogen werden.
Betrachtet man generell die Höhenlage der erfindungsgemäßen Streifenelektroden, so können diese in Schichten, auf denen die Elektroden aufgebaut wurden, vollständig eingebettet sein. Bei anderen Ausgestaltungsmöglichkeiten kann auch vorgesehen sein, dass diese Elektroden nur teilweise oder auch gar nicht eingebettet sind. Zudem sind auch Ausgestaltungsmöglichkeiten denkbar, bei denen auch nur Teile dieser Elektroden eingebettet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass das elektronische Bauelement eine photovoltaische Zelle mit einer organischen photoaktiven Schicht ist, enthaltend eine erste Elektrode, gebildet aus einer oder mehreren der elektrisch leitenden Streifenelektroden, eine zweite Elektrode und die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnete photoaktive Schicht, wobei die photoaktive Schicht ein Elektronen-Donator-Material und ein Elektronen-Akzeptor-Material aufweist. Eine photovoltaische Zelle mit erfindungsgemäßen Streifenelektroden kann in unterschiedlichster Form ausgestaltet werden, zum Beispiel als sog. Single-Junction-Zelle oder als Multi-Junction-Zelle; als photovoltaische Zelle, basierend auf organischen Materialien oder als photovoltaische Zelle, basierend auf anorganischen Materialien oder als Kombinationen dieser beiden Prinzipien. Diese photovoltaische Zelle zeichnet sich dadurch aus, dass der/die erste/n Elektroden entweder nur einen minimalen Bereich der Oberfläche überdeckt/überdecken und deshalb nicht notwendigerweise transparent ausgebildet sein muss/müssen oder einen größeren Bereich der Oberfläche überdeckt/überdecken und deshalb notwendigerweise transparent oder semitransparent ausgebildet sein muss/müssen, jedoch zugleich so ausgebildet ist/sind, dass seine/ihre lokale Leitfähigkeit dem lokalen Stromaufkommen der photovoltaischen Zelle angepasst ist/sind, welches in Richtung auf die äußere Kontaktstelle der photovoltaischen Zelle zunimmt. In diesem Zusammenhang sind auch Kombinationen beider Varianten innerhalb einer photovoltaischen Zelle oder eines photovoltaischen Moduls, das mehrere elektrisch miteinander verbundene photovoltaische Zellen umfasst, denkbar.
Bei der photovoltaischen Zelle handelt es sich vorzugsweise um eine photovoltaische Zelle mit einer aus einer Kunststofffolie bestehenden Trägerschicht. Die Trägerschicht bzw. Trägerfolie kann aus einem biaxial gereckten transparenten Kunststoff bestehen, beispielsweise PET, PEN oder BOPP oder dergleichen. Die Trägerfolie kann dabei vorzugsweise mit einer Dicke im Bereich von 6 μm bis 500 μm ausgebildet sein. Abhängig vom Verwendungszweck sind auch andere Dicken vorteilhaft.
Vorteilhaft kann in diesem Zusammenhang auch sein, wenn der Träger als ein Einschicht- oder Mehrschichtenmaterial und/oder als ein vollflächig oder partiell eingefärbtes Material und/oder ein einfarbiges oder mehrfarbiges Material und/oder ein Material mit gleichen oder unterschiedlichen räumlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften und/oder ein Material ähnlich einer Schrumpffolie und/oder ein Material mit einer oder mehreren weiteren gleichen oder unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften und/oder ein partiell oder vollflächig strukturiertes Material und/oder ein Material mit gleicher oder unterschiedlicher örtlicher Dicke und/oder ein vorbehandeltes oder nicht vorbehandeltes Material und/oder ein beidseitig verwendbares Material etc. ausgebildet ist.
Wird die Verschaltung betrachtet, so können zudem zwei oder mehrere photovoltaische Zellen zu einem Solarzellenmodul elektrisch miteinander verbunden sein, wie weiter oben ausgeführt, wobei eine parallele und/oder serielle Verschaltungen der einzelnen Zellen in Betracht kommen kann.
Erfolgen Zellenaufbauten auf unterschiedlichen Seiten des Trägers, so kann auch vorgesehen sein, dass direkt Zellen auf der einen Seite des Trägers mit Zellen auf der anderen Seite des Trägers elektrisch verbunden werden und/oder eine Kopplung erst über sog. Bus-Bars erfolgt.
Bei der photoaktiven Schicht handelt es sich vorzugsweise um eine Schicht oder ein Schichtsystem, enthaltend mindestens einen photovoltaisch aktiven Halbleiter, insbesondere einen photovoltaisch aktiven organischen Halbleiter. Vorzugsweise wird die photovoltaische Schicht mittels eines Druckverfahrens aus einer Lösung auf die darunter liegenden Schicht oder Schichten, beispielsweise die erste Elektrodenschicht incl. der Blockerschicht/en, aufgebracht.
Aber auch eine andersartige Ausgestaltung einzelner Schichten (z. B. photoaktiver Schicht/en), eine andersartige Abfolge der einzelnen Schichten des gesamten Aufbaus, der Einbau weiterer Schichten etc. sind möglich. So ist es beispielsweise auch möglich, dass die photoaktive Schicht aus einem Gemisch oder einer Schichtabfolge von organischen und/oder anorganischen Halbleitern besteht oder auch Nanopartikel Bestandteil des gesamten Aufbaus sind.
Vorgesehen kann auch sein, dass weitere Schichten wie beispielsweise Blockerschichten Bestandteile des gesamten Aufbaus oder der Schichtfolge der photoaktiven Zelle sind.
Auch Aufbauten in unterschiedlichster Art auf den beiden unterschiedlichen Seiten des Trägers, oder in Form von Multi-Junction-Zellen sind in diesem Zusammenhang denkbar und nicht ausgeschlossen.
Die erfindungsgemäße photovoltaische Zelle ist bevorzugt als flexibler Mehrschichtkörper ausgebildet, beispielsweise als Transfer-, Inmold-, Laminierfolie oder dergleichen. Die photovoltaische Zelle kann so besonders einfach montiert und transportiert werden, beispielsweise durch Aufkleben, Ein- oder Auflaminieren bzw. durch Transport als Rollenware. Die Montageflächen sind zudem wegen der Flexibilität der photovoltaische Zelle nicht auf ebene Flächen beschränkt, was ein wesentlicher Vorteil dieser flexiblen Photovoltaik im Vergleich zur herkömmlichen ist.
Vorteilhafterweise ist die ebene Seite der Streifenelektrode der photoaktiven Schicht der photovoltaischen Zelle zugewandt und verläuft parallel zu ihr Insbesondere bei Streifenelektroden mit einem stufenförmigen Längsprofil, wie weiter oben beschrieben, ist diese Orientierung der ebenen Längsseite zu bevorzugen, um einen optimalen Elektrodenkontakt herzustellen.
Es kann vorgesehen sein, dass die der nachfolgenden Schicht der photovoltaischen Zelle zugewandte Seite des/der ersten Elektrodenbereiche/s von einer elektrisch leitfähigen Schicht oder auch von elektrisch leitfähigen Schichten partiell oder vollflächig überdeckt ist/sind. Die elektrisch leitfähige Schicht/en kann/können vorgesehen sein, um die Ladungstransport innerhalb der Zelle zu optimieren. Die elektrisch leitfähige Schicht/en kann/können vorzugsweise der nachfolgenden Schicht der photovoltaischen Zelle zugewandt sein.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann aber auch hinsichtlich ihres Elektronenniveaus an das/die Elektronenniveau/s des/der Elektronen-Akzeptor-Material/ien der photoaktiven Schicht oder generell an das/die elektronische/n Niveau/s der nachfolgenden Schicht der photovoltaischen Zelle angepasst sein.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das elektronische Bauelement ein polymerelektronisches Bauelement, insbesondere ein Feldeffekt-Transistor ist, dessen Gate-Elektrode als Streifenelektrode ausgebildet ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das elektronische Bauelement ein Anzeigeelement ist, insbesondere ein elektrochromes oder ein elektrophoretisches Anzeigeelement.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Streifenelektrode können unterschiedliche Verfahren vorgesehen sein, die sämtlich für die Herstellung der photovoltaischen Zelle in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren geeignet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens folgende Schritte durchgeführt werden:

a) Bereitstellen einer Trägerschicht,
b) Aufbringen einer Lackschicht, vorzugsweise einer Replizierlackschicht auf die Oberseite der Trägerschicht,
c) Abformen einer Negativform einer Streifenelektrode in die Oberseite der Lackschicht,
d) Einbringen einer metallischen Schicht in die in die Lackschicht abgeformte Negativform derart, dass die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet,
e) zumindest bereichsweises Aufbringen der nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements auf die Oberseite der metallischen Schicht und die Oberseite der Lackschicht.

Je nach Wahl des Materials für die Lackschicht kann die Negativform durch unterschiedliche Verfahren abgeformt sein. Beispielsweise kann ein thermoplastischer Replizierlack auf Acrylatbasis vorgesehen sein und vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 5 μm besitzen, in den die Negativform durch Prägen abgeformt wird, zum Beispiel mit einer rotierenden Prägewalze. Es kann aber auch ein UV-härtbarer Replizierlack vorgesehen sein, der vorzugsweise eine Dicke von 0,2 bis 50 μm besitzt, wobei die Negativform durch Maskenbelichten mit UV-Licht abgeformt wird. Auch hier kann das Werkzeug als rotierende Walze ausgebildet sein.
Der Schritt d) kann auch umfassen:

– Aufbringen einer metallischen Schicht durch mehrstufiges Maskenbedampfen der Negativform mit einem metallischen Werkstoff so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet. Statt eines Werkstoffs können auch mehrere unterschiedliche Werkstoffe aufgebracht werden.

Alternativ kann der Schritt d) umfassen:

– Aufbringen einer metallischen Schicht mit konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht;
– Ablation der Oberseite der metallischen Schicht so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet.

Ggf. können beide Schritte wiederholt durchlaufen werden, bis die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet.
Zum Abtragen der Oberseite der metallischen Schicht kann das Verfahren der Laserablation bevorzugt sein. Hierbei ist zu beachten, dass beispielsweise der Laserenergieeintrag mit der Schichtdicke und dem Material, welches abgetragen werden soll, sorgfältig abgestimmt sein muss, da ansonsten keine Ablation stattfindet, oder diese zu stark erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des o. g. Herstellungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass der Schritt d) umfasst:

– Aufbringen einer metallischen Schicht mit variabler Dicke, beispielsweise durch Rakeln oder Drucken, auf die Oberseite der Lackschicht, so dass die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet.

Dieser Verfahrensschritt kann bevorzugt sein, weil das Aufbringen der Streifenelektroden durch Drucken oder Rakeln im Hinblick auf eine Massenproduktion besonders kostengünstig ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Schritt d) umfasst:

– Aufbringen einer metallischen Schicht konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht,
– Aufbringen einer zeitabhängig sich auflösenden Abdeck-Lackschicht, beispielsweise durch Rakeln oder Drucken,
– Ätzen der metallischen Schicht, so dass die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet.

Es kann im letzten Schritt abschließend vorgesehen sein, eventuell verbleibende Reste des Abdeck-Lacks abzuwaschen und die Oberfläche der Lackschicht und der Streifenelektroden zu neutralisieren.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Schritt d) umfasst:

– Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht auf die Oberseite der Lackschicht zur Ausbildung einer Abdeckmaske,
– Aufbringen einer metallischen Schicht konstanter Dicke auf die Oberseite der Abdeck-Lackschicht sowie auf die von der Abdeckmaske nicht überdeckten Bereiche der Lackschicht,
– Entfernen der Abdeck-Lackschicht einschließlich der auf der Abdeck-Lackschicht angeordneten Bereiche der metallischen Schicht, – Wiederholen des zweiten und dritten Verfahrensschrittes so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung umfasst der Schritt d):

– Aufbringen einer metallischen Schicht konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht,
– Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht auf die Oberseite der Lackschicht zur Ausbildung einer Abdeckmaske,
– Ätzen der metallischen Schicht,
– Wiederholen des zweiten und des dritten Verfahrensschrittes so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet.

Es ist auch möglich, auf die Ausbildung einer Negativform der Streifenelektrode in der Lackschicht zu verzichten. So kann ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements mindestens die Schritte umfassen:

a) Bereitstellen einer Trägerschicht,
b) Auftragen einer Lackschicht, vorzugsweise einer thermoplastischen Lackschicht, auf die Oberseite der Trägerschicht,
c) Auftragen einer metallischen Schicht mit konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht,
d) Auftragen einer zeitabhängig sich auflösenden Abdeck-Lackschicht auf die metallische Schicht in einem Bereich, der für die Ausformung einer Streifenelektrode vorgesehen ist, wobei die Dicke der Abdeck-Lackschicht in der Längserstreckung des Bereichs zunimmt oder abnimmt,
e) Ätzen der metallischen Schicht zur Ausbildung der Streifenelektrode,
f) Nivellieren der Streifenelektrode durch Druck- und/oder Temperatureinwirkung, so dass die Oberseite der Streifenelektrode mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet,
g) zumindest bereichsweises Aufbringen einer nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements auf die Oberseite der metallischen Schicht und die Oberseite der Lackschicht.

Es ist also möglich, auf die Herstellung eines Prägewerkzeugs zu verzichten und statt dessen photolithographische Schritte vorzusehen, die neben einer Kostensenkung gegenüber der Werkzeugherstellung eine flexible Elektrodengestaltung ermöglichen, also insbesondere bei kleinen Serien Vorteile bieten. Das Nivellieren der fertig aufgebauten Streifenelektrode kann mit einer einfachen, vorteilhafterweise beheizten Andruckwalze durchgeführt werden. Dabei wird die Streifenelektrode in die Oberfläche der thermoplastischen Lackschicht eingedrückt, so dass die Oberseite der Streifenelektrode mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet und damit eine ebene Oberfläche zum weiteren Aufbau der photovoltaischen Zelle bereitgestellt ist. Auf die ebene Oberfläche kann nun die nachfolgende Schicht des elektronischen Bauelements, beispielsweise die photoaktive Schicht der photovoltaischen Zelle, aufgetragen werden, die aus einer Schicht oder aus mehreren Schichten bestehen kann, wie weiter oben beschrieben. Die Verwendung des zeitabhängig sich auflösenden Abdeck-Lackes ermöglicht eine besonders einfache Ausformung einer im Längsschnitt keilförmigen bzw. trapezförmigen Streifenelektrode aus der mit konstanter Dicke aufgetragenen metallischen Schicht. Die Dicke des Abdecklacks ist vorteilhafterweise so gewählt, dass mit der Ausbildung der Streifenelektrode zugleich die metallische Schicht in allen Bereichen außerhalb der Streifenelektrode entfernt ist. Es kann zum Abschluss des Schrittes e) vorgesehen sein, eventuell verbleibende Reste des Abdeck-Lacks abzuwaschen und die Oberfläche der Lackschicht und der Streifenelektroden zu neutralisieren.
Weiter kann ein Verfahren vorgesehen sein, dass mindestens folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen einer Trägerschicht,
b) Aufbringen einer Lackschicht, vorzugsweise einer thermoplastischen Lackschicht, auf die Oberseite der Trägerschicht,
c) Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht zur Ausbildung einer Abdeckmaske auf die Oberseite der Lackschicht,
d) Aufbringen einer metallischen Schicht auf die Oberseite der Abdeck-Lackschicht sowie auf die von der Abdeckmaske nicht überdeckten Bereiche der Lackschicht,
e) Entfernen der Abdeck-Lackschicht einschließlich der auf der Abdeck-Lackschicht angeordneten Bereiche der metallischen Schicht,
f) Wiederholen der Verfahrensschritte d) und e) so lange, bis eine Streifenelektrode gebildet ist,
g) Nivellieren der Streifenelektrode durch Druck- und/oder Temperatureinwirkung, so dass die Oberseite der Streifenelektrode mit der Oberseite der Lackschicht fluchtet,
h) zumindest bereichsweises Aufbringen einer nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements auf die Oberseite der metallischen Schicht und die Oberseite der Lackschicht.

Es ist also ein schichtweiser Aufbau der Streifenelektrode vorgesehen, wobei im Schritt c) für jede der Schichten eine spezifische Abdeckmaske vorgesehen ist, welche jeweils in dem Bereich ausgespart ist, in dem der Schichtauftrag zum Aufbau der Streifenelektrode erfolgt. Bei einer Streifenelektrode mit stufenförmigem Aufbau unterscheiden sich folglich die ausgesparten Bereiche der Abdeckmaske in ihrer Länge und haben eine einheitliche Breite.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
1a ein als photovoltaische Zelle ausgebildetes erfindungsgemäßes elektronisches Bauelement in schematischer Schnittdarstellung;
1b eine schematische Draufsicht auf das elektronische Bauelement in 1a;
2a ein erstes Ausführungsbeispiel einer Streifenelektrode in 1a;
2b ein zweites Ausführungsbeispiel einer Streifenelektrode in 1a;
3a bis 3c ein drittes bis fünftes Ausführungsbeispiel einer Streifenelektrode in 1a;
4a bis 4c ein sechstes bis achtes Ausführungsbeispiel einer Streifenelektrode in 1a;
5a bis 5d ein erstes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
6a bis 6e ein zweites Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
7a bis 7d ein drittes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
8a bis 8f ein viertes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
9a bis 9f ein fünftes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
10a bis 10p ein sechstes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
11a bis 11p ein siebentes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
12a bis 12n ein achtes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a;
13a bis 13e ein neuntes Ausführungsbeispiel zur Fertigung einer Streifenelektrode in 1a.
1a und 1b zeigen nun den Aufbau eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements am Beispiel einer photovoltaischen Zelle. 1a und 1b zeigen ausschnittsweise ein photovoltaisches Modul 1 aus nebeneinander angeordneten streifenförmigen photovoltaischen Zellen 1z. Die photovoltaischen Zellen 1z sind gleichartig aufgebaut und weisen in bekannter Anordnung eine erste Elektrode, gebildet aus einer Vielzahl von vorzugsweise parallel angeordneten Streifenelektroden 12, eine zweite Elektrode 16 und eine photoaktive Schicht 14 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode auf, wobei die photoaktive Schicht ein Elektronen-Donator-Material und ein Elektronen-Akzeptor-Material aufweisen kann. Zwischen den Streifenelektroden 12 und der photoaktiven Schicht ist eine Elektronenblocker-Schicht 13 und zwischen der zweiten Elektrode 16 und der photoaktiven Schicht 14 ist eine Lochblocker-Schicht 15 angeordnet. Die beiden Blocker-Schichten 13 und 15 dienen der besseren Ladungstrennung und erhöhen so die Energieausbeute der photoaktiven Schicht 14. Bei dem in 1a dargestellten Ausführungsbeispiel bilden wegen der beschriebenen Anordnung der Blocker-Schichten 13, 15 die Streifenelektroden 12 die Anode und die zweite Elektrode 16 bildet die Kathode der photovoltaischen Zelle 1z.
Wie in 1b zu erkennen, sind benachbarte photovoltaische Zellen 1z durch einen Verbindungsstreifen 12v elektrisch miteinander verbunden. Der Stromfluss in den Streifenelektroden jeder der Zellen 1z ist durch einen Richtungspfeil 19s symbolisch dargestellt, der vom Anfangsabschnitt der Streifenelektrode 12 zum Endabschnitt der Streifenelektrode 12 weist. Der Verbindungsstreifen 12v verbindet die Endabschnitte der Streifenelektroden 12 der vorhergehenden photovoltaischen Zelle 1z mit den Anfangsabschnitten der zweiten Elektrode 16 der nachfolgenden photovoltaischen Zelle 1z. Die in Pfeilrichtung letzte photovoltaische Zelle 1z des photovoltaischen Moduls 1 weist anstelle des Verbindungsstreifens 12v einen Kontaktstreifen 12a auf, der mit in 1a und 1b nicht dargestellten Anschlussklemmen verbunden ist. Mit den Anschlussklemmen ist ein elektrischer Verbraucher 19 verbunden (1a).
Das photovoltaische Modul 1 weist weiter eine Trägerschicht 10 auf, die aus einer Kunststofffolie gebildet sein kann, beispielsweise aus einer PET-Folie (Polyethylenterephthalat) oder aus einer BOPP-Folie (verstreckte Polypropylen-Folie). Die Dicke der Trägerschicht 10 kann vorteilhafterweise im Bereich zwischen 12 und 100 μm liegen. Das photovoltaische Modul 1 weist weiter eine Schutzschicht 17 auf, die wie die Trägerschicht 10 ausgebildet sein kann. Wie in 1a zu erkennen, sind die Streifenelektroden 12 in eine Lackschicht 11 eingebettet, bei der es sich beispielsweise um eine Replizierlackschicht handeln kann, gebildet aus einem thermoplastischen Lack oder einem UV-härtbaren Lack.
Das photovoltaische Modul 1 kann also vorzugsweise als ein mehrschichtiger Folienkörper ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass mindestens die Trägerschicht 10 und/oder die Schutzschicht 17 ein starrer Körper ist, auf dem das photovoltaische Modul schichtweise aufgebaut ist. Die Schichten 10 und 17 könnten beispielsweise aus Glas gebildet sein.
Mindestens die Trägerschicht 10 ist als eine transparente Schicht ausgebildet, so dass auf das photovoltaische Modul auftreffendes Licht 18 in die photoaktive Schicht 14 einzudringen vermag. Die Schutzschicht 17 kann ebenfalls transparent ausgebildet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Schutzschicht 17 aus der photoaktiven Schicht 14 austretendes Licht reflektiert und in die photoaktive Schicht 14 zurücklenkt oder dass zwischen der Schutzschicht 17 und der zweiten Elektrode 16 mindestens eine Reflexionsschicht angeordnet ist oder die Elektrode 16 eine Reflexionsschicht bildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Rückseite der Schutzschicht 17 eine Reflexionsschicht aufweist. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich weitere hier nicht benannte Schichten im gesamten Aufbau befinden, die beispielsweise die Lichteinkopplung oder auch Lichtlenkung positiv beeinflussen.
Die 2a und 2b zeigen nun in vergrößerten Ausschnitten des photovoltaischen Moduls 1 Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Streifenelektroden 12, die wie weiter oben beschrieben, in die auf der Trägerschicht 10 angeordnete Lackschicht 11 der photovoltaischen Zelle 1z eingebettet sind. Dabei ist von einem um 180° gedrehten photovoltaischen Modul ausgegangen, d. h. das einfallende Licht 18 ist von unten nach oben gerichtet dargestellt.
2a zeigt eine Streifenelektrode 12 mit einer konstanten Breite b und einer kontinuierlich zunehmenden Dicke d. Zwei benachbarte Streifenelektroden 12 sind in einem Abstand a voneinander angeordnet, wobei der Abstand a in dem in 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiel als der Innenabstand der Streifenelektroden 12 eingezeichnet ist. Die Rasterweite der Streifenelektroden ist folglich die Summe aus dem Abstand a und der Breite b.
Die Dicke der Streifenelektrode 12 nimmt kontinuierlich längs des Richtungspfeils 19s zu, folglich nimmt auch die elektrische Leitfähigkeit der Streifenelektrode, die der Querschnittsfläche b × d proportional ist, kontinuierlich zu bzw. der spezifische Widerstand kontinuierlich ab. Daraus folgt, dass die Stromdichte innerhalb der Streifenelektrode 12 konstant bleibt, obwohl der Stromfluss in der Streifenelektrode längs des Richtungspfeils 19s zunimmt. Die Streifenelektrode 12 weist an ihrer einen Stirnseite eine Dicke d₁ und an ihrer anderen Stirnseite eine Dicke d₂ auf, wobei die Dicke d₁ kleiner ist als die Dicke d₂.
2b zeigt nun eine Streifenelektrode 12, die aus stufenförmig aufeinander folgenden Abschnitten konstanter Dicke aufgebaut ist. In dem in 2b dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Streifenelektrode 12 vier Abschnitte auf, die eine Dicke d₁ bis d₄ haben, wobei d₁ < d₂ < d₃ < d₄.
Die 3a bis 3c zeigen nun Streifenelektroden 12, deren Elektrodenschicht abschnittsweise aus Materialien mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit σ bzw. unterschiedlichem spezifischem Widerstand ρ ausgebildet ist, wobei σ = 1/ρ
Ein erster Elektrodenschichtabschnitt 12a kann beispielsweise aus Aluminium mit einer Leitfähigkeit σ₁ = 36,59·10⁶ S/m, ein zweiter Elektrodenschichtabschnitt 12b aus Kupfer mit einer Leitfähigkeit σ₂ = 58,0·10⁶ S/m und ein dritter Elektrodenschichtabschnitt 12c aus Silber mit einer Leitfähigkeit σ₃ = 61,39·10⁶ S/m gebildet sein. Es gilt also σ₁ < σ₂ < σ₃.
3a zeigt eine Streifenelektrode 12, die mit konstanter Breite b und konstanter Dicke d ausgebildet ist. Die abschnittsweise Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit der in 3a dargestellten Streifenelektrode ist also allein durch die Verwendung von elektrisch leitenden Materialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit erreicht, wie vorstehend beschrieben.
3b zeigt eine Streifenelektrode 12, die wie die Streifenelektrode in 3a ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass es sich um eine Streifenelektrode mit einer konstanten Breite b und einer kontinuierlich zunehmenden Dicke d handelt, wie weiter oben in 2a beschrieben. Als Folge dessen kann der Verlauf der elektrischen Leitfähigkeit annähernd stetig sein.
3c zeigt eine Streifenelektrode 12, die wie die Streifenelektrode in 3a ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass es sich um eine Streifenelektrode mit einer konstanten Breite b und einer abschnittsweise zunehmenden Dicke d handelt, wie weiter oben in 2b beschrieben.
Die 4a bis 4c zeigen nun Streifenelektroden 12, die wie die in 3a bis 3c beschriebenen Streifenelektroden ausgebildet sind, mit dem Unterschied, dass sie mit einer Elektrodenschicht 12d aus einem weiteren elektrisch leitenden Material versehen sind, welche die Elektrodenschichtabschnitte 12a bis 12c überdeckt. Die Elektrodenschicht 12d kann eine elektrische Leitfähigkeit σ₄ aufweisen, die von den elektrischen Leitfähigkeiten σ₁, σ₂, σ₃ der Elektrodenschichtabschnitte 12a bis 12c verschieden sein kann oder die einer der elektrischen Leitfähigkeiten σ₁, σ₂, σ₃ gleich sein kann. Die Elektrodenschicht 12d ist bei den in 4b und 4c dargestellten Ausführungsvarianten vorzugsweise auf der von der abgeschrägten bzw. abgestuften Längsseite abgewandten Längsseite der Streifenelektrode 12 angeordnet.
Es kann jedoch vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Material der Elektrodenschicht 12d unter dem Gesichtspunkt der an die Elektronenblocker-Schicht 13 und/oder der photoaktiven Schicht 14 angepassten elektrischen Austrittsarbeit ausgewählt ist. Die Elektrodenschicht 12d kann also vorzugsweise vorgesehen sein, um den Ladungstransfer von der Schicht 13 in die Streifenelektroden 12 zu optimieren.
Die folgenden Figuren zeigen nun Ausführungsbeispiele für Fertigungsabläufe zur Herstellung erfindungsgemäßer Streifenelektroden. Bei den Darstellungen handelt es sich um unmaßstäbliche schematische Schnittdarstellungen, wobei die Schnittebene in Längserstreckung der Streifenelektrode 12 verläuft.
Die 5a bis 5d zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen stufenförmigem Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite sie ist mit einem Stufenprofil versehen und die andere Längsseite ist eben ausgebildet, wie weiter oben in 2b beschrieben.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

5a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (5a), beispielsweise einer Kunststofffolie aus PET mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 150 μm:
5b) Vollflächiges Auftragen einer Lackschicht 11, vorzugsweise einer Replizier-Lackschicht auf die Trägerschicht 10 (5b). Die Lackschicht 11 kann beispielsweise aus einem thermoplastischen auf Acrylat basierenden Material mit einer Dicke von 0,2 bis 5 μm bestehen.
5c) Abformen einer Negativform 11n der Streifenelektrode 12 in die Lackschicht 11 (5c). Die Negativform 11n ist so ausgerichtet, dass das Stufenprofil in die Lackschicht 11 abgeformt ist und die dem Stufenprofil abgewandte ebene Längsseite in der Ebene der unverformten Oberseite der Lackschicht 11 verläuft.
5d) Mehrstufiges Maskenbedampfen der Negativform 11n mit einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Platin, Palladium oder Gold (5d). Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass der weitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann.

Die 6a bis 6e zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen keilförmigem Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite ist gegen die andere Längsseite abgeschrägt, wie weiter oben in 2a beschrieben.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

6a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (6a).
6b) Vollflächiges Auftragen einer Lackschicht 11, vorzugsweise einer Replizier-Lackschicht auf die Trägerschicht 10 (6b), wie weiter oben in 5b beschrieben.
6c) Abformen einer Negativform 11n der Streifenelektrode 12 in die Lackschicht 11 (6c). Die Negativform 11n ist so ausgerichtet, dass die abgeschrägte Längsseite in die Lackschicht 11 abgeformt ist und die der abgeschrägten Längsseite abgewandte ebene Längsseite in der Ebene der unverformten Oberseite der Lackschicht 11 verläuft.
6d) Aufbringen einer metallischen Schicht 12m mit konstanter Dicke durch Bedampfen oder Sputtern (6d). Die metallische Schicht 12m kann auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, die auch aus unterschiedlichen Metallen bestehen können.
6e) Laserablation der metallischen Schicht 12m, wobei der Abtrag mittels Laser parallel zu der äußeren Oberfläche der Lackschicht 11 erfolgt und beendet ist, wenn die durch den Laserstrahl aufgespannte Schnittebene mit der Ebene der äußeren Oberfläche der Lackschicht 11 zusammenfällt (6e). Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass der weitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann.

Die 7a bis 7d zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen keilförmigem Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite ist gegen die andere Längsseite abgeschrägt, wie weiter oben in 2a beschrieben.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

7a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (7a).
7b) Vollflächiges Aufbringen einer Lackschicht 11, vorzugsweise einer Replizier-Lackschicht auf die Trägerschicht 10 (7b), wie weiter oben in 5b beschrieben.
7c) Abformen einer Negativform 11n der Streifenelektrode 12 in die Lackschicht 11 (7c), wie weiter oben in 6c beschrieben.
7d) Aufbringen einer metallischen Schicht 12 mit variabler Dicke durch Lackieren und/oder Applizieren mit einem Tintenstrahldrucker. Die metallische Schicht 12m ist vorzugsweise aus metallischen Partikeln gebildet, die in einem Bindemittel verteilt sind. Der Auftrag der metallischen Schicht 12 ist beendet, wenn die äußere Oberfläche der metallischen Schicht 12 mit der Ebene der äußeren Oberfläche der Lackschicht 11 zusammenfällt (7d). Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass der weitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann.

Die 8a bis 8f zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen keilförmigem Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite ist gegen die andere Längsseite abgeschrägt, wie weiter oben in 2a beschrieben.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

8a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (8a).
8b) Vollflächiges Aufbringen einer vorzugsweise thermoplastischen Lackschicht 11 auf die Trägerschicht 10 (8b).
8c) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Lackschicht 11, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (8c).
8d) Bereichsweises Aufbringen eines zeitabhängig sich auflösenden Schutzlacks 20 auf die metallische Schicht 12m. Der Schutzlackauftrag deckt die Bereiche der metallischen Schicht 12m ab, in denen die Streifenelektroden 12 ausgebildet werden. Der Schutzlack 20 ist in der Längserstreckung mit kontinuierlich zunehmender Dicke ausgebildet (8d).
8e) Ätzen der metallischen Schicht 12m. Dabei wird die metallische Schicht zunächst in den Bereichen abgetragen, in denen kein Schutzlack vorgesehen ist. Der keilförmig aufgetragene Schutzlack 20, der sich zeitabhängig auflöst, gibt nacheinander metallische Bereiche frei, die dadurch dem Ätzmittel ausgesetzt sind. Der zeitliche Abtrag der metallischen Schicht 12m ist umgekehrt proportional der lokalen Schichtdicke des Schutzlacks 20, so dass nach dem vollständigen Abtrag des Schutzlacks 20 die Streifenelektrode 12 ausgeformt ist (8e).
8f) Nivellieren der Streifenelektrode 12 durch Druck- und/oder Temperatureinwirkung, d. h. die Streifenelektrode 12 wird so in die Lackschicht 11 versenkt, dass die äußere Oberfläche der Streifenelektrode 12 mit der Ebene der äußeren Oberfläche der Lackschicht 11 zusammenfällt (8f). Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass der weitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann.

Die 9a bis 9f zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen keilförmigen Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite ist gegen die andere Längsseite abgeschrägt, wie weiter oben in 2a beschrieben.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

9a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (9a).
9b) Vollflächiges Aufbringen einer vorzugsweise thermoplastischen Lackschicht 11 auf die Trägerschicht 10 (9b).
9c) Abformen einer Negativform 11n der Streifenelektrode 12 in die Lackschicht 11 (9c), wie weiter oben in 6c beschrieben.
9d) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Lackschicht 11, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (9d).
9e) Bereichsweises Aufbringen eines zeitabhängig sich auflösenden Schutzlacks 20 auf die metallische Schicht 12m. Der Schutzlackauftrag deckt die Bereiche der metallischen Schicht 12m ab, in denen die Streifenelektroden 12 ausgebildet werden. Der Schutzlack 20 ist in der Längserstreckung mit kontinuierlich zunehmender Dicke ausgebildet (9e).
9f) Ätzen der metallischen Schicht 12m. Dabei wird die metallische Schicht zunächst in den Bereichen abgetragen, in denen kein Schutzlack vorgesehen ist. Der keilförmig aufgetragene Schutzlack 20, der sich zeitabhängig auflöst, gibt nacheinander metallische Bereiche frei, die dadurch dem Ätzmittel ausgesetzt sind. Der zeitliche Abtrag der metallischen Schicht 12m ist umgekehrt proportional zu der lokalen Schichtdicke des Schutzlacks 20, so dass nach dem vollständigen Abtrag des Schutzlacks 20 die Streifenelektrode 12 ausgeformt ist (9f). Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass der weitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann.

Die 10a bis 10p zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen stufenförmigem Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite ist mit einem Stufenprofil versehen und die andere Längsseite ist eben ausgebildet, wie weiter oben in 2b beschrieben. Die Streifenelektrode 12 weist vier Stufen auf.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

10a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (10a).
10b) Vollflächiges Aufbringen einer vorzugsweise thermoplastischen Lackschicht 11 auf die Trägerschicht 10 (10b).
10c) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine erste Abdeckmaske auf der Lackschicht 11 (10c). Bei dem Abdeck-Lack handelt es sich vorzugsweise um einen Waschlack.
10d) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (10d).
10e) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt (10e).
10f) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine zweite Abdeckmaske auf der Lackschicht 11 (10f).
10g) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (10g).
10h) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt (10h).
10i) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine dritte Abdeckmaske auf der Lackschicht 11 (10i).
10k) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (10k).
10l) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt (10l).
10m) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine vierte Abdeckmaske auf der Lackschicht 11 (10m).
10n) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (10n).
10o) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt (10o). Die metallische Schicht 12m ist nun wie die Streifenelektrode 12 ausgeformt.
10p) Nivellieren der metallischen Schicht 12m durch Druck- und/oder Temperatureinwirkung, d. h. die metallische Schicht 12m wird so in die Lackschicht 11 versenkt, dass die äußere Oberfläche der metallischen Schicht 12m mit der Ebene der äußeren Oberfläche der Lackschicht 11 zusammenfällt (10p). In dem in 10o/10p dargestellten Ausführungsbeispiel wird die metallische Schicht 12m in diesem Verfahrensschritt zugleich „gespiegelt”, d. h. die in der metallischen Schicht 12m auf der Oberseite der Schicht angeordneten Stufen sind nun auf der Unterseite der Streifenelektrode 12 angeordnet. Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass der weitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann.

Die 11a bis 11p zeigen ein siebentes Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen stufenförmigem Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite ist mit einem Stufenprofil versehen und die andere Längsseite ist eben ausgebildet, wie weiter oben in 2b beschrieben. Die Streifenelektrode 12 weist vier Stufen auf.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

11a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (11a).
11b) Vollflächiges Aufbringen einer vorzugsweise thermoplastischen Lackschicht 11 auf die Trägerschicht 10 (11b).
11c) Abformen einer Negativform 11n der Streifenelektrode 12 in die Lackschicht 11 (11c), wie weiter oben in 6c beschrieben.
11d) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11n. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine erste Abdeckmaske auf der Lackschicht 11n (11d). Bei dem Abdeck-Lack handelt es sich vorzugsweise um einen Wasch-Lack.
11e) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11n, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (11e).
11f) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt (11f).
11g) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11n. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine zweite Abdeckmaske auf der Lackschicht 11n (11g).
11h) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11n, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (11h).
11i) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt (11i).
11k) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11n. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine dritte Abdeckmaske auf der Lackschicht 11n (11k).
11l) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11n, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (11l).
11m) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt (11m).
11n) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Lackschicht 11n. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine vierte Abdeckmaske auf der Lackschicht 11n (11n).
11o) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Abdeck-Lackschicht 20 sowie auf die von der Abdeck-Lackschicht 20 nicht bedeckten Bereiche der Lackschicht 11n, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (11o).
11p) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Dabei werden zugleich die auf der Abdeck-Lackschicht 20 angeordneten Bereiche der metallischen Schicht 12m entfernt. Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass der weitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann (11p).

Die 12a bis 12n zeigen ein achtes Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Streifenelektrode 12. Die Streifenelektrode 12 weist einen stufenförmigem Aufbau auf, d. h. die eine Längsseite ist mit einem Stufenprofil versehen und die andere Längsseite ist eben ausgebildet, wie weiter oben in 2b beschrieben. Die Streifenelektrode 12 weist vier Stufen auf.
Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:

12a) Bereitstellen einer Trägerschicht 10 (12a).
12b) Vollflächiges Aufbringen einer vorzugsweise thermoplastischen Lackschicht 11 auf die Trägerschicht 10 (12b).
12c) Abformen einer Negativform 11n der Streifenelektrode 12 in die Lackschicht 11 (12c), wie weiter oben in 6c beschrieben.
12d) Vollflächiges Aufbringen einer metallischen Schicht 12m auf die Lackschicht 11n, beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder Drucken (12d).
12e) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Metallschicht 12m. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine erste Abdeckmaske auf der Metallschicht 12m (12e).
12f) Ätzen der metallischen Schicht 12m, wobei die Ätzzeit so eingestellt ist, dass ein Abtrag erfolgt, der der Höhe einer Stufe der metallischen Schicht entspricht (12f).
12g) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Metallschicht 12m. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine zweite Abdeckmaske auf der Metallschicht 12m (12g).
12h) Ätzen der metallischen Schicht 12m, wobei die Ätzzeit so eingestellt ist, dass ein Abtrag erfolgt, der der Höhendifferenz zweier Stufen (im Falle diese sind gleich) der metallischen Schicht entspricht (12h).
12i) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Metallschicht 12m. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine dritte Abdeckmaske auf der Metallschicht 12m (12i).
12k) Ätzen der metallischen Schicht 12m, wobei die Ätzzeit so eingestellt ist, dass ein Abtrag erfolgt, der der Höhendifferenz zweier Stufen (im Falle diese sind gleich) der metallischen Schicht entspricht (12k).
12l) Bereichsweises Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht 20 auf die Metallschicht 12m. Die Abdeck-Lackschicht 20 bildet eine vierte Abdeckmaske auf der Metallschicht 12m (12l).
12m) Ätzen der metallischen Schicht 12m, wobei die Ätzzeit so eingestellt ist, dass ein Abtrag erfolgt, der der Höhendifferenz zweier Stufen (im Falle diese sind gleich) der metallischen Schicht entspricht (12m).
12n) Entfernen der Abdeck-Lackschicht 20. Damit ist die Streifenelektrode 12 als metallische Streifenelektrode ausgebildet und so angeordnet, dass derweitere Schichtaufbau des photovoltaischen Moduls 1 (siehe 1a) erfolgen kann (12n).

Die in den 5 bis 12 dargestellten Verfahren können vorzugsweise zur Ausbildung von Streifenelektroden mit folgenden Parametern eingesetzt werden, wobei aber auch andere Werte erreicht werden können, die nicht in untenstehende Bereiche fallen.:

Elektrodenbreite	0,05 bis 2000 μm
Elektrodenlänge	3 bis 20 mm
kleinste Elektrodendicke	0,005 bis 0,02 μm
größte Elektrodendicke	0,02 bis 50 μm
Stufenanzahl bei Stufenelektroden	2 bis 10

1: photovoltaisches Modul
1z: photovoltaische Zelle
10: Trägerschicht
11: Lackschicht
11n: Negativform
12: Streifenelektrode
12a bis 12d: Elektrodenschicht bzw. Elektrodenschichtabschnitt
12k: Kontaktstreifen
12m: metallische Schicht
13: Elektronenblocker-Schicht
14: photoaktive Schicht
15: Lochblocker-Schicht
16: Elektrode
17: Schutzschicht
18: einfallendes Licht
19: elektrischer Verbraucher
19s: Richtungspfeil des Stromflusses
20: Abdecklack; Schutzlack

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2007/0193621 A1 [0003]

Claims

Elektronisches Bauelement mit einer oder mehreren elektrisch leitenden Streifenelektroden (12) mit einer senkrecht zur Breitenerstreckung verlaufenden Längsachse, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Streifenelektrode (12) entlang der Längsachse zunimmt oder abnimmt und/oder dass die Streifenelektrode (12) aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, dessen elektrische Leitfähigkeit entlang der Längsachse zunimmt oder abnimmt.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einer nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements zugewandte Seite der Streifenelektrode (12) mit der Oberfläche der nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements fluchtet.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Streifenelektrode (12) und/oder die elektrische Leitfähigkeit des elektrisch leitfähigen Materials entlang der Längsachse kontinuierlich zunimmt oder abnimmt.
Elektronisches Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenelektrode (12) entlang der Längsachse Abschnitte (12a bis 12c) mit jeweils konstanter Dicke und/oder konstanter Leitfähigkeit des elektrisch leitfähigen Materials aufweist, die so angeordnet sind, dass die Dicke bzw. elektrische Leitfähigkeit der Abschnitte (12a bis 12c) von einer Stirnseite der Streifenelektrode (12) zu der anderen hin zu- oder abnimmt.
Elektronisches Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Streifenelektrode (12) aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Aluminium, Kupfer, Silber; Platin; Palladium oder Gold oder eine Legierung ist, die mindestens eines dieser Metalle aufweist.
Elektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Streifenelektrode (12) aus einem leitenden nichtmetallischen Material gebildet ist.
Elektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement eine photovoltaische Zelle (1z) ist, die eine erste Elektrode, gebildet aus einer oder mehreren der elektrisch leitenden Streifenelektroden (12), eine zweite Elektrode (16) und eine organische photoaktive Schicht (14) aufweist, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die photoaktive Schicht (14) ein Elektronen-Donator-Material und ein Elektronen-Akzeptor-Material aufweist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der photoaktiven Schicht zugewandte Seite der Streifenelektrode (12) von mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht (12d) partiell oder vollflächig überdeckt ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (12d) hinsichtlich ihres Elektronenniveaus an die nachfolgende Schicht der photovoltaischen Zelle angepasst ist.
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement ein polymerelektronisches Bauelement, insbesondere ein Feldeffekt-Transistor ist, dessen Gate-Elektrode als Streifenelektrode ausgebildet ist.
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement ein Anzeigeelement ist, insbesondere ein elektrochromes oder ein elektrophoretisches Anzeigeelement ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens folgende Schritte durchgeführt werden: a) Bereitstellen einer Trägerschicht (10), b) Aufbringen einer Lackschicht (11), vorzugsweise einer Replizierlackschicht auf die Oberseite der Trägerschicht (10), c) Abformen einer Negativform einer Streifenelektrode (12) in die Oberseite der Lackschicht (11), d) Einbringen einer metallischen Schicht (12m) in die in die Lackschicht (11) abgeformte Negativform derart, dass die Oberseite der metallischen Schicht (12m) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet, e) zumindest bereichsweises Aufbringen einer nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements auf die Oberseite der metallischen Schicht (12m) und die Oberseite der Lackschicht (11).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt d) umfasst: – Aufbringen einer metallischen Schicht (12m) durch mehrstufiges Maskenbedampfen der Negativform mit einem metallischen Werkstoff so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht (12m) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt d) umfasst: – Aufbringen einer metallischen Schicht (12m) mit konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht (11); – Ablation der Oberseite der metallischen Schicht (12m) so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht (12m) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt d) umfasst: – Aufbringen einer metallischen Schicht (11) mit variabler Dicke, beispielsweise durch Rakeln oder Drucken, auf die Oberseite der Lackschicht (11), so dass die Oberseite der metallischen Schicht (12m) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt d) umfasst: – Aufbringen einer metallischen Schicht (12m) konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht (11), – Aufbringen einer zeitabhängig sich auflösenden Abdeck-Lackschicht (20), beispielsweise durch Rakeln oder Drucken, auf die Oberseite der Lackschicht (11), – Ätzen der metallischen Schicht (12m), so dass die Oberseite der metallischen Schicht (12m) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt d) umfasst: – Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht (20) auf die Oberseite der Lackschicht (10) zur Ausbildung einer Abdeckmaske, – Aufbringen einer metallischen Schicht (12m) konstanter Dicke auf die Oberseite der Abdeck-Lackschicht (20) sowie auf die von der Abdeckmaske nicht überdeckten Bereiche der Lackschicht (11), – Entfernen der Abdeck-Lackschicht (20) einschließlich der auf der Abdeck-Lackschicht (20) angeordneten Bereiche der metallischen Schicht (12m), – Wiederholen des zweiten und dritten Verfahrensschrittes so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht (12m) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt d) umfasst: – Aufbringen einer metallischen Schicht (12m) konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht (11), – Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht (20) auf die Oberseite der Lackschicht (10) zur Ausbildung einer Abdeckmaske, – Ätzen der metallischen Schicht (12m), – Wiederholen des zweiten und dritten Verfahrensschrittes so lange, bis die Oberseite der metallischen Schicht (12m) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens folgende Schritte durchgeführt werden: a) Bereitstellen einer Trägerschicht (10), b) Auftragen einer Lackschicht (11), vorzugsweise einer thermoplastischen Lackschicht, auf die Oberseite der Trägerschicht (10), c) Auftragen einer metallischen Schicht (12m) mit konstanter Dicke auf die Oberseite der Lackschicht (11), d) Auftragen einer zeitabhängig sich auflösenden Abdeck-Lackschicht (20) auf die metallische Schicht (12m) in einem Bereich, der für die Ausformung einer Streifenelektrode (12) vorgesehen ist, wobei die Dicke der Abdeck-Lackschicht (20) in der Längserstreckung des Bereichs zunimmt oder abnimmt, e) Ätzen der metallischen Schicht (12m) zur Ausbildung der Streifenelektrode (12), f) Nivellieren der Streifenelektrode (12) durch Druck- und/oder Temperatureinwirkung, so dass die Oberseite der Streifenelektrode (12) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet, g) zumindest bereichsweises Aufbringen einer nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements auf die Oberseite der metallischen Schicht (12m) und die Oberseite der Lackschicht (11).
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens folgende Schritte durchgeführt werden: a) Bereitstellen einer Trägerschicht (10), b) Auftbringen einer Lackschicht (11), vorzugsweise einer thermoplastischen Lackschicht, auf die Oberseite der Trägerschicht (10), c) Aufbringen einer Abdeck-Lackschicht (20) zur Ausbildung einer Abdeckmaske auf die Oberseite der Lackschicht (10), d) Aufbringen einer metallischen Schicht (12m) auf die Oberseite der Abdeck-Lackschicht (20) sowie auf die von der Abdeckmaske nicht überdeckten Bereiche der Lackschicht (11), e) Entfernen der Abdeck-Lackschicht (20) einschließlich der auf der Abdeck-Lackschicht (20) angeordneten Bereiche der metallischen Schicht (12m), f) Wiederholen der Verfahrensschritte d) und e) so lange, bis eine Streifenelektrode (12) gebildet ist, g) Nivellieren der Streifenelektrode (12) durch Druck- und/oder Temperatureinwirkung, so dass die Oberseite der Streifenelektrode (12) mit der Oberseite der Lackschicht (11) fluchtet, h) zumindest bereichsweises Aufbringen einer nachfolgenden Schicht des elektronischen Bauelements auf die Oberseite der metallischen Schicht (12m) und die Oberseite der Lackschicht (11).