JP2009540517A - キャリア基質上に構造層を備えたコンポーネント - Google Patents
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Abstract
【課題】キャリア基質上に、所与の固形分を有し、高流動性低粘性媒体を含む構造層を備えたコンポーネントを提供する。
【解決手段】所与の固形分を有する高流動性低粘性媒体（２０）を少なくとも一つ含む鋭利なエッジの構造層をキャリア基質（１０）上に備えたコンポーネントであって、構造層の外輪郭を規定する境界層（１４）がキャリア基質（１０）の上に備えられ、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体（２０）がキャリア基質（１０）の内部表面（１８）に備えられ、内部表面が境界層（１４）に規定されるコンポーネントが記載されている。
【選択図】図１
【解決手段】所与の固形分を有する高流動性低粘性媒体（２０）を少なくとも一つ含む鋭利なエッジの構造層をキャリア基質（１０）上に備えたコンポーネントであって、構造層の外輪郭を規定する境界層（１４）がキャリア基質（１０）の上に備えられ、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体（２０）がキャリア基質（１０）の内部表面（１８）に備えられ、内部表面が境界層（１４）に規定されるコンポーネントが記載されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、キャリア基質上に、所与の固形分を有し、高流動性で、低粘性の媒体を含む構造層を備えたコンポーネントに関する。
少なくとも一つの、高流動性で、低粘性の媒体は、塗料、またはラッカー、染料、または懸濁剤であり得る。そのような媒体は、例えば、色素、結合剤、および溶剤からなり、光学的な添加剤を任意に有し得る。高流動性低粘性媒体は、有機媒体またはポリマーの溶剤であってもよく、一般に、低固形分を有している。
高流動性媒体で生じる問題は、それらが、キャリア基質上を望ましくなく動き、従って、従来の染料やラッカーに比べて、作業、すなわち、印刷での使用が難しい傾向があることである。
例えば、ポリマーベースの太陽電池の製造において、適切な構造層を製造するため、低固形分の高流動性低粘性媒体が処理される必要がある。それらの層は、例えば、印刷プロセスで製造される。
本発明の目的は、本明細書の冒頭に記載した種のコンポーネントを提供することにあり、その観点では、適切な輪郭関係で、キャリア基質上に少なくとも一つの高流動性低粘性媒体を含む構造層を容易に製造可能である。
この目的は、キャリア基質上に、所与の固形分を有し高流動性で低粘性の媒体を少なくとも一つの含む構造層を備えたコンポーネントであって、構造層の外輪郭で規定される境界層がキャリア基質上に備えられ、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体がキャリア基質の内部表面に備えられ、該内部表面が境界層で規定されるコンポーネントにより、達成される。
本発明のコンポーネントにおいては、多数の低粘性高流動性媒体が、互いに並存関係で備えられることが可能であり、この場合、個別の乾燥工程が実施され得る。
一方で、境界層は、少なくとも一つの高流動性低粘性媒体から構築される適切な輪郭を備えた層の製造が可能なように、少なくとも一つの高流動性低粘性媒体が移動するのを防ぐ。
本発明の好ましい実施形態に従えば、境界層、または、境界の一つまたはそれ以上の領域が、さらなる付加的な、光学的な、電気的な、及び／または、機械的な機能性を有する。境界層は、さらに、例えば、レジストライン、電気接点、外部接続領域、視覚効果の生成領域、光を受けて結合するための光散乱領域、接着層に対する接着領域または接触領域、電極の構造ラインに対する分離ラインの機能性のような機能性を有する。
境界層または多数の境界層により提供される境界構造は、従って、レジストラインとして利用され得る。例えば、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体が、乾燥後に裸眼で視認できない無色の媒体であり、事前に規定された領域に印刷されなければならない場合、レジストラインの形態の境界構造により、一つまたは多数の媒体の適切なレジスト関係での適用が保証され得る。
加えて、境界構造は、低粘性高流動性媒体に対する境界の規定を行うだけでなく、例えば、ITOまたはIMIからなる電極のような、導電性領域を遮断するための電気的絶縁領域をも提供するように利用され得る。
境界構造、または、境界構造の一つまたはそれ以上の補助領域は、付加的に、電気的導電材料を含み、コンポーネントに対する接続エレメントを形成する。従って、それらは、外部領域に、外部接続領域として、例えば、電気システム接続用のコンポーネントの外部接点（バスバー）が備えられ得る。
この接点では、境界構造、または、境界構造の補助領域は、例えばＡｇまたはカーボン（カーボンブラック）を備えたシステムなどの導電システムを含む限りにおいて、接続領域、または、電気的接続を提供する手段として機能し、コンポーネントにおいて対応する機能を提供し得る。
状況が、境界構造の組成に関して最適な選択を含む場合、光学的及び視覚的効果を提供し得る。従って、例えば、境界構造、または、境界構造の補助領域が、光学可変染料を含む媒体から成る、または発光性基質を含むことが可能である。さらに、境界構造は、太陽電池の場合、それによって光散乱作用が働き、電池の活性領域に、光結合効果の増加をもたらすような、例えば、光が、コンポーネントの光活性層に付加的に結合するような組成でもあり得る。
境界層は、それぞれ所望のエッジ輪郭で、すなわち、直線、曲線、または他の形状で、印刷、エンボス加工、またはラミネート加工により、キャリア基質に適用され得る。スクリーン印刷工程、凹版印刷、フレキソ印刷等が、印刷プロセスとして利用され得る。例えば、熱エンボス加工プロセスが、エンボス加工プロセスとして利用され得る。少なくとも一つの高流動性低粘性媒体の、要求どおりに構築される境界層により適切に既定される、キャリア基質の内部表面への適用は、周知の方法で行われる。例えば、少なくとも一つの高流動性低粘性媒体は、スクリーン印刷により、境界層により規定されるキャリア基質の内部表面に適用される。
境界構造の組成の選択及び（境界構造の乾燥後に）形成された表面エネルギーは、境界構造の領域において、継続層の湿潤度に大きく影響し得ることが調査で示されている。その観点では、境界構造の表面エネルギー（乾燥後）は、媒体のそれより高く選択されることが好ましく、逆も同様であることがわかっている。これにより、良好な湿潤作用を達成することができる。
本発明のさらなる好ましい実施形態に従えば、境界構造の適用は、基質での予備処理工程に先行する。その点に関して、プラズマ処理、コロナ処理、湿式化学処理等が、予備処理として行われ得る。予備処理工程は、その点に関し、機能層において有害な結果を導かないように選択される。
キャリア基室は、形状の安定した、または、線状またはクモの巣状の柔軟な平板フィルム材料の、板形状のキャリア基質を含み得る。
本発明の好ましい実施形態に従えば、境界層の壁厚は、構造層に対する材料消費が好ましくは最小に限定されるように、高流動性媒体の固形分に反比例する。これに関し、3.5μmの壁厚の境界構造が、6%の溶剤から形成される、200nmの乾式半導体層の製造に有利であることがわかった。
境界層が、印刷により、キャリア基質に適用される場合、適切な輪郭関係で印刷可能な粘性を有する材料が境界層に用いられる。
直線の、波形状の、または他の形状の、フレーム形状の、少なくとも一つの境界層がキャリア基質に備えられ、その後に、少なくとも一つの低粘性媒体がその上に与えられ得る。これは、キャリア基質上に適切な輪郭関係で構築された、実質的に不連続な境界層の製造プロセスを含む。他の可能性は、帯状の柔軟なキャリア体の上に、帯状の長手方向に伸び、直線状の、波形状の、湾曲した線状であり、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体を間に備えた、少なくとも一対の境界層を提供する。これは、キャリア基質上に適切な輪郭関係で構築された、実質的に連続な境界層の製造プロセスを含む。
本発明に従うコンポーネントを用いてポリマーベースの太陽電池を製造するために、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体は、P3HAT、PCBM（ポリ−３−ヘキシルチオフェンおよびフラーレン）のポリマー電子媒体、または、例えば、２つまたはそれ以上の相互に重畳する媒体層であり得る、P3HTおよびPCBMの混合体であり得る。低粘性媒体が多量に使われる場合、一つおよび同じ境界層を使用することができるが、壁厚は適切に設ける必要がある。
本発明に従えば、境界層または構造が上述したさらなる機能性の一つを有していない場合、境界層は、少なくとも一つの低粘性媒体の乾燥後にキャリア体から剥離可能な、犠牲層であっても良い。
キャリア基質上に少なくとも一つの高流動性低粘性媒体を含む構造層を備えた本発明に従うコンポーネントの製造プロセスの図に示す変形例のさらなる詳細、特徴、および利点は、以降の記述で明確になる。
図１および図２は、第一のプロセスステップで境界層１４が適用された表面１２を有するキャリア基質１０の一部を示す。境界層１４は、フレーム形状の構造であり、鋭利なエッジの内輪郭１６を有する。この場合、境界構造は、レジストラインの機能性に加えて、前述したような機能性は有していない。
フレーム形状の境界層１４の適用後、少なくとも一つの、高流動性低粘性媒体が、境界層１４で区切られたキャリア基質１０の内部表面１８に適用される。これは、図１において、矢印２０により、象徴的に示されている。このプロセスステップは、異なる媒体をも用いて、多数の回数、選択的に繰り返され得る。少なくとも一つの低粘性媒体は、例えば、本発明のプロセスによりポリマーベースの太陽電池を製造するための、電子ポリマー媒体である。
図１が、キャリア基質１０の表面１２上の、単一のフレーム形状の境界層１４を示す一方、図３は、対応する数の太陽電池を実現するために、少なくとも一つの低粘性媒体２０が適用される、対応する数の内部表面１８を製造するための格子状の境界層１４が表面１２に適用された、キャリア基質１０の一部を示している。ここでも、層は、境界を提供する機能性と、レジストラインを提供する機能性のみを有しており、さらなる機能性は、この場合は無視され考慮されていない。
図４は、２つの長手方向のエッジそれぞれに、個別の線状の境界層とレジストライン１４とを備えた、線状形態の柔軟性のあるキャリア基質１０の一部を示している。図４では、境界線のさらなる機能性は考慮されていない。
線状境界とレジストライン１４は、それぞれ鋭利なエッジの内輪郭１６を有する。少なくとも一つの低粘性高流動性媒体が、２つの線状境界およびレジスト層１４の間で、内輪郭１６により規定された内部表面１８において、キャリア基質１０に適用される。これは、例えば凹版ローラ印刷によりもたらされ得る。
図５は、図４と類似の、２つの長手方向のエッジに個別の線状境界層１４が備えられただけでなく、キャリア基質の中央領域に線状形態の境界層１４が設けられた、キャリア基質１０の一部を表す平面図を示す。境界層１４は、それぞれに少なくとも一つの高流動性低粘性媒体２０が適用される、２つの内部表面１８を規定する。この場合、境界層は、一つの機能性であるレジストラインの機能性のみを有し、例えば、さらなる機能性は考慮されていない。
境界層１４は、個別形状にかかわらず、少なくとも一つの高流動性低粘性媒体２０が、キャリア基質１０の表面１２上を流れるのを防ぐ。
図１から図５は、境界層１４に対する直線状の構造を示している。当然のことながら、境界層１４は、個別の要求に応じ、他のエッジ輪郭を備えて形成され得る。
１０ キャリア基質
１２ 表面
１４ 境界層
１６ 内輪郭
１８ 内部表面
２０ 高流動性低粘性媒体
１２ 表面
１４ 境界層
１６ 内輪郭
１８ 内部表面
２０ 高流動性低粘性媒体
Claims (15)
- キャリア基質（１０）上に、所与の固形分を有し高流動性で低粘性の媒体（２０）を少なくとも一つ含む構造層を備えたコンポーネントであって、構造層の外輪郭で規定される境界層（１４）がキャリア基質（１０）上に備えられ、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体（２０）がキャリア基質（１０）の内部表面（１８）に備えられ、該内部表面が、境界層（１４）で規定される、コンポーネント。
- 境界層（１４）の壁厚が、高流動性媒体（２０）の固形分に反比例すること、
を特徴とする請求項１に記載のコンポーネント。 - 境界層、または、境界層の一つまたはそれ以上の補助領域が、光学的、電子的、または機械的機能性をさらに有し、特に、それらがレジストラインを形成し、視覚効果の生成領域を形成し、光を受けて結合する光散乱領域を形成し、電気接点を形成し、電気的外部接続領域を形成し、電極の構造ラインに対する分離ラインを形成し、または、接着層用の接着領域または接触領域を形成すること、
を特徴とする請求項１または２に記載のコンポーネント。 - 境界層（１４）が、鋭利な輪郭を備えて印刷されること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層（１４）が、フレーム形状の構造であること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 帯状で柔軟性のあるキャリア基質（１０）上に、帯状の長手方向に伸びる少なくとも１対の線状境界層（１４）が備えられ、境界層の間に、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体（２０）が備えられること、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層が、レジストラインの形態であること、
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層、または、境界層の補助領域が、電気伝導材料を含み、接続されるべきコンポーネントの接続領域に対する電気的接続エレメントの形態であること、
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層が、電気的外部接点（バスバー）であること、
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層が、光学的効果を生じるために適用されること、
を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層が、コンポーネントの光活性領域に光を結合するための散乱領域の形態であること、
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層が、接着領域の形態、または、後接着用領域の形態であること、
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層が、コンポーネントの２つの電気的導電性または半導体領域の間の分離領域の形態であること、
を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 少なくとも一つの低粘性高流動性媒体（２０）が、ポリマーベースの太陽電池を製造するためのポリマー電子媒体であること、
を特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のコンポーネント。 - 境界層（１４）が、少なくとも一つの低粘性高流動性媒体（２０）の乾燥後に、キャリア基質（１０）から剥離可能な犠牲層であること、
を特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のコンポーネント。
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