JP2014096507A - Electrode lead-out structure of organic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透明基板上に形成した有機物の光電変換素子を封止基板で封止し、透明基板の周端部に取出電極を設けた有機デバイスであって、導電部を有するコネクタに複数枚の有機デバイスを挟持して全てを電気的に接続する有機デバイスの電極取り出し構造に関する。 The present invention is an organic device in which an organic photoelectric conversion element formed on a transparent substrate is sealed with a sealing substrate, and an extraction electrode is provided on the peripheral end of the transparent substrate, and a plurality of connectors are provided on a connector having a conductive portion. It is related with the electrode extraction structure of the organic device which pinches and connects all the organic devices electrically.
近年、クリーンエネルギーである太陽光エネルギーの関心の高まりに伴い、光電変換素子の発達が目覚ましい。光電変換素子とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子、およびその逆に電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子である。 In recent years, with the growing interest in solar energy, which is clean energy, the development of photoelectric conversion elements has been remarkable. A photoelectric conversion element is an element that converts light energy into electrical energy, and vice versa.
光エネルギーを電気エネルギーに直接変換するものとしては、太陽電池が急速に成長している。なかでも、安価で、軽量で、フレキシブル化も可能な有機太陽電池が次世代太陽電池として注目されている。現在も有機材料や製造方法の改良が進められており、光電変換効率が8%以上の高効率な有機太陽電池も実現されている。また、電気エネルギーを光エネルギーに変換するものとしては、有機EL(Electro Luminescence)素子がある。有機EL素子は、省エネルギーの観点より、表示素子や照明用光源として市場に供給されてきた。 As a direct conversion of light energy to electrical energy, solar cells are growing rapidly. In particular, organic solar cells that are inexpensive, lightweight, and flexible are attracting attention as next-generation solar cells. Improvements in organic materials and manufacturing methods are ongoing, and high-efficiency organic solar cells having a photoelectric conversion efficiency of 8% or more have been realized. Moreover, there exists an organic EL (Electro Luminescence) element as what converts an electrical energy into a light energy. Organic EL devices have been supplied to the market as display devices and illumination light sources from the viewpoint of energy saving.
特許文献1には、図11に示すように、発光層54及び誘電体層55を透明電極53と背面電極56との間に挟みこんだ発光部57が下ガラス基板52に一体的に形成され、一対の上下ガラス基板51、52を封止部材59で溶着接合したEL50が示されている。上ガラス基板にはスルーホール51aが形成され、このスルーホールの内径部にペースト塗布・焼成膜60を形成し、更にスルーホール近傍の上ガラス基板の上面に積層蒸着膜61を施した後に、半田をスルーホール51a内に流し込み、発光部57の取出電極58と導通する半田部62を形成し、この半田部62にリード線(図示せず)を取り付けて外部電極と接続させるものである。
In
特許文献2には、図12に示すように、少なくとも一方が透明面材70で、他方の面材が表示デバイスや太陽電池モジュールである積層体71と、透明面材と積層体に挟まれた層状部72と、積層体の外周部に接続された電気信号を伝達するフレキシブルプリント配線板73(Flexible printed circuit、以下FPCと省略する)とを有する装置が示されている。
In
上述した構造では、複数のデバイスを連結する場合に、各デバイス間をリード線やFPCを用いて電気的に接続する必要があり、接続部位にははんだ付けも必要となる。すなわち、各デバイスは離間された状態でリート線などを用いて接続されるために強度は低く、またはんだ付けの手間がかかる。従って、容易にかつ確実に、複数のデバイスを電気的に接続できる構造が以下のように模索されている。 In the structure described above, when connecting a plurality of devices, it is necessary to electrically connect the devices using lead wires or FPC, and soldering is also required at the connection site. That is, since each device is connected using a REIT wire or the like in a separated state, the strength is low or it takes time and labor. Therefore, a structure that can easily and reliably electrically connect a plurality of devices is sought as follows.
デバイス単体での利用に限らず、例えば複数のデバイスを連結させて大きな広告として利用したり、あるいは複数の色の異なるデバイスを組み合わせてデザイン照明として利用したりと、用途は拡大している。 Not only the use of a single device but also, for example, a plurality of devices are connected and used as a large advertisement, or a plurality of devices having different colors are combined and used as design lighting.
しかしながら、上述した光電変換素子を用いたデバイスでは、外部電極や隣接するデバイスへの電気的接続に、はんだ付けが必要である。一般に、有機半導体に用いる材料は熱に弱い。従って、固着剤にはんだを用いる場合、固着時の加熱で有機デバイスに不良が発生する問題点がある。 However, in the device using the photoelectric conversion element described above, soldering is required for electrical connection to an external electrode or an adjacent device. In general, materials used for organic semiconductors are vulnerable to heat. Therefore, when solder is used as the fixing agent, there is a problem that defects occur in the organic device due to heating during fixing.
また、後工程で有機半導体から成る光電変換素子への加熱を極力減らすことが求められる。 In addition, it is required to reduce the heating of the photoelectric conversion element made of an organic semiconductor as much as possible in a subsequent process.
更に、各有機デバイス間は、1点での点接触となるため、連結したパネルユニットの強度が低い問題点もある。 Furthermore, since each organic device becomes a point contact at one point, there is also a problem that the strength of the connected panel unit is low.
更に、隣接する有機デバイスを接続する配線が繁雑になる問題点もある。 Furthermore, there is a problem that wiring for connecting adjacent organic devices becomes complicated.
そこで、複数の有機デバイスをはんだフリーで容易に連結でき、連結された複数のデバイスが耐久性を有する接続構造を求められるが、現実には、はんだフリーの連結を可能とした有機デバイスの電極取り出し構造は存在しない。 Therefore, there is a need for a connection structure in which a plurality of organic devices can be easily connected without soldering, and the plurality of connected devices have durability. There is no structure.
本発明は上記した問題点に鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、複数枚の有機デバイスをはんだフリーで確実に電気的に接続し、かつ多様な集合したパネルユニットを提供できる有機デバイスの電極取り出し構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reliably connect a plurality of organic devices in a solder-free manner and to provide various assembled panel units. The object is to provide an electrode extraction structure for an organic device.
本発明に依れば、透明基板と、前記透明基板上に設けた陽極となる透明電極と、前記透明電極に対向配置される陰極と、前記陽極と前記陰極の間に積層される有機半導体層とから成る有機デバイスであって、前記透明基板の周端部に設けた取出電極と、前記有機デバイスを封止する封止基板と、絶縁性材料からなるエッジカバーと、前記エッジカバーの内側に設けた一対の導電性材料の導電部を有するコネクタとを備え、前記コネクタを前記透明基板の1辺より長く形成するか複数個を連ねて配置し、複数個の各前記透明基板の前記取出電極を前記コネクタで挟持して行方向に一体化し、前記取出電極と前記導電部とを圧接させて電極の取り出しをすることを特徴とする。 According to the present invention, a transparent substrate, a transparent electrode serving as an anode provided on the transparent substrate, a cathode disposed opposite to the transparent electrode, and an organic semiconductor layer laminated between the anode and the cathode An extraction device provided at a peripheral edge of the transparent substrate, a sealing substrate for sealing the organic device, an edge cover made of an insulating material, and an inner side of the edge cover A connector having a conductive portion of a pair of conductive materials provided, wherein the connector is formed longer than one side of the transparent substrate or a plurality of connectors are arranged in series, and the extraction electrodes of each of the plurality of transparent substrates Are integrated with each other in the row direction, and the extraction electrode and the conductive portion are brought into pressure contact with each other to take out the electrode.
また、本発明に依れば、前記取出電極は、前記透明基板の周端部に、透明基板の長さ方向に連続して複数枚形成されることを特徴とする。 Further, according to the present invention, a plurality of the extraction electrodes are continuously formed in the peripheral direction of the transparent substrate in the length direction of the transparent substrate.
更に、本発明に依れば、前記取出電極は、前記透明基板の裏面に引き回され、前記透明基板の表面に陽極を露出し、前記コネクタの前記透明基板の表面に圧接した前記導電部から陽極の取り出しを行い、裏面に陰極を露出し、前記透明基板の裏面に圧接した前記導電部から陰極の取り出しを行うことを特徴とする。 Further, according to the present invention, the extraction electrode is routed to the back surface of the transparent substrate, the anode is exposed on the surface of the transparent substrate, and the conductive portion is in pressure contact with the surface of the transparent substrate of the connector. The anode is taken out, the cathode is exposed on the back surface, and the cathode is taken out from the conductive portion pressed against the back surface of the transparent substrate.
更に、本発明に依れば、前記コネクタは前記エッジカバーを上側と下側に一体化して設け、それぞれに前記導電部を設けて、前記上側の前記エッジカバーには上側の行の前記透明基板を挟持し、下側の前記エッジカバーには下側の行の前記透明基板を挟持して隣接する複数行の前記透明基板の各前記取出電極と前記導電部とを圧接させて電極の取り出しをすることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the connector is provided with the edge cover integrally formed on the upper side and the lower side, the conductive portion is provided on each, and the upper edge cover has the transparent substrate in the upper row. The transparent substrate in the lower row is sandwiched between the lower edge cover and the take-out electrodes and the conductive portions of the transparent substrates in the adjacent rows are pressed to take out the electrodes. It is characterized by doing.
更に、本発明に依れば、前記コネクタで一体化された複数の各前記透明基板の側辺にも行間を埋める短い前記コネクタで前記透明基板を挟持することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the transparent substrate is sandwiched between the plurality of transparent substrates integrated by the connector with the short connector that fills the line between the sides.
更に、本発明に依れば、隣接した前記コネクタには、スライド型、凹凸型あるいはフック型の連結部を設け、隣接した前記コネクタを一体化することを特徴とする。 Furthermore, according to the present invention, the adjacent connector is provided with a slide-type, concave-convex type or hook-type connecting portion, and the adjacent connectors are integrated.
更に、本発明に依れば、前記コネクタの外周をフレームで補強することを特徴とする。 Furthermore, according to the present invention, the outer periphery of the connector is reinforced with a frame.
本発明の有機デバイスの電極取り出し構造によれば、以下の効果が得られる。 According to the electrode take-out structure of the organic device of the present invention, the following effects can be obtained.
第1に、1つのコネクタに複数枚の有機デバイスを挟持させて支持し、各有機デバイスの取出電極をコネクタの導電部にそれぞれ圧接させるので、全ての有機デバイスを同時に電気的に接続できる。これにより、はんだ付け工程が不要になるので、製造工程における有機半導体材料への加熱を最低限に抑えることができる。 First, a plurality of organic devices are sandwiched and supported by one connector, and the extraction electrode of each organic device is pressed into contact with the conductive portion of each connector, so that all organic devices can be electrically connected simultaneously. Thereby, since a soldering process becomes unnecessary, the heating to the organic-semiconductor material in a manufacturing process can be suppressed to the minimum.
第2に、コネクタの長さ方向に対し、その両辺に複数の有機デバイスを挟持できる。これにより、複数の有機デバイスをコネクタの行方向あるいは列方向に組み合わせた1つの大きなパネルユニットを提供できる。 Second, a plurality of organic devices can be sandwiched on both sides of the connector in the length direction. Thus, one large panel unit in which a plurality of organic devices are combined in the row direction or the column direction of the connector can be provided.
第3に、有機デバイスを介してコネクタは長さ方向に自由に延長できる。これにより、パネルユニットの一辺の長さを任意に選択できる。また、有機デバイスの取出電極を介して隣接するコネクタは電気的に接続される。 Third, the connector can be freely extended in the length direction through the organic device. Thereby, the length of one side of the panel unit can be arbitrarily selected. Moreover, the adjacent connector is electrically connected through the extraction electrode of the organic device.
第4に、隣接するコネクタを連結部で一体化できるので、コネクタでパネルユニットが作れる。 Fourthly, since adjacent connectors can be integrated at the connecting portion, a panel unit can be made with the connectors.
第5に、コネクタの連結部分にはスライドや凹凸部やフックが形成されるので、容易かつ確実に連結できる。これにより、パネルユニットの幅方向の大きさを任意に選択できる。 Fifth, since a slide, a concavo-convex part, and a hook are formed in the connection part of the connector, it can be connected easily and reliably. Thereby, the magnitude | size of the width direction of a panel unit can be selected arbitrarily.
第6に、コネクタ内の導電部を接続するので、陽極および陰極の引き回しをほぼコネクタ内に収納できる。 Sixth, since the conductive portion in the connector is connected, the routing of the anode and the cathode can be accommodated in the connector.
第7に、コネクタの連結が容易なので、パネルユニットの大きさや形状を自由に設定でき、併せて挟持する有機デバイスの枚数も自由に増減できる。 Seventh, since the connector can be easily connected, the size and shape of the panel unit can be freely set, and the number of organic devices to be sandwiched can be freely increased or decreased.
第8に、複数枚の有機デバイスを連結させたパネルユニットの外周をフレームで覆うことができるので、各有機デバイスは外れにくくなり、パネルユニットの強度も向上する。 Eighth, since the outer periphery of the panel unit in which a plurality of organic devices are connected can be covered with a frame, each organic device is hardly detached and the strength of the panel unit is improved.
第9に、隣り合う複数枚の有機デイバイを電気的に接続する際に、リード線やFPCなどの連結部材が不要にできるので、コストを抑えられる。 Ninth, when electrically connecting a plurality of adjacent organic devices, a connecting member such as a lead wire or FPC can be eliminated, so that the cost can be reduced.
図1から図10を参照し、本発明の有機デバイスの電極取り出し構造の実施形態を説明する。 With reference to FIGS. 1 to 10, an embodiment of an electrode extraction structure for an organic device of the present invention will be described.
図1(A)は本発明の有機デバイスの平面図であり、図1(B)は有機デバイスの連結を説明する平面図である。図2(A)は本発明の有機デバイスの多段連結構造を説明する平面図であり、図2(B)は多段連結構造のコネクタを説明する図2(A)のa−a線一部拡大断面図であり、図2(C)は他の多段連結構造を説明する平面図であり、図2(D)は多段連結構造のコネクタを説明する図2(C)のa−a線一部拡大断面図である。図3(A)(B)は本発明の有機デバイスの連結構造を説明する平面図である。図4(A)は本発明の有機デバイスの平面図であり、図4(B)はその有機デバイスの連結を説明する平面図である。図5(A)は本発明の有機デバイスを連結したパネルユニットの平面図であり、図5(B)は他のフレーム構造のパネルユニットの平面図である。図6(A)は本発明の有機デバイスを説明する平面図であり、図6(B)は封止された光電変換素子を説明する平面図である。図7(A)は本発明のコネクタを説明する平面図であり、図7(B)はその側面図であり、図7(C)は図7(A)のb−b線拡大断面図であり、図7(D)は本発明の有機デバイスを説明する図6(A)のc−c線断面図ある。図8(A)は本発明のスライド型コネクタを説明する斜視図であり、図8(B)はその連結構造を説明する平面図であり、図8(C)(D)は他のスライド型コネクタを説明する平面図であり、図8(E)はその連結構造を説明する平面図である。図9(A)(B)は本発明の凹凸型コネクタを説明する平面図であり、図9(C)はその連結構造を説明する平面図である。図10(A)(B)は本発明のフック型コネクタを説明する平面図であり、図10(C)はその連結構造を説明する平面図である。 FIG. 1A is a plan view of the organic device of the present invention, and FIG. 1B is a plan view for explaining the connection of the organic devices. 2A is a plan view illustrating a multistage connection structure of the organic device of the present invention, and FIG. 2B is a partially enlarged view of aa line in FIG. 2A illustrating a connector of the multistage connection structure. FIG. 2C is a cross-sectional view, FIG. 2C is a plan view illustrating another multistage connection structure, and FIG. 2D is a part of aa line in FIG. 2C illustrating a connector of the multistage connection structure. It is an expanded sectional view. 3 (A) and 3 (B) are plan views illustrating the connection structure of the organic device of the present invention. FIG. 4A is a plan view of the organic device of the present invention, and FIG. 4B is a plan view for explaining the connection of the organic device. FIG. 5A is a plan view of a panel unit in which the organic devices of the present invention are connected, and FIG. 5B is a plan view of a panel unit having another frame structure. FIG. 6A is a plan view illustrating an organic device of the present invention, and FIG. 6B is a plan view illustrating a sealed photoelectric conversion element. 7A is a plan view illustrating the connector of the present invention, FIG. 7B is a side view thereof, and FIG. 7C is an enlarged sectional view taken along the line bb of FIG. 7A. FIG. 7D is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG. 6A illustrating the organic device of the present invention. FIG. 8A is a perspective view for explaining the slide type connector of the present invention, FIG. 8B is a plan view for explaining the connecting structure, and FIGS. 8C and 8D are other slide types. FIG. 8E is a plan view illustrating the connector, and FIG. 8E is a plan view illustrating the connection structure. 9A and 9B are plan views for explaining the concave-convex connector of the present invention, and FIG. 9C is a plan view for explaining the connecting structure. 10 (A) and 10 (B) are plan views for explaining the hook type connector of the present invention, and FIG. 10 (C) is a plan view for explaining the connecting structure.
図1〜図4を参照して、本発明の有機デバイス1をコネクタ13で連結させる構造について説明する。
With reference to FIGS. 1-4, the structure which connects the
本発明の有機デバイス1は、少なくとも、光電変換素子10と、取出電極11と、封止基板12と、コネクタ13とから構成される。有機デバイス1は、有機物の光電変換素子10を封止基板12で封止し、光電変換素子の取出電極11をエッジカバー131とその内側に設けた一対の導電部132とから成るコネクタ13で挟持し、電気的に接続するデバイスである。
The
なお、個別の有機デバイス1と光電変換素子10については図6を参照して、コネクタ13については図7を参照して詳述するのでここでは省略する。
The individual
図1は、一対の長辺コネクタ13a、13aで全ての有機デバイス1を挟持して行方向に連結する構造の一例である。
FIG. 1 is an example of a structure in which all the
具体的には、図1(A)に示すように、一対のコネクタ13が、有機デバイス1の長さ方向Lよりも長い長辺コネクタ13a、13aを準備する。そして、図1(B)に示すように、長辺コネクタ13aの長さの範囲で、複数枚の有機デバイス1をコネクタ13aに挿入し挟持させて支持する。各取出電極11の陽極および陰極は、長辺コネクタ13aの導電部132に圧接されるので、連結した全ての有機デバイス1を同時に電気的に接続できる構造である。複数枚の有機デバイス1は、上下辺に設けた長辺コネクタ13aで機械的に一体化される。短辺コネクタ13bは、長辺コネクタ13a間の有機デバイス1の側辺を挟持して一体化される。
Specifically, as illustrated in FIG. 1A, a pair of
有機デバイス1の長さ方向Lよりも短い短辺コネクタ13bは、短辺コネクタの導電部132を長辺コネクタ13aの導電部132に重ね合せるだけで、導通できる。これにより、透明基板10aの表側の導電部132が陽極(あるいは陰極)の取り出しを行い、透明基板10aの裏側の導電部132が陰極(あるいは陽極)の取り出しを行い、外部導出電極14(図示せず)まで引き回される。
The short-
なお、有機デバイスを挟持する間隔は、隣り合う有機デバイス同士が重ならない限り任意の間隔を選択できる。この一対の長辺コネクタ13aを共有する連結構造では、行方向のみに複数枚の有機デバイス1を連結できる。
In addition, the space | interval which clamps an organic device can select arbitrary space | intervals, as long as adjacent organic devices do not overlap. In the connection structure sharing the pair of
図2は、行方向に複数枚の有機デバイスを連結させたパネルを、列方向に多段に連結する構造を説明する。 FIG. 2 illustrates a structure in which a panel in which a plurality of organic devices are connected in the row direction is connected in multiple stages in the column direction.
図2(A)(C)に示すように、行方向に複数枚の有機デバイスを連結させた一列のパネルを、列方向に多段に連結することができる。この際、多段に連結したパネルの両端以外は、専用の連結用コネクタ13c、13dを用いて連結される。具体的には、図2(B)(D)に示す、連結用コネクタ13c、13dを用いる。なお、図2(B)(D)は、図2(A)(C)の点線の枠で囲ったa−a線断面図である。
As shown in FIGS. 2A and 2C, a single column panel in which a plurality of organic devices are connected in the row direction can be connected in multiple stages in the column direction. At this time, except for both ends of the panels connected in multiple stages, they are connected using
連結用コネクタ13c、13dは、上下に開口を有するU字と逆U字を一体化した形状のエッジカバー131と、エッジカバーの内側の両端に設けた一対の導電部132とから成る。両端に設けた一対の導電部132により2枚の有機デバイス1を挟持できる。また、エッジカバー131は、長辺コネクタ13aと同様に、任意の長さに形成され、連結した全ての有機デバイス1を同時に電気的に接続できる。
The
この連結用コネクタ13c、13dを用いると行方向に複数枚連結された有機デバイス1を、列方向に複数段積み重ねることが可能となる。連結用コネクタ13c、13dは一体化されているために機械的な支持も強固にできる。
Using the
なお、このままでは行毎に電気的接続が完結してしまうので、全ての行間で電気的接続をするためにジャンパー線が必要となる。ジャンパー線を設ける構造としては、例えば、図2(A)に示すように、連結用コネクタ13cの端部にジャンパー線16を渡してもよい。また、図2(D)に示すように、連結用コネクタ13d内で完結させてもよく、連結用コネクタ13dのエッジカバー131内にジャンパー線16を延在させて対向する1対の導電部132同士を電気的に接続させる。
In this case, since the electrical connection is completed for each row, a jumper line is required for electrical connection between all rows. As a structure for providing the jumper wire, for example, as shown in FIG. 2A, the
これにより、透明基板10aの表側の導電部132が陽極(あるいは陰極)の取り出しを行い、透明基板10aの裏側の導電部132が陰極(あるいは陽極)の取り出しを行い、外部導出電極14まで引き回される。
Thereby, the
ここで、外部導出電極14とは、コネクタ13の導電部132から延在した電極であり、図示しない外部電極に電気的に接続される。外部導出電極14は導電素材であればよく、例えば導電部132と同じ材質や金属線で形成される。本実施形態では、図2(A)(C)のように有機デバイス1の右下部分の導電部132の一端から延在する外部導出電極14を示したが、コネクタの両端部分に限らず、例えばコネクタの中央部等、任意の個所に形成される。また、1つのコネクタに複数個の外部導出電極14を保有してもよく、例えばコネクタの両端部、コネクタの中央部と両端部、あるいはコネクタの中央部に、それぞれ任意の個数を保有することができる(図示せず)。
Here, the external lead-
なお、透明基板10aの表側の導電部132が陽極(あるいは陰極)の取り出しを行い、透明基板10aの裏側の導電部132が陰極(あるいは陽極)の取り出しを行うため、透明基板の表側および裏側の両面から取り出す両面電極となるが、一方の電極をコネクタのエッジカバー131内で引き回し、透明基板の表側あるいは裏側のいずれかの面から取り出す片面電極としてもよい。この取り出し電極は、前述と同様に、コネクタの両端部に限らず、コネクタの中央部など任意の個所に、任意の個数だけ取り出すことができる。具体的には、コネクタのエッジカバー131内を引き回した電極は、任意の個所でエッジカバーより突出されエッジカバー131の外側にはんだ付けが可能なパッド等を付けて取り出される。なお、エッジカバー131と導電部132の間に設けた金属箔や導線をエッジカバー131の外側まで延在させて取り出してもよい。
Since the
図3は、任意の形状のコネクタに複数枚の有機デバイスを連結する構造を説明する。一例として、L字状のコネクタと、十字状のコネクタを示す。 FIG. 3 illustrates a structure in which a plurality of organic devices are connected to a connector having an arbitrary shape. As an example, an L-shaped connector and a cross-shaped connector are shown.
図3(A)に示すように、L字状に形成したL字状コネクタ13fを準備する。一例として、有機デバイス1の長さ方向Lに長いL字状コネクタを示すが、有機デバイス1の高さ方向Hに長いL字状コネクタでもよく、あるいは2辺の長さが同一のL字状コネクタでもよい。そして、L字状コネクタ13fの長さの範囲で、複数枚の有機デバイス1をコネクタに挿入し挟持させて支持する。
As shown in FIG. 3A, an L-shaped
なお、図示の如く、取出電極11が部分的に露出されるため、例えば同形状のL字状コネクタ13fを対向させて被覆したり、図1に示す長辺コネクタ13aと短辺コネクタ13bとを組み合わせて被覆すればよい(図示せず)。
As shown in the figure, since the
各取出電極11の陽極および陰極は、各コネクタの導電部132に圧接されるので、全ての有機デバイスを同時に電気的に接続できる。また、隣り合うコネクタ同士の導電部132が端部でそれぞれ重畳されるため導通できる。これにより、透明基板10aの表側の導電部132が陽極(あるいは陰極)の取り出しを行い、透明基板10aの裏側の導電部132が陰極(あるいは陽極)の取り出しを行い、外部導出電極(図示せず)まで引き回される。
Since the anode and cathode of each
また、図3(B)に示すように、十字に形成した十字状コネクタ13gを準備する。一例として、2辺の長さが同一の十字状コネクタ13gを示すが、有機デバイス1の高さ方向Hに長い十字状コネクタ13gでもよく、あるいは有機デバイス1の長さ方向Lに長い十字状コネクタ13gでもよい。そして、十字状コネクタ13gの長さの範囲で、複数枚の有機デバイス1をコネクタに挿入し挟持させて支持する。
Further, as shown in FIG. 3B, a
なお、図示の如く、取出電極11が部分的に露出されるため、例えば図3(A)に示すL字状コネクタ13fで被覆したり、図1に示す長辺コネクタ13aと短辺コネクタ13bとを組み合わせて被覆すればよい(図示せず)。
As shown in the figure, since the
各取出電極11の陽極および陰極は、各コネクタの導電部132に圧接されるので、全ての有機デバイスを同時に電気的に接続できる。また、隣り合う各コネクタの導電部132がそれぞれ重畳されるので導通できる。これにより、透明基板10aの表側の導電部132が陽極(あるいは陰極)の取り出しを行い、透明基板10aの裏側の導電部132が陰極(あるいは陽極)の取り出しを行い、外部導出電極(図示せず)まで引き回される。
Since the anode and cathode of each
なお、十字状コネクタ13gは、図2(B)に示す連結用コネクタ13cのように十字コネクタ13gの端部にジャンパー線16(図示せず)を渡してもよく、また図2(D)に示す連結用コネクタ13dのようにエッジカバー131内にジャンパー線16を延在させて対向する1対の導電部132同士を電気的に接続させてもよい。
Note that the
図4は、一対のコネクタ13eを隣り合う有機デバイス間で共有し、行方向に連結する構造の一例である。
FIG. 4 is an example of a structure in which a pair of
具体的には、図4(A)に示すように、有機デバイス1の透明基板10aの周端部を2種類の長さのコネクタ13で被覆した有機デバイス1を準備する。コネクタは、一対の短辺コネクタ13bと一対の長辺コネクタ13eであり、ここでの長辺コネクタ13eは透明基板10aの長さ方向Lの長さと同じである。
Specifically, as shown in FIG. 4A, an
図4(B)に示すように、一対の長辺コネクタ13e、13eを右あるいは左方向にスライドさせて、隣り合う2つの有機デバイス1でコネクタ13eを共有し、連結させる。各取出電極11の陽極および陰極は、長辺コネクタ13eの導電部132に圧接されるので、全ての有機デバイスを同時に電気的に接続できる。短辺コネクタ13bの導電部132は長辺コネクタ13aの導電部132に重ね合せるだけで導通できる。これにより、透明基板10aの表側の導電部132が陽極(あるいは陰極)の取り出しを行い、透明基板10aの裏側の導電部132が陰極(あるいは陽極)の取り出しを行い、外部導出電極(図示せず)まで引き回される。
As shown in FIG. 4B, the pair of
なお、連結されて左右の端部に配置される有機デバイス1は、図示の如く、取出電極11が部分的に露出されるため、例えばコの字状のコネクタを準備し、被覆すればよい。
In addition, since the
図5(A)(B)に、本実施形態の有機デバイス1を縦方向あるいは横方向に連結させたパネルユニット2の全体図を示す。図は、有機デバイス1の封止基板12側を上面に表す。
5A and 5B are general views of the
隣り合う有機デバイス1はコネクタ13を介して連結される。コネクタ13の導電部132により全ての有機デバイスは同時に電気的に接続される。パネルユニット2は、その外周をフレーム3で固定してもよく、ここではフレームで固定する場合を示している。
Adjacent
有機デバイス1は、少なくとも光電変換素子10と、取出電極11と、封止基板12と、コネクタ13とから構成される。本実施形態では、一例として、有機太陽電池や有機EL素子として働く。
The
パネルユニット2は、有機デバイス1の集合体である。パネルユニットは、一例として、大型の有機太陽電池パネル、広告あるいはデザイン化した照明として利用される。なお、行列状に連結したパネルユニットを示したが、例えば市松模様あるいは家型やツリー型などの任意の形状に配列してもよい。
The
フレーム3は、パネルユニット2の外周を覆う枠体である。複数の有機デバイスを連結するため全体の接続強度はどうしても弱くなる。パネルユニットの外周部分をフレームで被覆することで有機デバイスは外れにくくなり、パネルユニット2の強度が上がる。また、フレーム3は絶縁体あるいは導電体材料で、任意の形状に形成される。例えば、金属のフレームで覆ったり、あるいは木工の枠で外周を覆い障子の様に見せたり等できる。更に、非透明にフレームを形成した場合は、パネルユニットの外周部分に配置される外部導出電極などの配線を被覆し隠すことができるので、煩雑さは解消される。
The frame 3 is a frame that covers the outer periphery of the
なお、図5(B)に示すように、有機デバイス1の外周に合わせた補強フレームを用いてもよい。図5(A)の場合に比べて、パネルユニットの中央部分の連結強度は遥かに向上する。
Note that, as shown in FIG. 5B, a reinforcing frame matched to the outer periphery of the
次に、図6を用いて、本発明の光電変換素子の一実施形態について説明する。なお、ここでは光電変換素子10は有機太陽電池である。有機太陽電池の太陽光の光入射面側を裏面に表し、封止基板12側を表面に表す。
Next, an embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the
図6(A)に示すように、有機デバイス1は、光電変換素子10を封止基板12内に封止し、透明基板10aの周端部に取出電極11を配置し、光電変換素子の周端に設けた取出電極11を図7に説明するコネクタ13で挟持する。
As shown in FIG. 6A, the
本発明に用いる光電変換素子10は、透明基板10aと、透明電極10bと、正孔輸送層10cと、発電層10dと、陰極10eとを有する。透明電極10bと陰極10eは、一対の電極を構成する。
The
透明基板10aは、一主面を太陽光の光入射面として用い、反対主面を透明電極10bの支持基板として用いる。透明基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などのプラスチック基板、ガラス基板などの絶縁基板である。なお、フレキシブル性フィルム基板でもよい。
In the
本実施形態では、一例として、透明ガラス基板を用いる。具体的には、透明ガラス基板は100mm×100mmであり、その厚さt2は400μm〜700μm程度である。 In this embodiment, a transparent glass substrate is used as an example. Specifically, the transparent glass substrate is 100 mm × 100 mm, and its thickness t2 is about 400 μm to 700 μm.
透明電極10bは、透明基板10aの上面のほぼ全面に形成される透明電極膜である。透明電極には、酸化インジウム等を蒸着した酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用いる。
The
本実施形態では、一例として、ITO膜を用い、透明基板10aの周端部分をパターニングし、ほぼ全面に形成する。具体的には、透明基板の周端部を除いた部分に、光電変換素子の陽極が矩形に形成され、透明基板の周端部には取出下地電極11aが形成される。なお、ITO膜の膜厚は、有機デバイスの電流容量などによって任意に決定することができる。
In the present embodiment, as an example, an ITO film is used, and the peripheral end portion of the
正孔輸送層10cは、発電層に正孔を輸送する有機層であり、光電変換素子の陽極の上面に所望の形状に形成される。正孔輸送層には、ポリエチレンジオイサイドチオフェン(PEDOT)、三酸化モリブデン(MoO3)などを用いる。PEDOTを用いる場合にはスピンコート法により塗布成膜され、MoO3を用いる場合には真空蒸着法により成膜される。
The
本実施形態では、一例として、PEDOTを成膜する。具体的には、透明電極10bの光電変換素子の陽極の上面に矩形に形成され、正孔輸送層の膜厚は40nmである。
In the present embodiment, as an example, PEDOT is formed. Specifically, the
発電層10dは、太陽光を吸収して発電する層、すなわち光電変換層であり、正孔輸送層10cの上面のほぼ全面に形成される。光電層には、導電性高分子材料の一種であるポリ(3−ヘキシルチオフェン)(以下、P3HTと省略する)あるいはスクワリリウム誘導体などに、フラーレン誘導体として、[60]PCBM([6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル)あるいは[70]PCBM([6,6]−フェニルC71酪酸メチルエステル)などを混合したものを用いる。P3HTと[60]PCBMの混合物を用いる場合には、オルトジクロロベンゼンに溶解させた溶液をスピンコート法により塗布成膜、または真空蒸着法により成膜する。スクワリリウム誘導体と[70]PCMBの混合物を用いる場合には、クロロホルムに溶解させた溶液をダイコーターやキャピラリコーターにより塗布成膜、または真空蒸着法により成膜する。
The
本実施形態では、一例として、P3HTと[60]PCBMの混合物を用いる。具体的には、正孔輸送層10cの上面のほぼ全面に形成され、発電層の膜厚は60nmである。
In the present embodiment, as an example, a mixture of P3HT and [60] PCBM is used. Specifically, it is formed on almost the entire upper surface of the
陰極10eは、発電層で発生したホールを収集するための電極であり、発電層10dの上面に形成される。陰極にはCa、Alなどが用いられ、蒸着法、スパッタ法、塗布法等により形成される。なおこの際、使用する材料や膜厚制御により、透明太陽電池素子を形成できる。
The
本実施形態では、一例として、Alを用い、真空蒸着により形成する。具体的には、発電層10dの上面に形成し、陰極の膜厚は100nmである。
In the present embodiment, as an example, Al is used and formed by vacuum deposition. Specifically, it is formed on the upper surface of the
有機太陽電池のセルパターンは用途対象に応じて多様に対応できる。一例として、図6(B)に示すように、10mm×85mmの有機太陽電池のセルを8個配列する光電変換素子10を用いる。
The cell pattern of the organic solar battery can be variously adapted according to the application object. As an example, as shown in FIG. 6B, a
次に、図7を用いて本発明のコネクタの一実施形態を説明する。 Next, an embodiment of the connector of the present invention will be described with reference to FIG.
図7(A)〜(D)に示すように、コネクタ13は、プラスチックなどの非導電性素材で形成されたエッジカバー131と、エッジカバーの内側で光電変換素子を挟持する面に接着して設けた一対の導電部132とを有する。
As shown in FIGS. 7A to 7D, the
エッジカバー131は、光電変換素子の透明基板10aを挟持するカバーであり、配線部分を被覆するカバーでもある。また、光電変換素子を外傷から保護するカバーとしても働く。従って、光電変換素子の透明基板10aあるいは取出電極11を挟持し、固定できる剛性と強度があればよく、プラスチック素材を用いるのが好適である。
The
また、エッジカバーの形状は、図7(A)のように、透明基板10aの長さ方向に長辺を設けた矩形に形成される。また、図7(B)(C)に示すように、先端はやや狭まり、断面は片仮名の略コの字状に形成される。なお、外圧に耐え得るように尖った部分をなくし丸みを持たせてもよく、例えば断面は英文字の略C字状(図示せず)に形成しても良い。
Further, the shape of the edge cover is formed in a rectangle having a long side in the length direction of the
導電部132は、樹脂にカーボンを混ぜた導電性ゴムなどで形成され、エッジカバー131の裏側に接着材などで固着される。導電部の長さは、任意の長さが適宜選択される。光電変換素子の取出電極11と導電部132を圧接することにより電気的接続ができる。
The
なお、隣り合う各コネクタ13は、各々の導電部132を重ね合せることにより導通される。
The
本発明のコネクタの大きな特徴は、コネクタの挟持面に一対の導電部132を設けるので、一方が陽極になり、他方が陰極となるので、取出電極11を挟持するだけで容易に電気的接続ができ、半田付けを一切不要にできる。
A major feature of the connector of the present invention is that a pair of
また、光電変換素子に接触する部分にゴム材を用いるので、挟持する圧力により透明基板10aや取出電極11を傷つける恐れがなく、クッション性があるのでずれることもない。
In addition, since a rubber material is used for the portion in contact with the photoelectric conversion element, there is no risk of damaging the
図7(D)に、10mm×85mmの有機太陽電池10のセルを8個配列した光電変換素子10をコネクタ13で挟持した有機デバイスの断面図を示す。有機太陽電池の断面は、図6(A)のc−c線に対応している。
FIG. 7D shows a cross-sectional view of an organic device in which a
有機太陽電池10は、具体的には、透明基板10aは100mm×100mmの透明ガラス基板を用い、その板厚t2は400μmである。透明電極10bはあらかじめパターニングされ、各セルの有機太陽電池の陽極部分は10mm×85mmの矩形状に形成され、両端に陽極および陰極の取出下地電極11a形成される。正孔輸送層10cおよび発電層10dはそれぞれ10mm×85mmの矩形状に形成される。陰極10eは10mm×85mmの矩形状に形成され、取出下地電極11aの陰極と電気的に接続される。なお、有機デバイス1の厚さt1は1mmである。
Specifically, the organic
また、取出下地電極11aの陽極および陰極は、取出接触電極11bで透明基板10aの裏面に引き回される。
Further, the anode and the cathode of the
なお、取出接触電極11bは必ず透明基板10aの表面から裏面まで延在されるため、コネクタ13で挟持する際に一対の導電部132で陽極と陰極がショートする。ショート防止のため、透明基板10aの表面の陰極は全て絶縁部材15で覆い、透明基板10aの表面の陽極のみが透明基板10aの表面側のコネクタ13の導電部132と電気的に接触をする。従って、透明基板10aの表面側の導電部132が陽極の取り出しを行い、外部導出電極まで引き回される。
Since the
また、透明基板10aの裏面の陽極は全て絶縁部材15で覆い、透明基板10aの裏面の陰極のみが透明基板10aの裏面側のコネクタ13の導電部132と電気的に接触をする。従って、透明基板10aの裏面側の導電部132が陰極の取り出しを行い、外部導出電極まで引き回される。
Further, the anode on the back surface of the
この10mm×85mmの有機太陽電池のセルが、8個並べて配列されることにより、取出接触電極11bの陽極および陰極がそれぞれ連続して交互に複数設けられる。図中、取出接触電極11bが露出する部分(斜線部分)が陽極であり、絶縁部材15が露出する部分(黒く塗りつぶした部分)が陰極である。このように、複数の電極を設けることにより、コネクタ13で電気的に接続した際に、並列接続した場合と同様の効果が得られる。すなわち、光電変換素子面内の透明電極10bの電気抵抗値の最小化を実現でき、更に、取り出し電圧や電流を増大できる。従って、光電変換量が上昇するので、小電力の有機太陽電池の場合には輝度率アップを実現できる。
By arranging 8 cells of this 10 mm × 85 mm organic solar battery side by side, a plurality of anodes and cathodes of the
また、多点接続となるので、ある接続部位が劣化により故障や接触不良などを発生しても、残りの正常な接続部位で確実な電気的接続を実現できる。これにより、接続部位の劣化による故障の確率が大幅に低減される。 In addition, since the connection is multi-point, even if a certain connection part is deteriorated and a failure or contact failure occurs, reliable electrical connection can be realized at the remaining normal connection parts. As a result, the probability of failure due to deterioration of the connection site is greatly reduced.
図8〜図10は、隣り合う有機デバイス1のコネクタ13同士を嵌合し、連結する構造の一例である。本実施形態では、連結部がスライド型(図8)、凹凸型(図9)、フック型(図10)の3種類の嵌合構造を説明する。なお、ここでは有機デバイスを省略しコネクタのみを簡略的に示す。
FIGS. 8-10 is an example of the structure which fits and connects the
図8は、スライド型のコネクタの嵌合構造である。一例として、図8(A)〜(B)にスライド型−スリット形式を示し、図8(C)〜(E)にスライド型−凹凸形式を示す。 FIG. 8 shows a fitting structure of a slide type connector. As an example, FIGS. 8A to 8B show a slide type-slit type, and FIGS. 8C to 8E show a slide type-uneven type.
スライド型−スリット形式は、図8(A)の斜視図に示すように、エッジカバー131の導電部132と反対側の任意の位置に、スリットSが形成される。スリットSの長さは、任意に選択でき、長いほど嵌合の強度は高くなる。そして、図8(B)に示すように、スリットS部分を位置合わせして上下方向にスライドして確実に嵌合させる。
In the slide type-slit type, as shown in the perspective view of FIG. 8A, the slit S is formed at an arbitrary position on the side opposite to the
スライド型−凹凸形式は、図8(C)(D)の平面図に示すように、エッジカバー131の導電部132と反対側の任意の位置に、凹型のスライド用嵌合部Soと、その下方に凸型のスライド用嵌合部Stが形成される。そして、図8(E)に示すように、スライド用嵌合部の凹凸部分をそれぞれ位置合わせして嵌め込んだ後、上下方向にスライドして確実に嵌合させる。
As shown in the plan views of FIGS. 8C and 8D, the slide mold-concave pattern has a concave slide fitting portion So at an arbitrary position on the side opposite to the
図9は、凹凸型のコネクタの嵌合構造の一例を示す。 FIG. 9 shows an example of the fitting structure of the concavo-convex connector.
図9(A)(B)の平面図に示すように、エッジカバー131の導電部132と反対側の任意の位置に凹部Poを形成し、その下方に凸部Ptを形成する。そして、図9(C)に示すように、対向する凹凸部をそれぞれ位置合わせし、コネクタを横方向に移動させて嵌合させる。
As shown in the plan views of FIGS. 9A and 9B, the concave portion Po is formed at an arbitrary position on the opposite side of the
図10は、フック型のコネクタの嵌合構造の一例を示す。 FIG. 10 shows an example of a hook-type connector fitting structure.
図10(A)(B)の平面図に示すように、エッジカバー131の導電部132と反対側の任意の位置にフック用凹部Foを形成し、その下方にフック部Ftを形成する。そして、図10(C)に示すように、対向するフック用凹部Foとフック部Ftをそれぞれ位置合わせし、引っかけて嵌合させる。
As shown in the plan views of FIGS. 10A and 10B, a hook recess Fo is formed at an arbitrary position on the opposite side of the
なお、図8〜10の嵌合構造のコネクタ13は、コネクタの両端に嵌合部分を設ける場合を示したが、コネクタの両端部分に限らず、例えばコネクタの中央部等、任意の個所に任意の個数の嵌合部分を形成してもよい。また、透明基板10aの表側の導電部132が陽極(あるいは陰極)の取り出しを行い、透明基板10aの裏側の導電部132が陰極(あるいは陽極)の取り出しを行うため両面電極となるが、前述したように、外部導出電極14をコネクタのエッジカバー131内を引き回して、透明基板の表側あるいは裏側のいずれか一方の面から取り出す片面電極にしてもよい。
In addition, although the
更に、前述したように、コネクタのエッジカバー131内を引き回した電極は、任意の個所でエッジカバーより突出されエッジカバー131の外側にはんだ付けが可能なパッドを設けたり、エッジカバー131と導電部132の間に設けた金属箔等を延在させて取り出してもよい。例えば、図9に示す凹凸型のコネクタの嵌合構造の場合には、凹部Poの平坦な面の一部に裏面電極の取り出し部分を形成し、対向する凸部Ptに表面電極の取り出し部分を形成することで、連結されるコネクタ同士を嵌合し接続して、コネクタ同士を導通できる。
Further, as described above, the electrode routed through the
本発明の特徴は、光電変換素子の取出電極11をコネクタ13で挟持し、コネクタの導電部132を取出電極の陽極11aおよび陰極11bに電気的に接続できる有機デバイス1を連結できることにある。これにより、複数の有機デバイスを任意の形状に連結させて、電子広告やデザイン照明として利用することができる。
The feature of the present invention is that the
1 有機デバイス
2 パネルユニット
3 フレーム
10 光電変換素子
10a 透明基板
10b 透明電極
10c 正孔輸送層
10d 発電層
10e 陰極
11 取出電極
12 封止基板
13 コネクタ
131 エッジカバー
132 導電部
13a、13e 長辺コネクタ
13b 短辺コネクタ
13c、13d 連結用コネクタ
13f L字状コネクタ
13g 十字状コネクタ
14 外部導出電極
15 絶縁部材
16 ジャンパー線
S スリット
So、St スライド用嵌合部
Po 凹部
Pt 凸部
Fo フック用凹部
Ft フック部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記透明基板上に設けた陽極となる透明電極と、
前記透明電極に対向配置される陰極と、
前記陽極と前記陰極の間に積層される有機半導体層とから成る有機デバイスであって、
前記透明基板の周端部に設けた取出電極と、
前記有機デバイスを封止する封止基板と、
絶縁性材料からなるエッジカバーと、前記エッジカバーの内側に設けた一対の導電性材料の導電部を有するコネクタとを備え、
前記コネクタを前記透明基板の1辺より長く形成するか複数個を連ねて配置し、複数個の各前記透明基板の前記取出電極を前記コネクタで挟持して行方向に一体化し、前記取出電極と前記導電部とを圧接させて電極の取り出しをすることを特徴とする有機デバイスの電極取り出し構造。 A transparent substrate;
A transparent electrode serving as an anode provided on the transparent substrate;
A cathode disposed opposite to the transparent electrode;
An organic device comprising an organic semiconductor layer laminated between the anode and the cathode,
An extraction electrode provided at a peripheral end of the transparent substrate;
A sealing substrate for sealing the organic device;
An edge cover made of an insulating material, and a connector having a conductive portion of a pair of conductive materials provided inside the edge cover;
The connector is formed longer than one side of the transparent substrate, or a plurality of the connectors are arranged in series, and the extraction electrodes of each of the plurality of transparent substrates are integrated with each other in the row direction, and the extraction electrode and An electrode extraction structure for an organic device, wherein the electrode is extracted while being brought into pressure contact with the conductive portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012247929A JP2014096507A (en) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | Electrode lead-out structure of organic device |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=50939352
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016207333A (en) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 株式会社カネカ | Organic el panel connector |
-
2012
- 2012-11-09 JP JP2012247929A patent/JP2014096507A/en active Pending
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JP2016207333A (en) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 株式会社カネカ | Organic el panel connector |
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