KR101638299B1 - 전자 모듈 - Google Patents

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Abstract

전자 모듈은, 수증기를 투과하지 않는 가요성 기판 상에 전자 소자가 형성된 전자 디바이스와, 전자 디바이스의 가요성 기판의 주연에 형성된 주연 시일재와, 주연 시일재에 둘러싸인 영역을 막도록 형성된 수증기 배리어 필름을 갖는다. 주연 시일재는 확산 계수의 2 배의 제곱근을 K 로 할 때, K = 0.1 ㎝/√h 이하이다. 수증기 배리어 필름은 투명 수지로 이루어지는 지지체 상에 적어도 1 층 이상의 무기층이 형성된 것으로, 지지체가 주연 시일재측에 배치된다.

Description

전자 모듈{ELECTRONIC MODULE}
본 발명은, 유기 EL 또는 태양 전지 소자 등을 구비하는 전자 디바이스를 모듈화한 전자 모듈에 관한 것으로, 특히, 내부로의 수분의 진입을 억제하여, 내부의 전자 디바이스가 수분에 대해 민감한 것이어도, 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 전자 모듈에 관한 것이다.
종래부터, 수분 등의 진입을 방지하는 것을 목적으로 하여, 태양 전지 셀 등의 전자 디바이스가 수지로 봉지되고, 또한 수증기 배리어 필름, 및 백시트가 형성되어 모듈화되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 도 2 에 광 기전력 셀과, 다층 백시트와, 투명 배리어 프론트 시트가 접착 봉지층을 통해 적층된 가요성 박막 태양 전지가 개시되어 있다.
또, 종래, 도 6 에 나타내는 바와 같은 구성의 가요성을 갖는 전자 모듈 (100) 도 있다. 전자 모듈 (100) 에서는, 가요성 기판 (102b) 상에 전자 소자 (102a) 를 형성한 전자 디바이스 (102) 전체가 충전재 (104) 로 덮여 있고, 이 충전재 (104) 의 주위에 주연 (周緣) 시일재 (106) 가 형성되어 있다. 전자 디바이스 (102) 의 전자 소자 (102a) 측에 수증기 배리어 필름 (108) 이 배치되고, 가요성 기판 (102b) 측에 불투명한 배리어성을 갖는 백시트 (110) 가 배치된다.
수증기 배리어 필름 (108) 은, PET 등의 투명한 지지체 (108a) 에 유기층 및 무기층을 적층한 배리어층 (108b) 을 형성하고, 무기층에 의해 수증기 투과율을 억제하고 있다. 또, 백시트 (110) 는, PET 등의 지지체 (110a) 와 30 ㎛ 이상의 두께의 Al 또는 SUS 의 금속박 (110b) 을 첩합 (貼合) 하고, 금속박 (110b) 에 의해, 수증기 투과율을 억제하고 있다.
국제 공개 제2011/143205호
특허문헌 1 의 가요성 박막 태양 전지 및 전자 모듈 (100) 과 같이 백시트를 갖는 구조는, 이하에 설명하는 것과 같은 문제점이 있다. 또한, 특허문헌 1 의 가요성 박막 태양 전지 및 전자 모듈 (100) 은 동일한 구성이기 때문에, 전자 모듈 (100) 을 예로 들어 설명한다.
전자 모듈 (100) 에 있어서, 수증기 진입은, 수증기 배리어 필름 (108) 및 백시트 (110) 단면과, 주연 시일재 (106) 단면으로부터의 진입 경로를 생각할 수 있다. 수증기 배리어 필름 (108) 의 지지체 (108a) 및 백시트 (110) 의 지지체 (110a) 는 PET 등 수증기 투과율이 약 5 g/㎡/day 인 재료로 형성하고 있다. 주연 시일재 (106) 는 수증기 투과율이 0.05 ∼ 0.5 g/㎡/day 인 폴리이소부틸렌을 주원료로 하고, 더욱 바람직하게는 흡습재를 함유하고 있는 것을 사용하고 있다. 이 때문에, 전자 모듈 (100) 의 필름 단부로부터의 수증기 진입은, 수증기 배리어 필름 (108) 의 지지체 (108a) 및 백시트 (110) 의 지지체 (110a) 를 지나는 경로가 대부분이다.
이와 같이, 전자 모듈 (100) 에서는, 수증기 배리어 필름 (108) 의 지지체 (108a) 및 백시트 (110) 의 지지체 (110a) 가 수분의 진입 경로 (P) (리크 패스) 가 되고 있어, 전자 모듈 (100) 내부로의 수분의 진입량이 많다는 문제점이 있다. 이 때문에, 전자 디바이스 (102) 가 수분에 악영향을 받기 쉬운 경우, 전자 모듈 (100) 의 신뢰성을 열화시키는 요인이 된다.
본 발명의 목적은, 상기 종래 기술에 기초하는 문제점을 해소하고, 내부의 전자 디바이스가 수분에 대해 민감한 것이어도, 전자 디바이스의 열화를 억제하고, 장기에 걸쳐, 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 전자 모듈을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 적어도, 수증기를 투과하지 않는 가요성 기판 상에 전자 소자가 형성된 전자 디바이스와, 전자 디바이스의 가요성 기판의 주연 (周緣) 에 형성된 주연 시일재와, 주연 시일재에 둘러싸인 영역을 막도록 형성된 수증기 배리어 필름을 갖고, 주연 시일재는, 확산 계수의 2 배의 제곱근 (일정 시간에 있어서의 확산 거리의 기준) 을 K 로 할 때, K = 0.1 ㎝/√h 이하이고, 수증기 배리어 필름은, 투명 수지로 이루어지는 지지체 상에 적어도 1 층 이상의 무기층이 형성된 것이며, 지지체가 주연 시일재측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 모듈을 제공하는 것이다.
주연 시일재에 둘러싸인 영역은 충전재로 충전되어 있는 것이 바람직하다.
예를 들어, 수증기 배리어 필름은, 지지체의 두께가 250 ㎛ 이하이다.
주연 시일재는, 수증기 투과율이 2.0 g/㎡/day 이하인 것이 바람직하다. 또, 주연 시일재는, 폴리이소부틸렌을 함유하는 것인 것이 바람직하다.
전자 디바이스의 가요성 기판은, 1 층 이상의 금속층과 금속층 상에 형성된 절연층을 구비하고, 절연층 상에 하부 전극과 CIGS 막이 적층된 전자 소자가 형성되어 있고, 주연 시일재는, 절연층 상 또는 하부 전극 상에 접하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 예를 들어, 수증기 배리어 필름 상에 내충격 흡수층이 형성되고, 가요성 기판의 하면에 내압층이 형성되어 있으며, 내충격 흡수층 및 내압층은, 폴리카보네이트 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 전자 모듈 내부로의 수분의 진입량이 저감되어, 내부의 전자 디바이스가 수분에 대해 민감한 것이어도, 전자 디바이스의 열화를 억제할 수 있어, 장수명화를 실현할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 전자 모듈에 관한 것으로, 장기에 걸쳐, 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1(a) 는, 본 발명의 실시형태의 전자 모듈을 나타내는 모식적 단면도이고, 도 1(b) 는, 도 1(a) 의 전자 모듈의 전자 디바이스를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태의 전자 모듈의 전자 디바이스로서 예시되는 태양 전지 서브 모듈의 일례를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태의 전자 모듈의 다른 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 4 는, 지지체의 두께와 수증기 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5(a) 는, 수분 진입 테스트에 사용되는 유리판을 나타내는 모식적 평면도이고, 도 5(b) 는, 수분 진입 테스트에 사용되는 시험체를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 6 은, 종래의 전자 모듈을 나타내는 모식적 단면도이다.
이하에, 첨부하는 도면에 나타내는 바람직한 실시형태에 기초하여, 본 발명의 전자 모듈을 상세하게 설명한다.
도 1(a) 는, 본 발명의 실시형태의 전자 모듈을 나타내는 모식적 단면도이고, 도 1(b) 는, 도 1(a) 의 전자 모듈의 전자 디바이스를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 1(a) 에 나타내는 전자 모듈 (10) 은, 전자 디바이스 (12) 와, 주연 시일재 (14) 와, 충전재 (16) 와, 수증기 배리어 필름 (18) 을 갖는다.
전자 디바이스 (12) 는, 적어도, 수증기를 투과시키지 않는 가요성 기판 (20) 과 이 가요성 기판 (20) 상에 형성된 전자 소자 (22) 를 갖는다. 전자 소자 (22) 로는, 수분에 민감한 것으로서, CIS 막 또는 CIGS 막 등의 광전 변환층을 구비하는 광전 변환 소자, 유기 EL 소자 (OLED), a-Si 태양 전지 소자 및 유기 박막 태양 전지 소자 (OPV) 등이 있다. 가요성 기판 (20) 및 전자 소자 (22) 의 상세한 것에 대해서는 이후에 설명한다.
도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 가요성 기판 (20) 의 주연부 (23) 에는, 전자 소자 (22) 가 형성되어 있지 않고, 주연부 (23) 에 주연 시일재 (14) (도 1(a) 참조) 가 전자 소자 (22) 를 둘러싸도록 배치된다.
도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 주연 시일재 (14) 로 둘러싸인 영역 (D) 이 충전재 (16) 로 충전되어 있고, 충전재 (16) 는 주연 시일재 (14) 의 상면 (14a) 까지 충전되어 있다. 수증기 배리어 필름 (18) 이 주연 시일재 (14) 의 상면 (14a) 에, 충전재 (16) 로 채워진 주연 시일재 (14) 로 둘러싸인 영역 (D) 을 덮도록 하여 형성되어 있다.
여기서, 수증기 배리어 필름 (18) 은, 이후에 상세하게 설명하지만, 투명 수지로 이루어지는 지지체 (24) 와, 이 지지체 (24) 상에 형성된 수증기 배리어층 (26) 을 갖는 것이다. 수증기 배리어 필름 (18) 은, 지지체 (24) 를 주연 시일재 (14) 측으로 하여 배치되고, 전자 디바이스 (12) 의 전자 소자 (22) 에는, 수증기 배리어 필름 (18) 측으로부터 광이 입사된다.
전자 모듈 (10) 은, 백시트를 형성하지 않고, 수증기를 투과시키지 않는 가요성 기판 (20) 을 사용하고 있기 때문에, 도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 수분의 진입 경로 (P) 를 수증기 배리어 필름 (18) 의 지지체 (24) 만으로 하여, 수증기 진입 단면적을 반감시킬 수 있는 구조로 하고 있다. 이로써, 수증기 투과율을 낮출 수 있다.
이에 대하여, 도 6 에 나타내는 종래의 전자 모듈 (100) 에서는, 본 실시형태의 전자 모듈 (10) 의 수분의 진입 경로 (P) 에 추가로, 백시트 (110) 의 지지체 (110a) 도 수분의 진입 경로 (P) 가 되고 있다. 본 실시형태의 전자 모듈 (10) 은, 종래보다 수분의 진입 경로 (P) 를 줄임으로써, 수증기 진입량을 줄일 수 있다. 이로써, 전자 디바이스 (12) 의 전자 소자 (22) 가 수분에 대해 민감한 것이어도, 전자 디바이스 (12) 의 전자 소자 (22) 의 열화를 억제할 수 있어, 전자 모듈 (10) 의 장수명화를 실현할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는, 전자 모듈 (10) 에 관하여, 장기에 걸쳐, 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
전자 모듈 (10) 은, 예를 들어, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
먼저, 전자 디바이스 (12) 를 준비한다. 다음으로, 전자 디바이스 (12) 의 하부 전극, 또는 가요성 기판 (20) 의 최표면이 노출된 주연부 (23) 에 주연 시일재 (14) 를 배치하고, 이 주연 시일재 (14) 로 둘러싸인 영역 (D) 에, 주연 시일재 (14) 의 두께와 동일한 두께의 시트상 충전재 (16) 를 배치한다. 그리고, 수증기 배리어 필름 (18) 을, 지지체 (24) 를 주연 시일재 (14) 측을 향하여 배치한다. 이와 같이 적층한 상태에서, 예를 들어, 승강 수단, 완충판, 및 가열 수단을 갖는 진공 라미네이터를 사용하고, 예를 들어, 온도 130 ∼ 150 ℃ 에서, 진공, 프레스 및 유지의 토탈 15 ∼ 30 분의 조건으로 진공 라미네이트를 한다. 이로써, 도 1(a) 에 나타내는 전자 모듈 (10) 을 제조할 수 있다.
이하, 전자 모듈 (10) 의 각 구성에 대해 설명한다.
주연 시일재 (14) 는, 전자 모듈 (10) 의 주연으로부터의 수분 침입을 억제하고, 수분에 의해 성능 열화되기 쉬운 전자 소자 (22) 로의 전자 모듈 (10) 의 외부로부터의 수분 진입을 억제하여, 전자 모듈 (10) 의 성능 저하를 방지하는 것이다. 특히, 수분의 영향을 받기 쉬운 전자 소자 (22) 에 있어서는, 그 성능 열화를 억제할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 주연 시일재 (14) 에 대해, 수분의 진입에 대하여, 비평형 상태로부터 평형 상태로 이행할 때의 시간 당의 확산 거리를 나타내는 확산 계수, 및 평형 상태 (일방은 습도 분위기, 타방은 건조 분위기) 의 시간 당의 물의 이동량을 나타내는 수증기 투과율의 양방을 규정하고 있다.
확산 계수는, 주연 시일재 (14) 주위의 수분의 양에 상관없이, 수분이 주연 시일재 (14) 내로 진입하는 거리를 나타내어, 수분의 진입 정도를 나타내는 것이다. 한편, 수증기 투과율은, 수분의 이동량을 나타내는 것이다. 주연 시일재 (14) 에 있어서는, 먼저 수분이 진입하는 정도 (진입 거리) 를 규정하고, 추가로 수분의 진입량을 규정함으로써, 주연 시일재 (14) 가 수분 진입 경로가 되는 것을 방지하여, 전자 소자 (22) 의 성능 열화를 억제하고 있다.
주연 시일재 (14) 는, 확산 계수의 2 배의 제곱근을 K 로 할 때, K = 0.1 이하이다. K 는, 일정 시간에 있어서의 확산 거리의 기준이 되는 것으로, 그 단위는 ㎝/√h (√h 는, √시간을 말한다) 이다. 또한, K 는, 확산 계수를 d 로 하면, K = (2d)1/2 로 나타난다.
여기서, 물질 내를 이동하는 물의 확산 길이는, X = K × √t 로 나타난다 (Conference Paper NREL/CP-5200-47706 February 2011, Evaluation and Modeling of Edge-Seal Materials for Photovoltaic Applications).
상기 K 를 0.1 ㎝/√h 이하로 함으로써, 물의 확산 길이를 짧게 할 수 있어, 주연 시일재 (14) 로부터 전자 모듈 (10) 내부로의 수분의 진입을 억제할 수 있다.
주연 시일재 (14) 는, 예를 들어, 폴리이소부틸렌 (PIB), 아이오노머 (Ionomer), TPU (열가소성 엘라스토머), PVB (폴리비닐부티랄) 및 TPO (올레핀계 엘라스토머) 등을 이용하여 형성된다. 이들 주재료에, 추가로 탤크 (함수 규산마그네슘), 또는 산화칼슘 등의 흡습재를 포함해도 된다. 이와 같은 재료로는, 상기의 재료 폴리이소부틸렌 (PIB), 아이오노머, TPU, PVB, TPO 의 단체, 또는 폴리이소부틸렌과 탤크, 또는 산화마그네슘의 혼합물이 바람직하다.
여기서, 수증기 배리어 필름 (18) 의 지지체 (24) 는, 후술하는 바와 같이 PET 등의 수지 필름으로 구성된다. 예를 들어, PET 는, 수증기 투과율 (WVTR) 이 5 g/㎡/day 이고, 이것보다 충분히 낮은 수증기 투과율 (WVTR) 이 아니면, 주연 시일재 (14) 가 수분 진입 경로가 되어 버린다. 이것을 방지하기 위해, 주연 시일재 (14) 는, 수증기 투과율 (WVTR) 에 관해서는, 상기에 나타낸 바와 같은 어느 재료여도, 지지체 (24) 를 구성하는 PET 등의 수지 필름의 수증기 투과율 (WVTR) 의 절반 이하인 2.0 g/㎡/day 이하로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 주연 시일재 (14) 로부터 전자 디바이스 (12) 의 전자 소자 (22) 로의 수분의 영향을 억제할 수 있다.
충전재 (16) 는, 전자 디바이스 (12) 의 전자 소자 (22) 를 봉지하는 것이다. 충전재 (16) 에는, 예를 들어, 아이오노머 수지, EVA (에틸렌비닐아세테이트), PVB, PE (폴리에틸렌), 올레핀계 접착재 및 폴리우레탄계 접착재 등을 사용할 수 있다. 이외에도, 공지된 태양 전지 모듈에 있어서 봉지재로서 사용되는 것을 각종 이용 가능하다. 또한, 열가소성 올레핀계 중합체 수지 및 열가소성 폴리우레탄계 수지는 접착성이 우수하기 때문에 충전재 (16) 로서 바람직하다.
접착성 향상을 위해, 피접착체에 프라이머를 도포해 두거나, 또는 코로나 처리를 실시하는 것에 의해, 충전재 (16) 와의 접착성을 강화할 수 있다.
수증기 배리어 필름 (18) 은, 전자 디바이스 (12), 특히 전자 소자 (22) 를 수분으로부터 보호하기 위한 것이다.
수증기 배리어 필름 (18) 에 있어서, 투명 수지로 구성되는 지지체 (24) 는, 예를 들어, PET 필름 및 PEN 필름 등의 각종 수지 필름 (플라스틱 필름) 이 사용된다.
투명 수지란, 투과율로서, 파장 400 ∼ 1400 ㎚ 의 전광선 투과율이 85 ％ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 90 ％ 이상이다.
또, 지지체 (24) 의 두께를 250 ㎛ 이하로 함으로써, 수증기 투과율을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 지지체 (24) 의 두께는 250 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
수증기 배리어층 (26) 은, 적어도 1 층 이상의 무기 화합물의 층 (이하, 무기층이라고도 한다) 에 의해 구성되고, 이로써, 수증기 배리어성을 발현한다. 또한, 무기층은, 지지체 (24), 또는 후술하는 유기막과의 계면 부근에서는 산화되어도 된다.
수증기 배리어층 (26) 의 무기층은, 다이아몬드 유사 화합물, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 산화 질화물 또는 금속 산화 탄화물 등의 무기 화합물에 의해 구성된다. 또, 상기 무기 화합물은, 예를 들어, 다이아몬드 유사 탄소 (DLC), 규소를 함유하는 다이아몬드 유사 탄소, Si, Al, In, Sn, Zn, Ti, Cu, Ce 혹은 Ta 로부터 선택되는 1 종 이상의 금속을 함유하는 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 또는 산화 탄화물 등이 예시된다.
이들 중에서도, Si, Al, In, Sn, Zn, 및 Ti 로부터 선택되는 금속의 산화물, 질화물 또는 산화 질화물이 바람직하고, 특히, Si 혹은 Al 의 금속 산화물, 질화물 또는 산화 질화물이 바람직하다. 이들 무기층은, 예를 들어, 플라즈마 CVD 법 또는 스퍼터링법 등에 의해 성막된다.
또, 수증기 배리어 필름 (18) 으로는, 예를 들어, PET 필름, PEN 필름 등의 각종 수지 필름의 지지체 (24) 상에 하지층으로서의 유기 화합물의 층 (이하, 유기층이라고도 한다) 이 형성되고, 이 유기층 상에, 상기 서술한 무기층이 형성된 구성이어도 된다. 이와 같은 구성의 수증기 배리어 필름 (18) 에 의하면, 보다 높은 수증기 배리어성을 얻을 수 있다. 또한, 수증기 배리어 필름 (18) 으로는, 지지체 (24) 상에, 수증기 배리어층 (26) 으로서, 유기층, 무기층 및 유기층을 적층하는 구성이어도 된다.
또한, 하지층이 되는 유기 화합물로는, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 메타크릴산-말레산 공중합체, 폴리스티렌, 투명 불소 수지, 폴리이미드, 불소화 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 셀룰로오스아실레이트, 폴리우레탄, 폴리에테르케톤, 폴리카보네이트, 플루오렌 고리 변성 폴리카보네이트, 지환 변성 폴리카보네이트, 또는 플루오렌 고리 변성 폴리에스테르 등이 예시된다. 이들 중, 특히, 아크릴 수지 및 메타크릴 수지가 바람직하다.
이와 같은 유기층은, 예를 들어, 롤 코트법 혹은 스프레이 코트법 등의 공지된 도포 수단을 사용하는 도포법 또는 플래시 증착법 등에 의해 성막된다.
또, 수증기 배리어 필름 (18) 에 있어서, 필요한 투명성을 확보할 수 있으면, 수증기 배리어 필름 (18) 의 표면 및 이면의 적어도 일방에, 밀착층, 평탄화층 또는 반사 방지층 등의 각종 기능을 발현하는 층이 1 층 이상 형성되어 있어도 된다.
다음으로, 전자 디바이스 (12) 에 대해, 도 2 를 참조하여 상세하게 설명한다.
전자 디바이스 (12) 로서, CIGS 태양 전지 서브 모듈을 예로 들어 설명한다.
도 2 에 나타내는 전자 디바이스 (12) 는, 가요성 기판 (20) 상에, 적층 구조를 갖는 태양 전지 셀 (광전 변환 소자) (50) 이 복수, 직렬 접합하여 이루어지는 것이 전자 소자 (22) 로서 형성되어 있다. 태양 전지 셀 (50) 은, 하부 전극 (52), CIGS 의 반도체 화합물로 이루어지는 광전 변환층 (54), 버퍼층 (56) 및 상부 전극 (58) 이 적층되어 있다. 또, 태양 전지 서브 모듈은 제 1 도전 부재 (62) 와 제 2 도전 부재 (64) 를 갖는다. 또한, 하부 전극 (52) 은 배면 전극이라고도 불리는 것이고, 상부 전극 (58) 은 투명 전극이라고도 불리는 것이다.
가요성 기판 (20) 은, 예를 들어, 기재 (40) 와, Al (알루미늄) 기재 (42) 와, 절연층 (44) 으로 구성되는 금속 기판이다.
기재 (40) 와 Al 기재 (42) 는, 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 절연층 (44) 은, Al 기재 (42) 의 표면을 양극 산화하여 이루어지는, Al 의 포러스 구조의 양극 산화막이다. 또한, 기재 (40) 와 Al 기재 (42) 가 적층되어 일체화된 클래드 기재를 금속 기재 (43) 라고 한다.
가요성 기판 (20) 은, 예를 들어, 평판상이고, 그 형상 및 크기 등은 태양 전지 서브 모듈의 크기 등에 따라 적절히 결정된다.
전자 디바이스 (12) 에 있어서는, 가요성 기판 (20) 을 구성하는 (금속) 기재 (40) 는, 탄소강, 내열강, 또는 스테인리스강이 사용된다.
탄소강은, 예를 들어, 탄소 함유량이 0.6 질량％ 이하인 기계 구조용 탄소강이 사용된다. 기계 구조용 탄소강으로는, 예를 들어, 일반적으로 SC 재로 불리는 것이 사용된다.
또, 스테인리스강으로는 SUS430, SUS405, SUS410, SUS436, 및 SUS444 등을 사용할 수 있다. 이외에도, 기재 (40) 로서, 일반적으로 SPCC (냉간 압연 강판) 로 불리는 것이 사용된다. 나아가서는, 코바 합금 (5 ppm/K), 티탄 또는 티탄 합금을 사용해도 된다. 티탄으로는 순 Ti (9.2 ppm/K) 가 사용되고, 티탄 합금으로는 전신용 합금인 Ti-6Al-4V, 또는 Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn 이 사용된다.
기재 (40) 의 두께는, 가요성에 영향을 미치므로, 과도한 강성 부족을 수반하지 않는 범위에서 얇게 하는 것이 바람직하다. 가요성과 강도 (강성) 의 밸런스 및 핸들링성 등을 고려하여, 가요성 기판 (20) 이 가요성을 갖는 것으로 하기 위해서는, 기재 (40) 의 두께는, 예를 들어, 10 ∼ 800 ㎛ 이고, 바람직하게는 30 ∼ 300 ㎛ 이다. 보다 바람직하게는 50 ∼ 150 ㎛ 이다. 기재 (40) 의 두께를 얇게 하는 것은, 원재료 비용 면에서도 바람직하고, 표면에 형성한 층의 크랙 발생 굽힘 반경도 작게 할 수 있다.
Al 기재 (42) 는, Al 을 주성분으로 하는 것으로, 주성분이 알루미늄이란, 알루미늄 함유량이 90 질량％ 이상인 것을 말한다. Al 기재 (42) 에는, Al 및 Al 합금이 각종 이용 가능하다.
Al 기재 (42) 에는, 예를 들어, 알루미늄 핸드북 제4판 (경금속 협회 (1990)) 에 기재된 공지된 소재의 것, 구체적으로는, JIS 1050 재, JIS 1100 재 등의 1000 계 합금, JIS 3003 재, JIS 3004 재, JIS 3005 재 등의 3000 계 합금, JIS 6061 재, JIS 6063 재, JIS 6101 재 등의 6000 계 합금, 및 국제 등록 합금 3103A 등을 사용할 수 있다.
특히, 불순물이 적은, 99 질량％ 이상의 순도의 Al 인 것이 바람직하다. 순도로는, 예를 들어, 99.99 질량％ Al, 99.96 질량％ Al, 99.9 질량％ Al, 99.85 질량％ Al, 99.7 질량％ Al, 및 99.5 질량％ Al 등이 바람직하다.
또, 고순도 Al 이 아니라도, 공업용 Al 도 이용 가능하다. 공업용 Al 을 사용하는 것에 의해, 비용 면에서 유리하다. 단, 절연층 (44) 의 절연성 면에서, Al 중에 Si 가 석출되어 있지 않는 것이 중요하다.
Al 기재 (42) 의 두께는, 특별히 한정은 없고, 적절히 선택할 수 있지만, 전자 디바이스 (12) 가 된 상태에 있어서, 0.1 ㎛ 이상이고, 또한 기재 (40) 의 두께 이하인 것이 바람직하다. 또한, Al 기재 (42) 는, Al 표면의 전처리, 양극 산화에 의한 절연층 (44) 의 형성, 및 광전 변환층 (54) 의 성막시의 Al 기재 (42) 와 기재 (40) 의 면에 있어서의 금속간 화합물의 생성 등에 의해, 두께가 감소한다. 따라서, 후술하는 Al 기재 (42) 의 형성시에 있어서의 두께는, 이들에서 기인하는 두께 감소를 가미하여, 전자 디바이스 (12) 가 된 상태에서, 기재 (40) 와 절연층 (44) 사이에 Al 기재 (42) 가 잔존하고 있는 두께로 하는 것이 중요하다. 이 때문에, Al 기재 (42) 의 두께로는, 양극 산화에 의한 절연층을 형성하기 위해서 10 ∼ 50 ㎛ 필요시된다.
또, 절연층 (44) 의 표면 (44a) 의 표면 조도는, 예를 들어, 산술 평균 조도 Ra 로 1 ㎛ 이하이고, 바람직하게는, 0.5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는, 0.1 ㎛ 이하이다.
Al 기재 (42) 상 (기재 (40) 와 반대측면) 에 절연층 (44) 이 형성된다.
여기서, 절연층 (44) 을 구성하는 포러스 구조의 양극 산화막은, 수십 ㎚ 의 세공을 갖는 산화 알루미나 피막이며, 피막의 영률이 낮은 것에 의해, 굽힘 내성 및 고온시의 열 팽창차에 의해 발생하는 크랙 내성이 높은 것이 된다.
절연층 (44) 의 두께는 2 ㎛ 이상이 바람직하고, 5 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 절연층 (44) 의 두께가 과도하게 두꺼운 경우, 가요성이 저하되는 것, 및 절연층 (44) 의 형성에 요하는 비용, 시간이 걸리기 때문에 바람직하지 않다. 현실적으로는, 절연층 (44) 의 두께는, 최대 50 ㎛ 이하, 바람직하게는 30 ㎛ 이하이다. 이 때문에, 절연층 (44) 의 바람직한 두께는 2 ∼ 50 ㎛ 이다.
전자 디바이스 (12) 에서는, 가요성 기판 (20) 으로서, 예를 들어, 두께 50 ∼ 200 ㎛ 의 금속 기재 (43) 상에, 양극 산화에 의해 복수의 세공을 갖는 절연층 (44) (절연성 산화막) 이 형성된 것으로, 높은 절연성이 확보되어 있다.
가요성 기판 (20) 은, Al 기재 (42) 를 양극 산화하여 절연층 (44) 을 형성한 후, 특정한 봉공 처리를 해도 된다. 그 제조 공정에는, 필수 공정 이외의 각종 공정이 포함되어 있어도 된다. 예를 들어, 부착되어 있는 압연유를 제거하는 탈지 공정, Al 기재 (42) 의 표면의 스멋을 용해시키는 디스멋 처리 공정, Al 기재 (42) 의 표면을 조면화하는 조면화 처리 공정, Al 기재 (42) 의 표면에 양극 산화 피막을 형성시키는 양극 산화 처리 공정 및 양극 산화 피막의 마이크로포어를 봉공하는 봉공 처리를 거쳐 가요성 기판 (20) 으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 가요성 기판 (20) 은, 기재 (40), Al 기재 (42) 및 절연층 (44) 모두를, 가요성을 갖는 것, 즉, 플렉시블한 것으로 하는 것에 의해, 가요성 기판 (20) 전체적으로 플렉시블한 것이 된다. 이로써, 예를 들어, 롤 투 롤 방식으로, 가요성 기판 (20) 의 절연층 (44) 측에, 후술하는 알칼리 공급층, 하부 전극, 광 변환층 및 상부 전극 등을 형성할 수 있다.
예를 들어, 각 제막 공정 사이에 소자를 분리, 집적시키기 위한 스크라이브 공정을 롤 투 롤 방식으로의 제조에 추가함으로써 복수의 태양 전지 셀 (50) 을 전기적으로 직렬 접속시킨 전자 소자 (22) 를 제조할 수 있다.
가요성 기판 (20) 에 대해서는, 기재 (40) 의 일면에만 Al 기재 (42) 및 절연층 (44) 을 형성하는 데에 한정은 되지 않고, 기재 (40) 의 양면에 Al 기재 (42) 가 형성되고, 일방의 Al 기재 (42) 에 절연층 (44) 이 형성된 것, 또는 기재 (40) 의 양면에 Al 기재 (42) 및 절연층 (44) 을 형성한 것을 기판으로 해도 된다. 가요성 기판 (20) 으로는, Al 층이 단층, 즉, Al 기판에 상기 서술한 양극 산화막에 의해 구성되는 절연층이 형성된 것이어도 된다. 또, 금속 기재 (43) 는, Al 기재 이외의 단층 구조여도 된다.
또한, 금속 기판으로서는, 양극 산화에 의해 금속 기판 표면 상에 생성되는 금속 산화막이 절연체인 재료를 이용할 수 있다. 이 때문에, 알루미늄 (Al) 이외에도, 구체적으로는, 지르코늄 (Zr), 티탄 (Ti), 마그네슘 (Mg), 구리 (Cu), 니오브 (Nb) 및 탄탈 (Ta) 등, 그리고 이것들의 합금을 사용할 수 있다. 비용 및 태양 전지 모듈에 요구되는 특성의 관점에서, 알루미늄이 가장 바람직하다.
또, 내열성 향상을 위해서 연강, 또는 스테인리스강 등의 철강판 상에 상기 금속의 층을 압연 또는 용융 도금에 의해 형성한 소위, 클래드재여도 된다.
이와 같이, 가요성 기판 (20) 은, 금속, 합금 및 산화물 등으로 구성되는 것으로, 이들의 성질 및 막 두께로부터 수증기가 투과하는 것은 아니다.
여기서, 절연층 (44) (가요성 기판 (20)) 과 하부 전극 (52) 사이, 즉, 절연층 (44) 의 표면 (44a) 에, 광전 변환층 (54) 으로의 알칼리 금속의 공급원으로서, 알칼리 공급층 (60) 이 형성되어 있다. 이 알칼리 공급층 (60) 은 전자 소자 (22) 에 포함된다.
알칼리 금속, 특히 Na 가, CIGS 로 이루어지는 광전 변환층 (54) 에 확산되면 광전 변환 효율이 높아지는 것이 알려져 있다.
이 알칼리 공급층 (60) 은, 광전 변환층 (54) 에 알칼리 금속을 공급하기 위한 층으로, 알칼리 금속을 함유하는 화합물의 층이다. 절연층 (44) 과 하부 전극 (52) 사이에, 이와 같은 알칼리 공급층 (60) 을 갖는 것에 의해, 광전 변환층 (54) 의 성막시에, 하부 전극 (52) 을 통해 알칼리 금속이 광전 변환층 (54) 으로 확산되어, 광전 변환층 (54) 의 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
알칼리 공급층 (60) 은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 액상법에 의해 형성된 것이 가장 바람직하다. 이하, 액상법에 의해 형성된 알칼리 공급층 (60) 에 대해 상세하게 설명한다. 알칼리 공급층 (60) 은, 예를 들어, 알칼리 금속 규산염층이다.
알칼리 금속 규산염층의 알칼리 금속은, 나트륨인 것이 바람직하고, 리튬과 나트륨, 또는 칼륨과 나트륨과 같이, 나트륨과 리튬 또는 칼륨의 2 종을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 나트륨과 리튬 또는 칼륨을 병용함으로써 절연성을 높게 할 수 있고, 발전 효율을 높일 수 있다.
액상법에 의해 형성하는 알칼리 금속 규산염층의 규소원 및 알칼리 금속원으로는, 규산나트륨, 규산리튬, 및 규산칼륨을 바람직하게 들 수 있다. 규산나트륨, 규산리튬, 및 규산칼륨의 제법은, 습식법, 건식법 등이 알려져 있고, 산화규소를, 각각 수산화나트륨, 수산화리튬, 또는 수산화칼륨으로 용해시키거나 하는 수법에 의해 제조할 수 있다. 또, 여러 가지 몰비의 알칼리 금속 규산염이 시판되고 있고, 이것을 이용할 수도 있다.
규산나트륨, 규산리튬, 및 규산칼륨으로는, 여러 가지 몰비의 규산나트륨, 규산리튬, 및 규산칼륨이 시판되고 있다. 규소와 알칼리 금속의 비율을 나타내는 지표로서, SiO2/A2O (A : 알칼리 금속) 의 몰비가 자주 이용되고 있다. 예를 들어, 규산리튬으로는, 닛산 화학공업 주식회사의 리튬 실리케이트 35, 리튬 실리케이트 45, 리튬 실리케이트 75 등이 있다. 규산칼륨으로는, 1 호 규산칼륨, 2 호 규산칼륨 등이 시판되고 있다.
규산나트륨으로는, 오르토규산나트륨, 메타규산나트륨, 1 호 규산나트륨, 2 호 규산나트륨, 3 호 규산나트륨, 및 4 호 규산나트륨 등이 알려져 있고, 규소의 몰비를 수십까지 높인 고(高)몰 규산나트륨도 시판되고 있다.
알칼리 금속으로서, 나트륨과 리튬 또는 칼륨의 2 종을 포함하는 경우에는, 규산나트륨과 규산리튬, 규산나트륨과 규산칼륨과 같이 2 종을 공급원으로서 사용해도 되고, 예를 들어, 알칼리 금속 규산염층이 규산리튬과 규산나트륨을 포함하는 경우에는, 규산리튬과 수산화나트륨, 또는 수산화리튬과 규산나트륨을, 알칼리 금속 규산염층이 규산칼륨과 규산나트륨을 포함하는 경우에는, 수산화칼륨과 규산나트륨, 또는 규산칼륨과 수산화나트륨을, 각각 물과 임의의 비율로 혼합하는 것에 의해서도, 규산리튬과 규산나트륨 또는 규산칼륨과 규산나트륨을 포함하는 알칼리 금속 규산염층을 제조할 수 있다. 또, 공급원으로서, 각각, 리튬염, 칼륨염, 또는 나트륨염을 첨가해도 된다. 예를 들어, 질산염, 황산염, 아세트산염, 인산염, 염화물, 브롬화물, 및 요오드화물 등이 사용된다.
상기 서술한 규소원 및 알칼리 금속원을, 각각 물과 임의의 비율로 혼합함으로써, 본 발명의 알칼리 금속 규산염층의 도포액을 얻을 수 있다. 물의 첨가량을 변경함으로써 도포액의 점도를 조정하여, 적절한 도포 조건을 정할 수 있다. 도포액을 기판 상에 도포하는 방법으로는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 독터 블레이드법, 와이어 바법, 그라비아법, 스프레이법, 딥 코트법, 스핀 코트법 및 캐필러리 코트법 등의 수법을 이용할 수 있다.
도포액을 기판 상에 도포한 후, 열처리를 실시함으로써 알칼리 금속 규산염층을 제조할 수 있는데, 이 때의 열처리를 대기압보다 낮은 압력 하, 바람직하게는 전(全)압 1 × 104 Pa 이하, 보다 바람직하게는 전압 1 × 102 Pa 이하, 더욱 바람직하게는 1 Pa 이하, 특히 바람직하게는 1 × 10-2 Pa 이하의 분위기 하이다.
열처리 후의 알칼리 금속 규산염층의 두께는 0.01 ∼ 2 ㎛, 바람직하게는 0.05 ∼ 1.5 ㎛, 나아가서는 0.1 ∼ 1 ㎛ 인 것이 바람직하다. 알칼리 금속 규산염층의 두께가 2 ㎛ 보다 두꺼워지면, 열처리시의 알칼리 금속 규산염의 수축량이 커져 크랙이 발생하기 쉬워지기 때문에, 바람직하지 않다.
또한, 알칼리 금속 규산염층은 붕소를 함유해도 되며, 붕소는 규소-산소로 이루어지는 유리 네트워크에 도입되어 균일한 유리를 형성한다. 이로써, 유리의 마이크로한 구조가 변화되어, 유리 중에서의 알칼리 금속 이온의 안정성이 향상되기 때문에, 알칼리 금속 이온의 유리가 억제되어, 알칼리 금속 이온의 표면에 대한 편석이 일어나지 않게 되는 것으로 추정된다. 따라서, 알칼리 금속 규산염층은, 붕소와, 규소와, 알칼리 금속이 단일층으로서 형성되는 것으로, 예를 들어, 알칼리 금속 규산염층의 표면에 붕소를 함유하는 층이 형성되어 있는 것은 포함하지 않는다.
붕소원으로는, 붕산, 및 사붕산나트륨 등의 붕산염을 들 수 있다.
이상과 같이, 알칼리 공급층 (60) 으로는, 규산나트륨 (Na2O·nSiO2·xH2O n = 3 ∼ 3.3), 리튬실리케이트, 붕산 (H3BO3) 을 소성하고, Na 를 함유하는 유리층 (액상 유리층) 을 형성하는 것이 가장 바람직하다.
또, 액상법에 의해 형성된 것 이외에, 스퍼터법을 이용하여, 소다라임 유리 스퍼터층을 알칼리 공급층 (60) 으로서 형성해도 된다.
또, 알칼리 공급층 (60) 에는, 한정은 없고, NaO2, Na2S, Na2Se, NaCl, NaF, 및 몰리브덴산나트륨염 등, 알칼리 금속을 함유하는 화합물 (알칼리 금속 화합물을 함유하는 조성물) 을 주성분으로 하는 것을 각종 이용 가능하다. 특히 SiO2 (산화규소) 를 주성분으로 하여 NaO2 (산화나트륨) 를 함유하는 화합물인 것이 바람직하다.
또한, SiO2 와 NaO2 의 화합물은, 내습성이 부족하고, Na 성분이 분리되어 탄산염이 되기 쉽기 때문에, Ca 를 첨가한 금속 성분은 Si-Na-Ca 의 3 성분으로 한 산화물이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 광전 변환층 (54) 으로의 알칼리 금속 공급원은, 알칼리 공급층 (60) 에만 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 절연층 (44) 이, 전술한 포러스형의 양극 산화막인 경우에는, 알칼리 공급층 (60) 에 추가로, 절연층 (44) 의 포러스 중에도 알칼리 금속을 함유하는 화합물을 도입하여, 광전 변환층 (54) 으로의 알칼리 금속 공급원으로 해도 된다. 혹은, 특히 알칼리 공급층 (60) 을 갖지 않고, 절연층 (44) 의 포러스 중에만 알칼리 금속을 함유하는 화합물을 도입하여, 광전 변환층 (54) 으로의 알칼리 금속 공급원으로 해도 된다.
일례로서, 스퍼터링에 의해 알칼리 공급층 (60) 을 성막한 경우에는, 절연층 (44) 중에는 알칼리 금속을 함유하는 화합물이 존재하지 않는, 알칼리 공급층 (60) 만을 성막할 수 있다. 또, 절연층 (44) 은 포러스형 양극 산화막이고, 또한 알칼리 공급층 (60) 을 졸 겔 반응 또는 규산 Na 수용액의 탈수 건조에 의해 성막한 경우에는, 알칼리 공급층 (60) 뿐만 아니라, 절연층 (44) 의 포러스층 중에도 알칼리 금속을 함유하는 화합물을 도입하여, 절연층 (44) 및 알칼리 공급층 (60) 의 양자를, 광전 변환층 (54) 으로의 알칼리 금속 공급원으로 할 수 있다.
전자 디바이스 (12) 에 있어서, 하부 전극 (52) 은, 이웃하는 하부 전극 (52) 과 소정의 간극 (P1) (53) 을 형성하여 배열되어, 알칼리 공급층 (60) 상에 형성되어 있다. 또, 각 하부 전극 (52) 의 간극 (53) 을 채우면서, 광전 변환층 (54) 이 하부 전극 (52) 상에 형성되어 있다. 이 광전 변환층 (54) 의 표면에 버퍼층 (56) 이 형성되어 있다.
광전 변환층 (54) 과 버퍼층 (56) 은, 하부 전극 (52) 상에서, 소정의 간극 (P2) (57) 을 형성하여 배열된다. 또한, 하부 전극 (52) 의 간극 (53) 과, 광전 변환층 (54) (버퍼층 (56)) 의 간극 (57) 은, 태양 전지 셀 (50) 의 배열 방향이 상이한 위치에 형성된다.
또한, 광전 변환층 (54) (버퍼층 (56)) 의 간극 (57) 을 채우도록, 버퍼층 (56) 의 표면에 상부 전극 (58) 이 형성되어 있다.
상부 전극 (58), 버퍼층 (56) 및 광전 변환층 (54) 은, 소정의 간극 (P3) (59) 을 형성하여 배열된다. 또, 이 간극 (59) 은, 하부 전극 (52) 의 간극과, 광전 변환층 (54) (버퍼층 (56)) 의 간극과는 상이한 위치에 형성된다.
전자 디바이스 (12) 에 있어서, 각 태양 전지 셀 (50) 은, 하부 전극 (52) 과 상부 전극 (58) 에 의해, 가요성 기판 (20) 의 길이 방향 (화살표 L 방향) 에, 전기적으로 직렬로 접속되어 있다.
하부 전극 (52) 은, 예를 들어, Mo 막으로 구성된다. 광전 변환층 (54) 은, 광전 변환 기능을 갖는 반도체 화합물, 예를 들어, CIS 막 또는 CIGS 막으로 구성된다. 또한, 버퍼층 (56) 은, 예를 들어, CdS 로 구성되고, 상부 전극 (58) 은, 예를 들어, ZnO 로 구성된다.
또한, 태양 전지 셀 (50) 은, 가요성 기판 (20) 의 길이 방향 (L) 과 직교하는 폭 방향으로 길게 신장되어 형성되어 있다. 이 때문에, 하부 전극 (52) 등도 가요성 기판 (20) 의 폭 방향으로 길게 신장되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 우단의 하부 전극 (52) 상에 제 1 도전 부재 (62) 가 접속되어 있다. 이 제 1 도전 부재 (62) 는, 후술하는 부극으로부터의 출력을 외부로 취출하기 위한 것이다.
제 1 도전 부재 (62) 는, 예를 들어, 폭이 좁고 긴 띠 형상의 부재이며, 가요성 기판 (20) 의 폭 방향으로 대략 직선상으로 신장되어, 우단의 하부 전극 (52) 상에 접속되어 있다. 또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 도전 부재 (62) 는, 예를 들어, 구리 리본 (62a) 이 인듐 구리 합금의 피복재 (62b) 로 피복된 것이다. 이 제 1 도전 부재 (62) 는, 예를 들어, 초음파 땜납에 의해 하부 전극 (52) 에 접속된다. 혹은 제 1 도전 부재 (62) 는, 동박에 In-Sn 을 용융 도금하고, 엠보스 구조를 갖는 도전 테이프여도 되고, 이 도전 테이프는 롤러에 의한 압착에 의해 하부 전극 (52) 에 첩합함으로써 접속된다.
한편, 좌단의 하부 전극 (52) 상에는, 제 2 도전 부재 (64) 가 형성된다.
제 2 도전 부재 (64) 는, 후술하는 정극으로부터의 출력을 외부로 취출하기 위한 것으로, 제 1 도전 부재 (62) 와 마찬가지로 폭이 좁고 긴 띠 형상의 부재이며, 가요성 기판 (20) 의 폭 방향으로 대략 직선상으로 신장되어, 좌단의 하부 전극 (52) 에 접속되어 있다.
제 2 도전 부재 (64) 는, 제 1 도전 부재 (62) 와 동일한 구성의 것이며, 예를 들어, 구리 리본 (64a) 이 인듐 구리 합금의 피복재 (64b) 로 피복된 것인데, 제 1 도전 부재 (62) 와 마찬가지로 도전 테이프에 의해 접속해도 된다.
또한, 제 1 도전 부재 (62) 및 제 2 도전 부재 (64) 는, 모듈화시에 외부로 연장되어, 단자 등에 접속된다.
도 2 에 나타내는 전자 디바이스 (12) 에 있어서, 길이 방향 (L) 의 단부에서 노출되어 있는 하부 전극 (52) 이, 도 1(b) 에 나타내는 주연부 (23) 에 상당하고, 여기에 주연 시일재 (14) 가 형성된다. 또한, 주연 시일재 (14) 는, 하부 전극 (52) 상이 아니고, 하부 전극 (52) 을 스크라이브 등에 의해 제거하여 알칼리 공급층 (60) 의 표면 (60a) 상에 형성해도 된다. 나아가서는, 하부 전극 (52) 및 알칼리 공급층 (60) 을 스크라이브 등에 의해 제거하고, 절연층 (44) 의 표면 (44a) 에 주연 시일재 (14) 를 형성해도 된다. 어느 경우에도, 주연 시일재 (14) 와의 양호한 밀착성이 얻어져, 전자 모듈 (10) 내부로의 수분의 진입을 억제할 수 있다.
전자 디바이스 (12) 에서는, 태양 전지 셀 (50) 에, 상부 전극 (58) 측으로부터 광이 입사되면, 이 광이 상부 전극 (58) 및 버퍼층 (56) 을 통과하여, 광전 변환층 (54) 에서 기전력이 발생하고, 예를 들어, 상부 전극 (58) 으로부터 하부 전극 (52) 을 향하는 전류가 발생한다. 또한, 도 2 에 나타내는 화살표는, 전류의 방향을 나타내는 것으로, 전자의 이동 방향은, 전류의 방향과는 반대가 된다. 이 때문에, 광전 변환부 (48) 에서는, 도 2 중, 좌단의 하부 전극 (52) 이 정극 (플러스극) 이 되고, 우단의 하부 전극 (52) 이 부극 (마이너스극) 이 된다.
전자 디바이스 (12) 에서 발생한 전력을, 제 1 도전 부재 (62) 와 제 2 도전 부재 (64) 로부터, 전자 디바이스 (12) 의 외부로 취출할 수 있다.
여기서, 제 1 도전 부재 (62) 가 부극이고, 제 2 도전 부재 (64) 가 정극이다. 또, 제 1 도전 부재 (62) 와 제 2 도전 부재 (64) 는 극성이 반대여도 되고, 태양 전지 셀 (50) 의 구성, 전자 디바이스 (12) 구성 등에 따라, 적절히 바뀌는 것이다.
또, 각 태양 전지 셀 (50) 을, 하부 전극 (52) 과 상부 전극 (58) 에 의해 가요성 기판 (20) 의 길이 방향 (L) 에 직렬 접속되도록 형성했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 태양 전지 셀 (50) 이, 하부 전극 (52) 과 상부 전극 (58) 에 의해 폭 방향으로 직렬 접속되도록, 각 태양 전지 셀 (50) 을 형성해도 된다.
하부 전극 (52) 및 상부 전극 (58) 은, 모두 광전 변환층 (54) 에서 발생한 전류를 취출하기 위한 것이다. 하부 전극 (52) 및 상부 전극 (58) 은, 모두 도전성 재료로 이루어진다. 광 입사측의 상부 전극 (58) 은 투광성을 가질 필요가 있다.
하부 전극 (52) 은, 예를 들어, Mo, Cr, 또는 W, 및 이들을 조합한 것에 의해 구성된다. 이 하부 전극 (52) 은, 단층 구조여도 되고, 2 층 구조 등의 적층 구조여도 된다. 하부 전극 (52) 은, Mo 로 구성하는 것이 바람직하다.
하부 전극 (52) 은, 두께가 100 ㎚ 이상인 것이 바람직하고, 0.45 ∼ 1.0 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
또, 하부 전극 (52) 의 형성 방법은, 특별히 제한되는 것이 아니고, 전자빔 증착법 및 스퍼터링법 등의 기상 성막법에 의해 형성할 수 있다.
상부 전극 (58) 은, 예를 들어, Al, B, Ga, In 혹은 Sb 등이 첨가된 ZnO, ITO (인듐 주석 산화물) 또는 SnO2, 및 이들을 조합한 것에 의해 구성된다. 이 상부 전극 (58) 은, 단층 구조여도 되고, 2 층 구조 등의 적층 구조여도 된다. 또, 상부 전극 (58) 의 두께는, 특별히 제한되는 것이 아니고, 0.3 ∼ 1 ㎛ 가 바람직하다.
또, 상부 전극 (58) 의 형성 방법은, 특별히 제한되는 것이 아니고, 전자빔 증착법, 스퍼터링법, CVD 법 등의 기상 성막법 또는 도포법에 의해 형성할 수 있다.
버퍼층 (56) 은, 상부 전극 (58) 의 형성시의 광전 변환층 (54) 을 보호하는 것, 상부 전극 (58) 에 입사된 광을 광전 변환층 (54) 까지 투과시키기 위해서 형성되어 있다.
이 버퍼층 (56) 은, 예를 들어, CdS, ZnS, ZnO, ZnMgO, 또는 ZnS (O, OH) 및 이들의 조합한 것에 의해 구성된다.
버퍼층 (56) 은, 두께가 0.03 ∼ 0.1 ㎛ 가 바람직하다. 또, 이 버퍼층 (56) 은, 예를 들어, CBD (케미컬 버스) 법에 의해 형성된다.
광전 변환층 (54) 은, 상부 전극 (58) 및 버퍼층 (56) 을 통과하여 도달한 광을 흡수하여 전류가 발생하는 층으로, 광전 변환 기능을 갖는다. 광전 변환층 (54) 은, CIGS 막으로 구성되어 있고, CIGS 막은 칼코파이라이트 결정 구조를 갖는 반도체로 이루어진다. CIGS 막의 조성은, 예를 들어, Cu(In1-xGax)Se2 (CIGS) 이다.
CIGS 막의 형성 방법으로는, 1) 다원 증착법, 2) 셀렌화법, 3) 스퍼터법, 4) 하이브리드 스퍼터법, 및 5) 메카노케미칼프로세스법 등이 알려져 있다.
그 밖의 CIGS 의 성막법으로는, 스크린 인쇄법, 근접 승화법, MOCVD 법, 및 스프레이법 (웨트 성막법) 등을 들 수 있다. 예를 들어, 스크린 인쇄법 (웨트 성막법) 또는 스프레이법 (웨트 성막법) 등에 의해, Ib 족 원소, IIIb 족 원소, 및 VIb 족 원소를 함유하는 미립자막을 기판 상에 형성하고, 열분해 처리 (이 때, VIb 족 원소 분위기에서의 열분해 처리여도 된다) 를 실시하거나 하는 것에 의해, 원하는 조성의 결정을 얻을 수 있다 (일본 공개특허공보 평9-74065호, 일본 공개특허공보 평9-74213호 등).
이와 같은 성막 방법은, 기판 상에서 CIGS 를 형성할 때에 모두 500 ℃ 이상이면, 양호한 광전 변환 효율을 나타내는데, 롤 투 롤 방식으로의 제조를 고려하면, 프로세스 시간이 짧은 다원 증착법이 바람직하다. 특히, 바이레이어법이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 전자 디바이스 (12) 는, 전술한 가요성 기판 (20) 상에, 태양 전지 셀 (50) 을 직렬 접합하여 제작하여, 제조하는데, 그 제조 방법은, 공지된 각종 태양 전지와 동일하게 실시하면 된다.
이하, 도 2 에 나타내는 전자 디바이스 (12) 의 제조 방법의 일례를 설명한다.
먼저, 상기 서술한 바와 같이 하여 형성된 가요성 기판 (20) 을 준비한다. 다음으로, 가요성 기판 (20) 의 절연층 (44) 의 표면 (44a) 에, 예를 들어, Na4SiO4, Li4SiO4, 및 H3BO3 의 혼합액을 소성하여, Na 를 함유하는 유리층을 알칼리 공급층 (60) 으로서 형성한다. 또한, 스퍼터법을 이용하여, 소다라임 유리 스퍼터층을 알칼리 공급층 (60) 으로서 형성해도 된다.
다음으로, 알칼리 공급층 (60) 의 표면에 하부 전극 (52) 이 되는 Mo 막을, 예를 들어, 성막 장치를 사용하여, 스퍼터법에 의해 형성한다.
다음으로, 예를 들어, 레이저 스크라이브법을 이용하여, Mo 막의 소정 위치를 스크라이브하여, 가요성 기판 (20) 의 폭 방향으로 신장된 간극 (53) 을 형성한다. 이로써, 간극 (53) 에 의해 서로 분리된 하부 전극 (52) 이 형성된다.
다음으로, 하부 전극 (52) 을 덮고, 또한 간극 (53) 을 채우도록, 광전 변환층 (54) (p 형 반도체층) 으로서 CIGS 막을 형성한다. 이 CIGS 막은, 전술한 어느 성막 방법에 의해 형성된다.
다음으로, 광전 변환층 (54) (CIGS 막) 상에 버퍼층 (56) 이 되는 CdS 층 (n 형 반도체층) 을, 예를 들어, CBD (케미컬 버스) 법에 의해 형성한다. 이로써, pn 접합 반도체층이 구성된다.
다음으로, 간극 (53) 과는 태양 전지 셀 (50) 의 배열 방향과 상이한 소정 위치를, 예를 들어, 레이저 스크라이브법을 이용하여 스크라이브하여, 가요성 기판 (20) 의 폭 방향으로 신장된, 하부 전극 (52) 에까지 도달하는 간극 (57) 을 형성한다.
다음으로, 버퍼층 (56) 상에, 간극 (57) 을 채우도록, 상부 전극 (58) 이 되는, 예를 들어, ITO 층, Al, B, Ga, Sb 등이 첨가된 ZnO 층을, 스퍼터법 또는 도포법에 의해 형성한다.
다음으로, 간극 (53) 및 간극 (57) 은, 태양 전지 셀 (50) 의 배열 방향과 상이한 소정 위치를, 예를 들어, 레이저 스크라이브법을 이용하여 스크라이브하여, 가요성 기판 (20) 의 폭 방향으로 신장된, 하부 전극 (52) 에까지 도달하는 간극 (59) 을 형성한다. 이로써, 태양 전지 셀 (50) 이 형성된다.
다음으로, 가요성 기판 (20) 의 길이 방향 (L) 에 있어서의 좌우측단의 하부 전극 (52) 상에 형성된 각 태양 전지 셀 (50) 을, 예를 들어, 레이저 스크라이브 또는 메카니컬 스크라이브에 의해 제거하여, 하부 전극 (52) 을 표출시킨다. 다음으로, 우측단의 하부 전극 (52) 상에 제 1 도전 부재 (62) 를, 좌측단의 하부 전극 (52) 상에 제 2 도전 부재 (64) 를, 예를 들어, 초음파 땜납을 이용하여 접속한다. 이로써, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 태양 전지 셀 (50) 이 전기적으로 직렬로 접속된 전자 소자 (22) 를 가요성 기판 (20) 상에 형성할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 전자 모듈 (10a) 과 같이, 수증기 배리어 필름 (18) 의 표면 (18a) (수증기 배리어층 (26) 의 표면) 에 수지층 (29) 을 통해 내충격 흡수층 (28) 을 형성하고, 전자 디바이스 (12) 의 하면 (12a) (가요성 기판 (20) 의 하면) 에 수지층 (29) 을 통해 내압층 (30) 을 형성해도 된다. 내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 은, 예를 들어, 폴리카보네이트 수지로 구성된다.
내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 에 사용되는 수지층 (29) 은, 충전재 (16) 와 동일한 것을 사용할 수 있기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
내충격 흡수층 (28) 은, 전자 모듈 (10) 을 옥외에 설치한 경우, 비, 우박, 싸라기눈, 눈 및 돌 등이 부딪치는 경우가 있는데, 이들에 의해 외부로부터 가해지는 외력 및 충격 등으로부터 전자 디바이스 (12) 를 보호하는 것이다. 또, 내충격 흡수층 (28) 은, 오염 등으로부터 전자 모듈 (10) 을 보호함과 함께, 오염 등 에 의한 전자 디바이스 (12) 에 대한 입사광량의 저하를 억제하는 것이다.
내압층 (30) 은, 전자 모듈 (10) 을 안측에서 보호하는 것이다.
또한, 내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 의 두께는, 예를 들어, 0.2 ∼ 3 ㎜ 이고, 바람직하게는 1.0 ∼ 2.0 ㎜ 이다.
내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 의 두께가 0.2 ㎜ 미만에서는, 외부로부터 가해지는 외력 및 충격 등으로부터 전자 디바이스 (12) 를 충분히 보호할 수 없다. 한편, 내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 의 두께가 3 ㎜ 를 초과하면, 진공 라미네이트시에 상하 방향에서 온도 분포가 커져, 전자 모듈 (10) 이 휘어져 버리는 경우가 있다. 또, 재료 비용으로부터도 얇은 편이 바람직하다.
내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 을 구성하는 폴리카보네이트 수지는, 선팽창 계수가 60 ppm/K 로, 가요성 기판 (20) 의 10 ppm/K 에 비해 6 배로 크다. 이 때문에, 전자 모듈 (10a) 에는, 내부 변형이 크게 가해진다. 그러나, 전자 모듈 (10a) 에서는, 주연 시일재 (14) 와 전자 디바이스 (12) 의 밀착성, 주연 시일재 (14) 와 수증기 배리어 필름 (18) 의 밀착성이 양호하여, 전자 모듈 (10) 과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전자 모듈 (10a) 은, 내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 으로 사이에 끼워진 구조이기 때문에, 내충격성이 우수하다.
전자 모듈 (10a) 에 있어서도, 전자 디바이스 (12) 의 가요성 기판 (20) 의 주연부 (23) 에 주연 시일재 (14) 를 배치하여, 충전재 (16) 를 충전하고, 수증기 배리어 필름 (18) 을 배치하고, 다시 내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 을 수지층 (29) 을 통해 배치한 후, 그 적층 상태에서, 전자 모듈 (10) 과 마찬가지로 진공 라미네이터를 사용한 진공 라미네이트에 의해 제조할 수 있다.
본 발명은, 기본적으로 이상과 같이 구성되는 것이다. 이상, 본 발명의 전자 모듈에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 개량 또는 변경을 해도 되는 것은 물론이다.
실시예 1
이하, 본 발명의 전자 모듈에 대하여, 보다 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 이하에 나타내는 실시예 1 의 전자 모듈과, 비교예 1 의 종래의 전자 모듈을 제조하고, 수증기 투과율을 측정하여, 수분 투과율을 평가하였다. 그 결과를 도 4 에 나타낸다.
(실시예 1)
실시예 1 은, 전자 디바이스로서, 도 2 에 나타내는 CIGS 태양 전지 서브 모듈을 갖는 도 1(a), 도 1(b) 에 나타내는 구성의 전자 모듈 (10) 이다.
실시예 1 에 있어서는, 가요성 기판 (20) 에는, Al (40 ㎛ 두께)/SUS (70 ㎛ 두께)/Al (40 ㎛ 두께) 의 클래드재의 표면에, 절연층 (44) 으로서, 두께 10 ㎛ 의 양극 산화막이 형성된 것을 사용하였다. 또한, 가요성 기판의 크기는 30 ㎝ × 30 ㎝ 이다.
양극 산화막의 표면 상에, 알칼리 공급층 (60) 으로서, 규산나트륨 (Na2O·nSiO2·xH2O n = 3 ∼ 3.3), 리튬실리케이트, 및 붕산 (H3BO3) 의 혼합액을 소성하고, Na 를 함유하는 유리층을 두께 200 ㎚ 로 형성하였다.
하부 전극 (52) 으로서, 두께가 200 ㎚ 인 Mo 막을, 스퍼터법을 이용하여 형성하였다. 그리고, 도 2 에 나타내는 태양 전지 셀 (50) 과 같이, 하부 전극 (52) (Mo 막) 상에, CIGS 의 반도체 화합물로 이루어지는 광전 변환층 (54), 버퍼층 (56) 및 상부 전극 (58) 을 적층하여 태양 전지 셀 (50) 을 제조하였다.
도 1(b) 에 나타내는 가요성 기판 (20) 의 주연부 (23), 즉, 기판 외주로부터 10 ∼ 20 ㎜ 범위는, 광전 변환층 (54) 까지 스크라이브에 의해 제거하고, Mo 막 (하부 전극 (52)) 을 노출시키고 있다.
주연부 (23) 에 1 ㎝ 이상의 폭으로 폴리이소부틸렌을 주재료로 하는 주연 시일재 (14) 를 배치하고, 주연 시일재 (14) 의 내측의 광전 변환층이 있는 부분은, 충전재 (16) 로서 EVA 수지를 배치하였다. 이것들 위에, 수증기 배리어 필름 (18) 을, 수증기 배리어층 (26) 을 광의 입사면측으로 하여 배치하였다. 수증기 배리어 필름 (18) 은, 전자 디바이스 (12) 측으로부터, 두께 100 ㎛ 의 PET 제의 지지체 (24), 유기층 및 SiN 의 무기층 (수증기 배리어층 (26)) 으로 이루어지는 것이다. 또한, SiN 의 무기층은 계면 부근이 산화되어 있어도 된다.
이와 같이 각 부재를 적층한 상태에서, 진공 라미네이터를 사용하여, 온도 140 ℃, 시간 20 분의 진공 라미네이트 공정으로 각 부재를 첩합하여 봉지하고, 수증기 봉지 구조를 제조하여, 전자 모듈 (10) 을 얻었다.
(비교예 1)
비교예 1 은, 전자 디바이스로서, 도 2 에 나타내는 CIGS 태양 전지 서브 모듈을 갖는 도 6 에 나타내는 구성의 전자 모듈 (100) 이다.
비교예 1 은, 실시예 1 에 비하여, 백시트 (110) 가 형성되어 있고, 전자 디바이스 (102) 전체가 충전재 (16) 내에 있는 점이 상이하고, 그 이외의 구성은, 실시예 1 과 동일한 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
비교예 1 에서는, 전자 디바이스 (102) 의 표면측에, 수증기 배리어 필름 (108) 을 배치하고, 이면측에 백시트 (110) 를 배치하였다.
백시트 (110) 는 전자 디바이스 (102) 측으로부터, 두께가 250 ㎛ 인 PET 필름에, 50 ㎛ 두께의 스테인리스판 (SUS 판) 및 백색 코트층이 적층된 것이다.
수증기 배리어 필름은, 실시예 1 과 동일한 구성이다. 이 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
비교예 1 은, 백시트 (110) 의 주연부에 폴리이소부틸렌을 주재료로 하는 주연 시일재 (106) 를 배치하고, 이 주연 시일재 (106) 로 둘러싸인 백시트 (110) 상에 충전재 (104) 로서 EVA 수지를 배치하고, 그 위에 전자 디바이스 (102) 를 배치하고, 추가로 전자 디바이스 (102) 상에 EVA 수지를 배치한다. 그리고, EVA 수지를 덮도록 하여 수증기 배리어 필름 (108) 을, 지지체 (108a) 를 주연 시일재 (106) 를 향하여 배치한다.
이와 같이 각 부재를 적층한 상태에서, 진공 라미네이터를 사용하여, 온도 140 ℃, 시간 20 분의 진공 라미네이트 공정으로 각 부재를 첩합하여 봉지하고, 전자 모듈 (100) 을 얻었다.
또한, 주연 시일재 (106) 는, 수증기 배리어 필름 (108) 의 지지체 (108a) 와 백시트 (110) 에 인접하고, 전자 디바이스 (102) 에는 접하지 않았다.
실시예 1 및 비교예 1 에 대해, 수증기 배리어 필름의 지지체의 두께를 200 ㎛, 100 ㎛, 50 ㎛, 30 ㎛ 로 바꾸어, 각 두께에서의 수증기 투과율을 측정하였다.
수증기 투과율에 대해서는, 이하와 같이 하여 측정하였다. 먼저, 봉지 공정 전에 Ca 를 성막한 기판을 CIGS 태양 전지 서브 모듈 상에 배치한 후, 봉지를 실시한다. 그리고, 온도 40 ℃, 상대 습도 90 ％ 의 분위기에서, G.NISATO, P.C.P.BOUTEN, P.J.SLIKKERVEER 등 SID Conference Record of the International Display Research Conference 1435-1438 페이지 (이하, 문헌 A 라고 한다) 에 기재된 방법을 이용하여 수증기 투과율을 측정하였다.
도 4 에 나타내는 A1 은, 본 발명의 전자 모듈의 구성으로, 수증기 배리어 필름의 지지체의 두께를 바꾸었을 때의 수증기 투과율 (WVTR) 의 변화를 나타낸다. 또, A2 는, 종래의 모듈의 구성으로, 수증기 배리어 필름의 지지체의 두께를 바꾸었을 때의 수증기 투과율 (WVTR) 의 변화를 나타낸다. 또한, 직선 B 는, 전자 모듈에 요구되는 수증기 투과율 (WVTR) 의 필요 성능을 나타낸다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 종래의 전자 모듈 (100) 에서는, 지지체의 두께를 바꾸어도 수증기 배리어 필름의 필요 성능을 만족하지 않는다. 이에 대하여, 본 발명의 구성에서는, 백시트를 사용한 종래의 전자 모듈 (100) 에서는 도달할 수 없는 수증기 진입 억제능을 실현할 수 있다. 또한, 실시예 1 의 전자 모듈 (본 발명의 모듈) 에서는, 250 ㎛ 이하이면, 지지체의 두께가 얇은 것이, 수증기 투과율이 향상된다.
실시예 2
본 실시예에 있어서는, 주연 시일재의 확산 계수의 효과에 대해 확인하였다.
본 실시예에서는, 도 5(a) 에 나타내는 5 ㎝ × 5 ㎝ 의 유리판 (70) 을 사용한다. 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 유리판 (70) 의 주연부 (72) 에 1 ㎝ 폭의 주연 시일재 (74) 를 배치하고, 주연 시일재 (74) 로 둘러싸인 유리판 (70) 의 면 (76) 에, Ca 증착판 (78) 을 배치한다. 그리고, 도 5(a) 에 나타내는 유리판 (70) 을, Ca 증착판 (78) 을 덮도록 하여 첩합하여, 시험체 (80) 를 준비한다.
시험체 (80) 를, 온도 85 ℃, 상대 습도 85 ％ 의 분위기로 이동시키고, 1000 h 유지한 후, Ca 증착판 (78) 의 Ca 가 퇴색되지 않으면 억제 효과 있음으로 하고, 퇴색이 보이면, 억제 효과 부족으로 하였다. 하기 표 1 에 있어서는, 억제 효과가 있는 것을 「Good」으로 하고, 억제 효과가 없는 것을 「NG」로 하였다.
주연 시일재 (74) 의 재료로서, 하기 표 1 에 나타내는 폴리이소부틸렌 (PIB), 아이오노머, TPU (열가소성 엘라스토머), PVB (폴리비닐부티랄), 및 EVA (에틸렌비닐아세테이트) 에 대해 확산 계수의 효과를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 1 에 나타낸다.
Figure 112015029093362-pct00001
상기 표 1 에 나타내는 바와 같이, K (확산 계수의 2 배의 제곱근) 의 값이 0.1 이하이면, 주연 시일재로는 양호한 결과가 얻어졌다.
실시예 3
본 실시예에 있어서는, 이하에 나타내는 실험예 1 ∼ 4 의 전자 모듈을 제조하고, 수분 투과율을 10 회 평가하고, 그 중에서 몇 회 수분 억제 효과가 얻어졌는지를 확인하여, 수분 진입 억제를 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2 에 나타낸다.
수증기 투과율에 대해서는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 봉지 전에 Ca 를 성막한 기판을 태양 전지 서브 모듈 상에 배치하고, 상기 문헌 A 에 기재된 방법을 이용하여, 온도 40 ℃, 상대 습도 90 ％ 의 분위기에서 측정하였다. 이 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
(실험예 1)
실험예 1 은, 제 1 실시예의 실시예 1 의 전자 모듈을 사용한 것이다. 이 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
(실험예 2)
실험예 2 는, 도 3 에 나타내는 전자 모듈 (10a) 과 동일한 구성으로, 실험예 1 에 비하여, 수증기 배리어 필름 (18) 의 표면 (18a) (수증기 배리어층 (26) 의 표면) 에, 수지층 (29) 을 통해 폴리카보네이트 수지제의 내충격 흡수층 (28) 을 형성하고, 전자 디바이스 (12) 의 하면 (12a) (가요성 기판 (20) 의 하면) 에 수지층 (29) 을 통해 폴리카보네이트 수지제의 내압층 (30) 이 형성된 것이다. 그 이외의 구성은 실험예 1 과 동일하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
(실험예 3)
실험예 3 은, 실시예 1 에 비해, 주연 시일재가 하부 전극 (Mo 막) 이 아니라, 그 위의 층인 광전 변환층 (CIGS 층) 인 점이 상이하고, 그 이외의 구성은 실험예 1 과 동일하다. 이 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
(실험예 4)
실험예 4 는, 실험예 2 에 비해, 주연 시일재가 하부 전극 (Mo 막) 이 아니라, 그 위의 층인 광전 변환층 (CIGS 층) 인 점이 상이하고, 그 이외의 구성은 실험예 2 와 동일하다. 이 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
Figure 112015029351314-pct00009
상기 표 2 에 나타내는 바와 같이, 실험예 1 및 실험예 2 는, 주연 시일재가 하부 전극 (Mo 막) 상에 형성되어 있고, 테스트 횟수 중, 모두에서 수분 억제 효과가 얻어졌다.
실험예 2 는, 폴리카보네이트 수지제의 내충격 흡수층 (28) 및 내압층 (30) 이 형성된 것이다. 이 폴리카보네이트 수지는, 선팽창 계수가 기재의 10 ppm/K 에 대해 60 ppm/K 의 6 배로 커서, 내부 변형이 크게 가해진다. 그러나, 본 발명의 구성에서는, 상기 서술한 바와 같이, 테스트 횟수 중, 모두에서 수분 억제 효과가 얻어진다.
실험예 3 은, 주연 시일재가 광전 변환층 (CIGS 층) 상에 형성된 것으로, 수분 억제 효과 달성 횟수가 실험예 1, 2 보다 적어졌다. 이 원인을 조사한 결과, 광전 변환층 (CIGS 층) 과 하부 전극 (Mo 막) 사이에서 박리되어 있는 것이 있고, 그 박리 계면으로부터, 수분이 진입한 것인 것이 판명되었다.
실험예 4 는, 주연 시일재가 광전 변환층 (CIGS 층) 상에 형성되고, 또한 폴리카보네이트층이 형성된 것이다. 실험예 4 는, 수분 억제 효과 달성 횟수가 실험예 3 보다 적다. 이것은, 상기 서술한 바와 같이 폴리카보네이트 수지에 의해 내부 변형이 크게 가해져, 광전 변환층 (CIGS 층) 과 하부 전극 (Mo 막) 사이에서 박리된 것이 많았기 때문이다.
10, 100 : 전자 모듈
12 : 전자 디바이스
14 : 주연 시일재
16 : 충전재
18 : 수증기 배리어 필름
20 : 가요성 기판
22 : 전자 소자
24 : 지지체
26 : 수증기 배리어층
28 : 내충격 흡수층
30 : 내압층

Claims (9)

  1. 적어도, 수증기를 투과하지 않는 가요성 기판 상에 전자 소자가 형성된 전자 디바이스와,
    상기 전자 디바이스의 상기 가요성 기판의 주연에 형성된 주연 시일재와,
    상기 주연 시일재에 둘러싸인 영역을 막도록 형성된 수증기 배리어 필름을 갖고,
    상기 주연 시일재는, 상기 주연 시일재의 확산 계수의 2 배의 제곱근을 K 로 할 때, K = 0.1 ㎝/√(hour) 이하이고,
    상기 수증기 배리어 필름은, 투명 수지로 이루어지는 지지체 상에 적어도 1 층 이상의 무기층이 형성된 것이며, 상기 지지체가 상기 주연 시일재측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주연 시일재에 둘러싸인 영역은 충전재로 충전되어 있는, 전자 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수증기 배리어 필름은, 상기 지지체의 두께가 250 ㎛ 이하인, 전자 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수증기 배리어 필름은, 상기 지지체의 두께가 250 ㎛ 이하인, 전자 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 주연 시일재는, 수증기 투과율이 2.0 g/㎡/day 이하인, 전자 모듈.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 주연 시일재는, 수증기 투과율이 2.0 g/㎡/day 이하인, 전자 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 주연 시일재는, 폴리이소부틸렌을 함유하는 것인, 전자 모듈.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스의 상기 가요성 기판은, 1 층 이상의 금속층과 상기 금속층 상에 형성된 절연층을 구비하고, 상기 절연층 상에 하부 전극과 CIGS 막이 적층된 전자 소자가 형성되어 있고,
    상기 주연 시일재는, 상기 절연층 상 또는 상기 하부 전극 상에 접하여 형성되어 있는, 전자 모듈.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수증기 배리어 필름 상에 내충격 흡수층이 형성되고, 상기 가요성 기판의 하면에 내압층이 형성되어 있고,
    상기 내충격 흡수층 및 상기 내압층은, 폴리카보네이트 수지로 구성되어 있는, 전자 모듈.
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