KR20220047819A - 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법, 및 이러한 유형의 접촉을 갖는 광전자 부품 - Google Patents
적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법, 및 이러한 유형의 접촉을 갖는 광전자 부품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 방법으로서, a) 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)을 제공하는 단계로, 광전자 부품(10)은 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)를 구비하는 것인 단계, b) 적어도 하나의 보호층(7)에 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 개구(8)를 형성하는 단계로, 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이며, 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)는 적어도 부분적으로 노출되고, 그에 따라 적어도 하나의 부스바(1)는 손상되지 않는 것인 단계, c) 적어도 하나의 보호층(7)의 적어도 하나의 개구(8) 내로 저융점 땜납을 도입하고, 적어도 하나의 부스바(1)의 반대편에 있는 적어도 하나의 개구(8)의 측에서 유연성 전기 전도성 요소(2)를 정렬 및 고정하는 단계, 및 d) 균일한 입열을 갖는 유도 납땜에 의해, 적어도 하나의 개구(8) 내에 전기 전도성 연결 요소(11)를 형성하는 단계로, 그에 따라 전기 전도성 요소(2) 및 적어도 하나의 부스바(1)는 적어도 하나의 연결 요소(11)를 통해 전기 전도성 접촉되는 것인 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법, 및 이러한 유형의 접촉을 갖는 광전자 부품에 관한 것이다.
광전자 공학은 광학 분야와 반도체 전자공학 분야로 이루어진다. 이는 특히 전자 발생된 에너지가 발광으로 변환되는 것을 가능하게 하거나 발광을 에너지로 변환하는 시스템 및 방법을 포함한다. 광전자 부품, 특히 유기 광전 소자(OPV) 및 유기 발광 다이오드(OLED)는 전기 에너지를 발생시키거나 전기 에너지를 발광으로 변환하고, 이는 적용의 목적으로 이후 광전 소자 밖으로 인출되거나 안으로 인입되어야 한다. 이는 유연성 광전 소자의 요건을 충족시켜야 하는 이른바 부스바를 필요로 한다. 부스바는, 변환된 에너지가 집중되어 전류의 형태로 전달되는 광전자 부품 내의 지점을 구성한다. 광전 소자의 분야에는, 광전 소자의 전방측 또는 후방측에 적용되는 부스바가 공지되어 있다. 부스바의 단면의 치수는 전달될 전류 강도에 따라 좌우된다. 그러나, 외부 영향으로부터의 보호를 위해, 특히 광전 소자를 환경의 영향, 예를 들어 습기 또는 산소 확산으로부터 및 기계적으로 보호하기 위해, 광전 소자는 일반적으로 보호층을 구비하거나 보호층으로 봉지된다. 부스바는 보호층 아래에 배치된다. 보호층을 통해 광전 소자로부터 발생된 전기 에너지를 인출하기 위해, 보호층 내에 놓인 부스바가 보호층을 통해 전기 전도성 접촉되어야 한다.
WO2009/13468A1에는, 광전자 부품의 접촉 방법으로서, 접촉이 드릴링 또는 밀링에 의해 수행되는, 방법이 개시되어 있다. 이 경우, 광전자 부품의 완전한 적층 후에, 적층층의 특정 영역이 완전히 천공되거나 제거되고, 노출된 접촉 영역이 외부에서 태핑될 수 있는 연결 요소에 의해 접촉된다.
DE102007052972A1에는, 레이저 빔을 사용하여 고분자 담체, 예를 들어 태양 전지 상에 금속 박층을 연결하는 방법으로서, 고분자층을 개방하고 이어서 금속 박층을 리벳팅하여 금속 박층을 연결하는, 방법이 개시되어 있다. 상기 방법에서, 레이저는 고분자 담체막에 개구를 도입하고 금속 박층을 리벳팅하기 위한 인가된 레이저 에너지의 시간적 제어 및 가변 에너지로 사용된다.
JP2015154049A에는, 유연성 박막 태양 전지로서, 연결 요소, 및 연결 요소에 연결되는 연결 접속부를 구비한, 태양 전지의 전방측 및 태양 전지의 후방측에 보호층을 구비한, 태양 전지가 개시되어 있다. 연결 접속부는 전류를 인출할 목적으로 태양 전지의 측면 상에 배치되는 연결 단자에 연결되고, 연결 단자는 태양 전지의 층 두께에 비해 작은 두께를 갖는다.
US20110308562A1에는, 보호층을 구비한 광전 소자를 위한 정션 박스로서, 정션 박스는 보호층을 관통하도록 구성되는 접점들을 구비하고, 그로 인해 보호층을 구비한 광전 소자와의 전기 전도성 접촉을 형성하는, 정션 박스가 개시되어 있다.
그러나, 선행 기술은 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 공지된 방법들이 보호층의 기능에 악영향을 미치고/미치거나 기저의 요소를 적어도 부분적으로 손상시킨다는 단점을 갖는다. 게다가, 공지된 방법들은 특히 광전 소자를 제조하는 롤투롤(roll-to-roll) 방식에 적합하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은, 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법으로서, 언급된 단점이 발생하지 않고, 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품의 특히 간단하고 신뢰할 만한 접촉이 특히 롤투롤 방식으로 제공되며, 특히 적어도 하나의 보호층 및/또는 그 아래에 배치되는 요소의 기능이 악영향을 받지 않는, 특히 손상되지 않는, 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적은 독립항들의 주제에 의해 달성된다. 유리한 구성들은 종속항들에서 명확해진다.
상기 목적은 특히 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품, 특히 유연성 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법의 제공에 의해 달성된다. 방법은
a) 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 제공하는 단계로, 광전자 부품은 적어도 하나의 보호층 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바를 구비하는 것인 단계,
b) 적어도 하나의 보호층에 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 개구를 형성하는 단계로, 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이며, 적어도 하나의 보호층 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바는 부분적으로 노출되고, 그에 따라 적어도 하나의 부스바는 손상되지 않는 것인 단계,
c) 적어도 하나의 보호층의 적어도 하나의 개구 내로 저융점 땜납(low-melting solder)을 도입하고, 적어도 하나의 부스바의 반대편에 있는 적어도 하나의 개구의 측에서 유연성 전기 전도성 요소를 정렬 및 고정하는 단계, 및
d) 균일한 입열을 갖는 유도 납땜에 의해, 적어도 하나의 개구 내에 적어도 하나의 전기 전도성 연결 요소를 형성하는 단계로, 그에 따라 전기 전도성 요소 및 적어도 하나의 부스바는 적어도 하나의 연결 요소를 통해 전기 전도성 접촉되는 것인 단계를 포함한다.
하나의 바람직한 구현예에서, d) 단계 후에, 전기 전도성 요소는 적어도 국부적으로 외부에서 절연층으로 코팅된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 개구는 부스바와 전기 전도성 요소의 전기 전도성 접촉이 가능해지도록 레이저 어블레이션에 의해 보호층에 형성된다.
하나의 바람직한 구현예에서, b) 단계에서 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 개구를 형성하기 위해, 파라미터들, 바람직하게는 적어도 하나의 레이저 빔의 에너지 밀도, 펄스 지속시간, 펄스 형상, 펄스 주파수, 및/또는 파장이 적어도 하나의 보호층의 재료 및 층 두께에 따라 조정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연속 레이저가 사용된다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 펄스 레이저가 사용된다. 하나의 바람직한 구현예에서, b) 단계의 레이저의 펄스 지속시간은 60 ㎲ 미만, 바람직하게는 40 ㎲ 미만, 바람직하게는 20 ㎲ 미만, 바람직하게는 10 ㎲ 미만, 바람직하게는 8 ㎲ 미만, 바람직하게는 6 ㎲ 미만, 또는 바람직하게는 4 ㎲ 미만이다.
하나의 바람직한 구현예에서, b) 단계의 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛, 바람직하게는 9 ㎛ 내지 12 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 12 ㎛, 바람직하게는 11 ㎛ 내지 12 ㎛, 바람직하게는 8 ㎛ 내지 11 ㎛, 바람직하게는 8 ㎛ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 8 ㎛ 내지 9 ㎛, 바람직하게는 9 ㎛ 내지 11 ㎛, 바람직하게는 9 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 바람직하게는 10 ㎛ 내지 11 ㎛이다.
하나의 바람직한 구현예에서, d) 단계에서 유도 납땜에 의해 연결 요소를 형성하기 위해, 파라미터들은 형성될 연결 요소의 재료 및 치수에 따라 조정되고, 그에 따라 유도 납땜은 적어도 하나의 부스바 및 전기 전도성 요소를 전기 전도성 접촉시키기 위한 연결 요소의 형성을 보장하며, 그 과정 중에 적어도 하나의 부스바 및 층 시스템을 손상시키지 않는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 증발된 재료는 b) 단계의 레이저 어블레이션 중에 및/또는 d) 단계의 유도 납땜 중에 흡입에 의해 추출된다.
하나의 바람직한 구현예에서, b) 단계의 레이저 어블레이션의 경우 적어도 하나의 레이저 빔의 에너지 밀도가 적어도 하나의 보호층의 제거 깊이에 따라 어블레이션 중에 조정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, b) 단계의 레이저 어블레이션의 사이클 시간은 4초 미만, 바람직하게는 2초 미만이고/이거나, d) 단계의 유도 납땜의 사이클 시간은 10초 미만, 바람직하게는 4초 미만이다.
하나의 바람직한 구현예에서, b) 단계에서, 적어도 하나의 개구는 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품, 바람직하게는 태양 전지의 측에서 적어도 하나의 보호층에 도입된다.
이른바 부스바는 특히, 전기 에너지의 중앙 분배기로서 전기적 접촉을 위해, 바람직하게는 적어도 하나의 전극 및/또는 상대 전극과의 유입 및 배출 라인에 전기 전도성 연결되는 장치를 의미하는 것으로 이해된다. 부스바는 특히 리본, 스트립, 플레이트, 또는 금속층으로서 평면 방식으로 구현된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 40 ㎛의 층 두께를 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 적어도 하나의 레이저 빔의 높은 파장 반사율 및/또는 낮은 열흡수율을 가지고, 그에 따라 적어도 하나의 부스바는 b) 단계의 레이저 어블레이션 중에 약간만 가열된다.
광전자 부품은 특히 광전 소자를 의미하는 것으로 이해된다.
광전 소자는 특히 광전지, 특히 태양 전지를 의미하는 것으로 이해된다. 광전 소자는 바람직하게는 직렬 또는 병렬로 상호연결될 수 있는 복수의 광전지로 구성된다. 복수의 광전지는 광전자 부품 내에서 다양한 방식으로 배치되고/되거나 상호연결될 수 있다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전자 부품, 특히 광전 소자는 적어도 하나의 전극, 상대 전극, 및 적어도 하나의 광활성층을 구비한 층 시스템을 포함하고, 층 시스템은 2개의 전극 사이에 배치되며, 적어도 하나의 부스바는 전극 및/또는 상대 전극에서 적어도 부분적으로 전기 전도성 접촉된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전극, 층 시스템, 및 상대 전극은 레이저-구조화되고, 그에 따라 전극 및/또는 상대 전극은 각각의 경우 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품의 측으로부터 또는 각각의 경우 의도된 대로 태양에 대향하는 상기 광전자 부품의 측으로부터 적어도 하나의 부스바와 전기 전도성 접촉할 수 있다. 이는 특히 적어도 하나의 부스바를 통한 광전자 부품의 일 평면, 특히 층 시스템의 범위와 평행한 평면 상에서의 상이한 전위들의 전기 전도성 접촉을 가능하게 한다. 하나의 바람직한 구현예에서, 2개의 부스바가 전극 및/또는 상대 전극에 배치되고, 제1 부스바는 제1 전위에 할당되며, 제2 부스바는 제2 전위에 할당된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전자 부품은 유연성 광전자 부품이다. 하나의 바람직한 구현예에서, 유연성 광전자 부품은 유연성 광전 소자, 특히 유연성 유기 광전 소자이다.
유연성 광전자 부품은 특히, 특정 영역에서 절곡될 수 있고/있거나 신장될 수 있는 광전자 부품을 의미하는 것으로 이해된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전 소자는 적어도 하나의 광활성층을 구비한 전지, 특히 CIS, CIGS, GaAs, 또는 Si 전지, 페로브스카이트 전지 또는 유기 광전 소자(OPV), 이른바 유기 태양 전지를 포함한다. 유기 광전 소자는 특히 적어도 하나의 유기 광활성층을 구비한 광전 소자, 특히 고분자 유기 광전 소자 또는 소분자에 기반하는 유기 광전 소자를 의미하는 것으로 이해된다. 고분자가 증발될 수 없고 그에 따라 단지 용액으로부터 적용될 수 있다는 점에 의해 구별되는 반면, 소분자는 대개 증발될 수 있고 고분자처럼 용액으로서 적용될 수 있지만, 증발 기술, 특히 진공 증발에 의해서도 적용될 수 있다. 특히 바람직하게는, 광전 소자는 소분자에 기반하는 유연성 유기 광전 소자이다.
하나의 바람직한 구현예에서, 층 시스템의 광활성층은 진공 증발될 수 있는 소분자를 포함한다. 하나의 바람직한 구현예에서, 층 시스템의 적어도 광활성층은 진공 기상 증착에 의해 적용된다.
소분자는 특히, 표준 압력(주변 대기의 기압) 및 실온에서 고체 상태로 존재하는, 100 내지 2000 g/mol의 단분산 몰 질량을 갖는 비고분자 유기 분자를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 소분자는 광활성이며, 여기서 광활성은 광 입사시 분자의 충전 상태 및/또는 편광 상태가 변화됨을 의미하는 것으로 이해된다.
보호층은 특히 외부 영향, 특히 대기 산소 및/또는 습기의 있을 수 있는 통과를 방지하기 위한 장벽층, 기계적 내구성, 특히 스크래치 저항성을 증가시키기 위한 보호층, 및/또는 필터층, 바람직하게는 UV 필터를 갖는 층을 의미하는 것으로 이해된다.
보호층 아래에 배치되는 요소는 특히, 보호층에 의해 외부 영향으로부터 보호되도록 보호층에 배치되는 요소를 의미하는 것으로 이해된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전자 부품은 광전자 부품의 전방측에 적어도 하나의 보호층을 구비하며 후방측에 적어도 하나의 보호층을 구비한다. 하나의 바람직한 구현예에서, 전방측의 적어도 하나의 보호층 중 적어도 하나는 후방측의 적어도 하나의 보호층 중 하나에 접착 결합된다.
광전자 부품의 전방측은 특히 의도된 대로 태양에 대향하는 광전자 부품의 측을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 광전자 부품의 후방측은 특히 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품의 측을 의미하는 것으로 이해된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전자 부품은 광전자 부품을 확산-기밀식으로 둘러싸는, 즉 밀봉하는 적어도 하나의 보호층으로 구성되는 봉지부(encapsulation)를 구비한다. 하나의 바람직한 구현예에서, 봉지부는 고분자 봉지부이다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전자 부품은 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 측으로부터 전기 전도성 요소와 전기 전도성 접촉된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 적어도 하나의 보호층 상에 직접 배치된다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 적어도 하나의 보호층 상에 적용되는 전기 전도성 연결층 상에 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 교차-연결기로 구현된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층과 전기 전도성 요소 사이에는, 기능층, 바람직하게는 색상층, 필터층, 및/또는 접착층이 적어도 부분적으로 배치된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 기능층은 롤투롤 방식에 의해 적어도 하나의 보호층에 적용된다.
하나의 바람직한 구현예에서, c) 및/또는 d) 단계에서, 유연성 전기 전도성 요소는 적어도 하나의 부스바의 반대편에 있는 적어도 하나의 개구의 측에서 고정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, c) 단계에서, 유연성 전기 전도성 요소는 고정 테이프, 바람직하게는 접착 테이프에 의해 적어도 하나의 부스바의 반대편에 있는 적어도 하나의 개구의 측에서 고정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, c) 및/또는 d) 단계에서, 전기 전도성 요소는 압력의 적용에 의해 적어도 하나의 부스바의 반대편에 있는 적어도 하나의 개구의 측에서 고정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연결 재료, 특히 접착제가 적어도 하나의 부스바와 적어도 하나의 보호층 사이에 적용되고, 바람직하게는 적어도 하나의 보호층 및 적어도 하나의 부스바는 포지티브 잠금 방식으로 연결된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 연결 재료는 적어도 실질적으로 가시광을 투과시킨다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전자 부품은 하나가 다른 하나의 위에 배치되는 2개의 보호층, 바람직하게는 서로의 위에 배치되는 3개의 보호층, 또는 바람직하게는 서로의 위에 배치되는 4개의 보호층을 구비한다. 하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 연결 재료, 특히 접착제가 보호층들 사이에 배치되고, 적어도 하나의 연결 재료의 유형은 개별 보호층들 간에 상이할 수 있다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층은 바람직하게는 래커 또는 고분자로 구성되는 막 또는 코팅으로 구현된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층은 광전자 부품의 적어도 하나의 전방측 막 및 적어도 하나의 후방측 막으로 구현된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층은 봉지부로 구현된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 적어도 하나의 보호층에 의해 덮이고, 그에 따라 적어도 하나의 부스바는 보호층을 넘어서 연장되지 않으므로, 적어도 하나의 보호층 외부에서 케이블을 통해 전기적으로 접촉될 수 없다.
본 발명과 관련하여, 균일한 입열은, 특히 납땜 위치에서 가능한 한 균등한 온도 분포를 달성하기 위해, 특히 유도 납땜 중에 사방에서 균일하게 가열되는 납땜 위치를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명과 관련하여, 저융점 땜납은 특히 광전자 부품의 적어도 전극 및 층 시스템이 손상되지 않는 특정 온도 아래에서 용융되는 땜납을 의미하는 것으로 이해된다; 바람직하게는, 저융점 땜납은 융제(flux) 없이 납땜된다.
적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 본 발명에 따른 방법은 선행 기술에 비해 이점을 갖는다. 유리하게는, 광전자 부품의 간단하고 신뢰할 만한 전기 전도성 접촉이 보장된다. 유리하게는, 층 시스템 및/또는 전극의 손상이 방지된다. 유리하게는, 입열이 시간적으로 및 열적으로 제한되어, 인접한 층 시스템의 손상이 방지된다. 유리하게는, 부스바, 특히 금속 박층으로 구현되는 부스바, 및 전극 및/또는 상대 전극과 적어도 하나의 부스바 사이에 배치되는 전기 전도성 연결 재료가 손상되지 않는다. 유리하게는, 적어도 하나의 보호층의 확산 기밀성이 감소되지 않는다. 유리하게는, 방법은 특히 비용효율적이다. 유리하게는, 방법은 롤투롤 방식으로 수행될 수 있다. 유리하게는, 적어도 하나의 부스바와 전기 전도성 요소 사이의 기계적 응력, 및 그에 따른 균열 사례가 균일한 비접촉 입열로 인해 방지된다. 유리하게는, 케이블이 정션 박스에 적어도 하나의 부스바를 전기 전도성 접촉시키기 위해 요구되지 않는다. 유리하게는, 복수의 부스바, 특히 복수의 연결 요소가 전기 전도성 접촉을 통해 연결될 수 있다. 유리하게는, 하나의 정션 박스만이 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키기 위해 요구된다. 유리하게는, 정밀한 반복 정확도 및 짧은 사이클 시간을 갖는 높은 자동화가 가능하다. 유리하게는, 정션 박스가 광전자 부품의 상이한 영역들에서 용이하게 통합될 수 있다. 유리하게는, 정션 박스의 통합의 경우 잠재적인 약점의 개수가 감소된다. 유리하게는, 이와 같은 접촉을 갖는 광전 소자는 포지티브 잠금 방식으로 표면에 고정될 수 있다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, d) 단계 후에, 적어도 하나의 전기 전도성 요소가 정션 박스에 전기 전도성 연결되고, 정션 박스가 광전자 부품 상에, 바람직하게는 광전자 부품의 코너로부터 소정의 거리에 있는 영역 상에 배치되는 것이 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 광전자 부품의 표면 상에 직접 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 광전자 부품의 봉지부 및/또는 적어도 하나의 보호층의 에지에 배치된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 광전자 부품의 표면에 접착 결합된다.
정션 박스는 특히 전기 회로에 광전자 부품을 연결하기 위한 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 정션 박스는 특히 전기 회로에 광전자 부품의 적어도 하나의 보호층 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바를 전기 전도성 연결하는 역할을 한다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 층 시스템이 없는, 특히 광활성층이 없는 광전자 부품의 영역 상에 배치된다. 그 결과, 광활성층의 열화 과정이 방지된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, b) 단계의 적어도 하나의 레이저 빔의 레이저 매질이 CO2인 것이 제공된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, c) 단계에서, 땜납 프리폼이 적어도 하나의 개구 내로 도입되는 것이 제공된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 땜납 프리폼은 저융점 땜납으로 형성된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 적어도 하나의 개구가 0.1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 1 내지 30 ㎟의 단면적을 가지고, 바람직하게는 연결 요소와 적어도 하나의 부스바 및/또는 전기 전도성 요소의 접촉 면적이 연결 요소에 대향하는 부스바의 면적보다 작은 것이 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 개구는 0.1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 0.1 내지 30 ㎟, 바람직하게는 1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 1 내지 30 ㎟, 바람직하게는 1 내지 10 ㎟, 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎟, 바람직하게는 20 내지 50 ㎟, 또는 바람직하게는 10 내지 30 ㎟의 단면적을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 개구는 원형으로 형성되지만, 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 개구는 상이한 다각형 또는 타원형, 특히 정사각형, 삼각형, 육각형, 또는 팔각형으로 형성될 수 있다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 개구는 10 ㎛ 내지 5 ㎜, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 5 ㎜, 1 ㎜ 내지 5 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 2 ㎜, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 1 ㎜, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 1 ㎜, 또는 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 직경을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연결 요소는 0.1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 0.1 내지 30 ㎟, 바람직하게는 1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 1 내지 30 ㎟, 바람직하게는 1 내지 10 ㎟, 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎟, 바람직하게는 20 내지 50 ㎟, 또는 바람직하게는 10 내지 30 ㎟의 단면적을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연결 요소는 원형으로 형성되지만, 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 개구는 상이한 다각형 또는 타원형, 특히 정사각형, 삼각형, 육각형, 또는 팔각형으로 형성될 수 있다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연결 요소는 10 ㎛ 내지 5 ㎜, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 5 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 5 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 2 ㎜, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 1 ㎜, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 1 ㎜, 또는 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 직경을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 개구의 단면적은 적어도 실질적으로 연결 요소의 단면적에 대응한다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 연결 요소를 형성하기 위한 저융점 땜납이 비스무트, 구리, 은, 및 주석, 및 이러한 원소들 중 하나 이상의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 제공된다. 하나의 특히 바람직한 구현예에서, 연결 요소를 형성하기 위한 저융점 땜납은 주석 및 비스무트 또는 이들의 합금, 바람직하게는 주석, 비스무트, 구리, 및 은으로 형성된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 저융점 땜납은 최대 5중량%, 바람직하게는 최대 2중량%의 양으로 다른 원소의 오염물질을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층은 막, 특히 광투과성 막으로 구현된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층은 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 또는 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 구현된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 적어도 하나의 연결 재료, 바람직하게는 접착제가 적어도 하나의 보호층과 적어도 하나의 부스바 사이에 배치되고, b) 단계에서, 적어도 하나의 개구가 적어도 하나의 보호층, 및 적어도 하나의 보호층 상에 배치되는 연결 재료에 형성되는 것이 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연결 재료는 포지티브 잠금 방식으로 적어도 하나의 보호층 및/또는 적어도 하나의 부스바에 연결된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 연결 재료는 적어도 실질적으로 광투과성 접착제이다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바와 전기 전도성 요소의 전기 전도성 접촉 및 전기 전도성 요소와 정션 박스의 전기 전도성 접촉은 케이블 없이 수행된다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소와 정션 박스의 전기 전도성 접촉은 적어도 하나의 케이블을 통해 수행된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층은 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 40 ㎛의 층 두께를 갖는다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 전기 전도성 요소가 플레이트 또는 스트립으로 구현되되, 플레이트 또는 스트립은 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 60 ㎛의 층 두께를 갖거나, 와이어로 구현되되, 와이어는 바람직하게는 0.1 ㎟ 내지 2 ㎟, 바람직하게는 0.5 ㎟ 내지 1 ㎟의 단면적을 가지는 것이 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 60 ㎛, 또는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 40 ㎛의 층 두께를 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 0.1 ㎟ 내지 2 ㎟, 바람직하게는 0.1 ㎟ 내지 1.5 ㎟, 바람직하게는 0.2 ㎟ 내지 1,5 ㎟, 바람직하게는 0.5 ㎟ 내지 1.5 ㎟, 바람직하게는 0.2 ㎟ 내지 1 ㎟, 또는 바람직하게는 0.5 ㎟ 내지 1 ㎟의 단면적을 갖는다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 적어도 하나의 부스바가 적어도 하나의 금속으로 구성되는 금속층, 또는 바람직하게는 구리 및 주석으로 구성되는, 이들의 합금으로 구현되고, 바람직하게는 적어도 하나의 부스바 및 전기 전도성 요소가 동일한 재료로 구현되는 것이 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 연결 요소에 점착 연결되고/되거나 전기 전도성 요소는 연결 요소에 점착 연결된다.
하나의 바람직한 구현예에서, d) 단계의 유도 납땜 후에, 밀봉 재료가 연결 요소를 갖는 개구 내에 및/또는 상에 적용되고, 그에 따라 연결 요소를 갖는 적어도 하나의 개구는 밀봉된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, d) 단계 후에, 적어도 하나의 전기 전도성 요소가 정션 박스에 전기 전도성 연결되고, 정션 박스가 광전자 부품 상에 배치되는 것이 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품의 전기 전도성 요소에 정션 박스를 전기 전도성 연결할 목적으로, d) 단계 후에, e) 단계에서는, 전기 전도성 요소가 d) 단계에서 획득된 상태로, 바람직하게는 의도된 대로 태양에 대향하는 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품의 측으로부터, 적어도 하나의 연결 개구가 적어도 하나의 보호층에 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해 형성되고, 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이며, 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 측에서 적어도 하나의 보호층 뒤에 배치되는 전기 전도성 요소는 적어도 부분적으로 노출되고, 그에 따라 전기 전도성 요소는 손상되지 않는다.
하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, e) 단계에서, 적어도 하나의 연결 개구는 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품, 바람직하게는 태양 전지의 측에서 전기 전도성 요소의 절연층에 도입된다.
관련 파라미터들을 갖는 e) 단계의 레이저 어블레이션의 실시는 실질적으로 b) 단계의 레이저 어블레이션의 실시에 대응한다.
하나의 바람직한 구현예에서, e) 단계에서 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 연결 개구를 형성할 목적으로, 파라미터들, 바림직하게는 적어도 하나의 레이저 빔의 에너지 밀도, 펄스 지속시간, 펄스 형상, 펄스 주파수, 및/또는 파장은 적어도 하나의 보호층의 재료 및 층 두께에 따라 조정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, e) 단계의 적어도 하나의 레이저 빔의 레이저 매질은 CO2이다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 연결 개구는 0.1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 1 내지 40 ㎟, 또는 바람직하게는 1 내지 30 ㎟의 단면적을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, f) 단계에서, 땜납이 e) 단계에서 형성된 적어도 하나의 보호층의 적어도 하나의 연결 개구 내로 도입되고, 정션 박스는 전기 전도성 요소의 반대편에 있는 적어도 하나의 연결 개구의 측에서 정렬 및 고정되며, g) 단계에서, 유도 납땜에 의해, 전기 전도성 연결 요소가 적어도 하나의 연결 개구 내에 형성되고, 그에 따라 전기 전도성 요소 및 정션 박스는 적어도 하나의 전기 전도성 연결 요소를 통해 전기 전도성 접촉된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 f) 단계 및/또는 g) 단계에서 전기 전도성 요소의 반대편에 있는 적어도 하나의 연결 개구의 측에서 고정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, e) 단계에서, 적어도 하나의 연결 개구는 의도된 대로 태양에 대향하는 광전자 부품, 바람직하게는 태양 전지의 측에서 적어도 하나의 보호층에 도입된다.
하나의 바람직한 구현예에서, g) 단계에서 유도 납땜에 의해 연결 요소를 형성할 목적으로, 파라미터들이 형성될 연결 요소의 재료 및 치수에 따라 조정된다.
하나의 바람직한 구현예에서, f) 단계에서, 땜납 프리폼이 적어도 하나의 개구 내로 도입된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 땜납 프리폼을 구비한다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 정션 박스, 특히 정션 박스의 연결 라인은 g) 단계의 연결 요소에 점착 연결된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연결 요소는 0.1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 1 내지 40 ㎟, 또는 바람직하게는 1 내지 30 ㎟의 단면적을 갖는다.
하나의 바람직한 구현예에서, 연결 요소를 형성하기 위한 땜납은 비스무트, 구리, 은, 및 주석, 및 이러한 원소들 중 하나 이상의 합금으로 이루어진 군에서 선택된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소 및 정션 박스는 연결 요소를 통해 직접 전기 전도성 접촉되고, 특히 추가 케이블이 전기 전도성 접촉의 목적으로 전기 전도성 요소와 정션 박스 사이에 배치되지 않는다.
하나의 바람직한 구현예에서, g) 단계의 유도 납땜 후에, 밀봉 재료가 연결 요소를 구비한 연결 개구 내에 및/또는 상에 적용되고/되거나 도입되고, 그에 따라 연결 요소를 갖는 적어도 하나의 연결 개구는 밀봉된다; 바람직하게는, 밀봉 재료는 실리콘 및/또는 수지이다.
하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 플러그 연결에 의해 전기 전도성 요소에 전기 전도성 연결된다. 그 결과, 정션 박스는 광전자 부품에, 특히 광전자 부품의 설치 위치에 특히 용이하게 가역적으로 설치될 수 있다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 다이오드를 구비한다.
유기 광전 소자, 특히 유기 태양 전지는, 바람직하게는 진공 기상 증착에 의해 적용되거나 용액으로부터 처리되는, 적어도 하나의 광활성층을 포함하는 일련의 박층들로 구성된다. 전기적 링크가 금속 층, 투명한 전도성 산화물, 및/또는 투명한 전도성 고분자에 의해 실시될 수 있다. 유기 층들의 진공 기상 증착은 특히 다층 태양 전지, 특히 탠덤 또는 3겹 전지의 제조시 유리하다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전 소자, 특히 유기 광전 소자는 적어도 하나의 전지로 구현된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 전지는 단일, 탠덤, 또는 다중 전지이다. 탠덤 및 다중 전지는 전극들 사이에서 하나가 다른 하나의 위에 배치되는 적어도 2개의 전지로 구성되고, 각각의 전지는 적어도 하나의 광활성층을 구비한다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전 소자의 복수의 전지는 서로 나란히 접점들을 갖는 스트립들로 배치되며 직렬로 상호연결된다. 바람직하게는, 이 경우, 각각의 전지는 자체 전극 및 상대 전극을 구비한다. 직렬 연결은 하나의 전지의 전극이 다음 전지의 상대 전극에 전기적으로 연결됨으로써 실시된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 광전자 부품은 외부 영향으로 인한 열화를 최소화하기 위해 추가로 장벽층을 구비하고/하거나 추가로 장벽층으로 봉지된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법이 롤투롤 방식으로 사용되는 것이 제공된다.
본 발명의 목적은 또한, 광전자 부품, 특히 유연성 광전자 부품으로서, 바람직하게는 본 발명에 따른, 특히 상기 설명된 예시적인 구현예들 중 하나에 따른 방법에 따라 제조되는, 적어도 하나의 보호층을 구비하며, 광전자 부품의 적어도 하나의 보호층 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바를 구비하는 광전자 부품의 제공에 의해 달성된다. 이 경우, 광전자 부품은 적어도 하나의 전기 전도성 접촉을 가지고, 적어도 하나의 전기 전도성 접촉은 전기 전도성 연결 요소에 의해 적어도 하나의 부스바와 유연성 전기 전도성 요소를 전기 전도성 접촉시키며, 광전자 부품은 바람직하게는 정션 박스에 연결된다. 이 경우, 특히 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법과 관련하여 이미 설명된 이점들이 광전자 부품에 대해 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 적어도 하나의 보호층 상에 직접 배치된다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 적어도 하나의 보호층 상에 적용되는 연결층 상에 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 전극 또는 상대 전극 상에 배치된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품, 특히 광전 소자의 측에 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 적어도 실질적으로 광전 소자의 음극 및 양극을 포함하는 두 극을 정션 지점으로 안내하는 층 시스템의 폭 또는 길이에 걸쳐 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 부스바는 전극 또는 상대 전극에 직접 적용된다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 층이 적어도 하나의 부스바와 전극 또는 상대 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 적어도 하나의 연결 재료, 바람직하게는 접착제가 적어도 하나의 보호층과 적어도 하나의 부스바 사이에 배치되고, 적어도 하나의 개구가 적어도 하나의 보호층, 및 적어도 하나의 보호층 상에 배치되는 연결 재료에 형성되는 것이 제공된다. 하나의 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 연결 재료는 적어도 하나의 보호층의 전체 범위에 걸쳐 배치된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 유연성 광전자 부품이 전극, 상대 전극, 및 적어도 하나의 광활성층을 갖는 층 시스템을 구비한 유연성 태양 전지이고, 층 시스템이 2개의 전극 사이에 배치되며, 적어도 하나의 부스바가 전극 및/또는 상대 전극에서 적어도 부분적으로 전기 전도성 접촉되는 것이 제공된다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 제1 부스바가 적어도 하나의 전극과 전기 전도성 접촉하며, 제2 부스바가 적어도 하나의 상대 전극과 전기 전도성 접촉하고, 제1 부스바가 제1 전기 전도성 요소로 이어지며, 제2 부스바가 제2 전기 전도성 요소로 이어지고, 바람직하게는 2개의 전기 전도성 요소가 정션 박스에 전기 전도성 연결되는 것이 제공된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 광전자 부품의 에지로부터 소정의 거리에 있는 영역 상에 배치된다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 광전자 부품의 봉지부 및/또는 적어도 하나의 보호층의 에지 상에 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 태양 전지의 전방측, 특히 태양 전지의 에지의 영역 상에 배치된다. 본 발명의 하나의 대안적인 구현예에서, 정션 박스는 태양 전지의 전방측, 특히 광전자 부품의 층 시스템으로부터 소정의 거리에 있는 영역 상에 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 의도된 대로 태양에 대향하는 태양 전지의 측에 배치된다. 하나의 대안적인 바람직한 구현예에서, 정션 박스는 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 태양 전지의 측에 배치된다.
하나의 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 요소는 적어도 2개의 부스바, 바람직하게는 상이한 전지들의 부스바를 전기 전도성 연결하며, 이들을 정션 박스로 안내한다.
본 발명의 하나의 개선에 따르면, 정션 박스가 태양에 대향하는 광전자 부품, 바람직하게는 태양 전지의 측에 배치되며, 전기 전도성 요소가 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품, 바람직하게는 태양 전지의 측에 배치되는 것이 제공된다.
본 발명은 도면을 참조하여 이하에 보다 상세히 설명된다.
도 1은 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법의 하나의 예시적인 구현예의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 2는 전기 전도성 접촉을 갖는 보호층을 구비한 광전자 부품의 하나의 예시적인 구현예의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3은 전기 전도성 접촉을 갖는 보호층을 구비한 광전자 부품의 두 예시적인 구현예의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 1은 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품을 전기 전도성 접촉시키는 방법의 하나의 예시적인 구현예의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 2는 전기 전도성 접촉을 갖는 보호층을 구비한 광전자 부품의 하나의 예시적인 구현예의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3은 전기 전도성 접촉을 갖는 보호층을 구비한 광전자 부품의 두 예시적인 구현예의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 1은 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 방법의 하나의 예시적인 구현예의 개략적인 흐름도를 도시한다. 광전자 부품(10), 특히 광전 소자는 적어도 하나의 전극(6), 상대 전극(5), 및 적어도 하나의 광활성층을 구비한 층 시스템(4)을 포함하고, 층 시스템(4)은 2개의 전극(5, 6) 사이에 배치되며, 적어도 하나의 부스바(1)가 전극(6) 및/또는 상대 전극(5)에서 적어도 부분적으로 전기 전도성 접촉된다.
적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10), 특히 유연성 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 방법은 하기 방법 단계들을 포함한다: a) 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)을 제공하는 단계로, 광전자 부품(10)은 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)를 구비하는 것인 단계, b) 적어도 하나의 보호층(7)에 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 개구(8)를 형성하는 단계로, 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이며, 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)는 부분적으로 노출되고, 그에 따라 적어도 하나의 부스바(1)는 손상되지 않는 것인 단계, c) 적어도 하나의 보호층(7)의 적어도 하나의 개구(8) 내로 저융점 땜납을 도입하고, 적어도 하나의 부스바(1)의 반대편에 있는 적어도 하나의 개구(8)의 측에서 유연성 전기 전도성 요소(2)를 정렬 및 고정하는 단계, 및 d) 균일한 입열을 갖는 유도 납땜에 의해, 적어도 하나의 개구(8) 내에 전기 전도성 연결 요소(11)를 형성하는 단계로, 그에 따라 전기 전도성 요소(2) 및 적어도 하나의 부스바(1)는 적어도 하나의 연결 요소(11)를 통해 전기 전도성 접촉되는 것인 단계.
그 결과, 간단하고 신뢰할 만한 전기 전도성 접촉이 보장된다. 게다가, 민감한 층 시스템 및/또는 전극의 손상이 방지된다. 유리하게는, 부스바, 특히 금속 박층으로 구현되는 부스바, 및 전극 및/또는 상대 전극과 적어도 하나의 부스바 사이에 배치되는 전기 전도성 연결 재료가 손상되지 않는다. 유리하게는, 입열이 시간적으로 및 열적으로 제한되어, 인접한 층 시스템의 손상이 방지된다. 유리하게는, 복수의 연결 요소, 특히 복수의 부스바가 전기 전도성 접촉을 통해 연결될 수 있다. 유리하게는, 방법은 롤투롤 방식으로 실시될 수 있다.
레이저 어블레이션의 파라미터들, 특히 적어도 하나의 레이저 빔의 에너지 밀도, 펄스 지속시간, 펄스 형상, 펄스 주파수, 및/또는 파장은 적어도 하나의 보호층(7)의 재료 및 층 두께에 따라 설정되고, 그에 따라 보호층(7)의 레이저 어블레이션은 적어도 하나의 부스바(1) 및 층 시스템(4)의 손상 없이 부스바를 노출시키는 보호층(7)의 제거를 보장한다.
유도 납땜의 파라미터들은 형성될 연결 요소(11)의 재료 및 치수에 따라 설정되고, 그에 따라 유도 납땜은 적어도 하나의 부스바(1)와 전기 전도성 요소(2)를 전기 전도성 접촉시키기 위한 연결 요소(11)의 형성을 보장하며, 그 과정 중에 적어도 하나의 부스바(1) 및 층 시스템(4)을 손상시키지 않는다.
본 발명의 일 구성에서, 전극(6), 상대 전극(5), 및 층 시스템(4)은 레이저-구조화되고, 그에 따라 전극(6) 및/또는 상대 전극(5)은 각각의 경우 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품(10)의 측으로부터 또는 각각의 경우 의도된 대로 태양에 대향하는 상기 광전자 부품의 측으로부터 적어도 하나의 부스바(1)와 전기 전도성 접촉할 수 있다. 이는 특히 적어도 하나의 부스바(1)를 통한 광전자 부품(10)의 일 평면, 특히 층 시스템(4)의 범위와 평행한 평면 상에서의 상이한 전위들의 전기 전도성 접촉을 가능하게 한다. 본 발명의 일 구성에서, 2개의 부스바(1)가 전극(6) 및/또는 상대 전극(5)에 배치된다.
본 발명의 일 구성에서, d) 단계 후에, 적어도 하나의 전기 전도성 요소(2)는 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결되고, 정션 박스(3)는 광전자 부품(10) 상에, 바람직하게는 광전자 부품(10)의 코너로부터 소정의 거리에 있는 영역 상에 배치된다.
본 발명의 다른 구성에서, b) 단계의 적어도 하나의 레이저 빔의 레이저 매질은 CO2이다.
본 발명의 또 다른 구성에서, c) 단계에서, 땜납 프리폼이 적어도 하나의 개구(8) 내로 도입된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 적어도 하나의 개구(8)는 0.1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 1 내지 30 ㎟의 단면적을 가지고, 바람직하게는 연결 요소(11)와 적어도 하나의 부스바(1) 및/또는 전기 전도성 요소(2)의 접촉 면적은 연결 요소(11)에 대향하는 적어도 하나의 부스바(1)의 면적보다 작다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 적어도 하나의 개구의 단면적은 연결 요소의 단면적에 대응한다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 연결 요소(11)를 형성하기 위한 저융점 땜납은 비스무트, 구리, 은, 및 주석, 및 이러한 원소들 중 하나 이상의 합금으로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 적어도 하나의 연결 재료(9), 바람직하게는 접착제가 적어도 하나의 보호층(7)과 적어도 하나의 부스바(1) 사이에 배치되고, b) 단계에서, 적어도 하나의 개구(8)는 적어도 하나의 보호층(7), 및 적어도 하나의 보호층(7) 상에 배치되는 연결 재료(9)에 형성된다. 도 2에 도시된 연결 재료(9)는 또한 대안적으로 구현된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 전기 전도성 요소(2)는 플레이트 또는 스트립으로 구현되되, 플레이트 또는 스트립은 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 60 ㎛의 층 두께를 갖거나, 와이어로 구현되되, 와이어는 바람직하게는 0.1 ㎟ 내지 2 ㎟, 바람직하게는 0.5 ㎟ 내지 1 ㎟의 단면적을 갖는다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 적어도 하나의 부스바(1)는 적어도 하나의 금속으로 구성되는 금속층, 또는 바람직하게는 구리 및 주석으로 구성되는, 이들의 합금으로 구현되고, 바람직하게는 적어도 하나의 부스바(1) 및 전기 전도성 요소(2)는 동일한 재료로 구현된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, d) 단계 후에, 전기 전도성 요소(2)는 적어도 국부적으로 외부에서 절연층(13)으로 코팅된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)의 전기 전도성 요소(2)에 정션 박스(3)를 전기 전도성 연결할 목적으로, d) 단계 후에, e) 단계에서는, 전기 전도성 요소(2)가 d) 단계에서 획득된 상태로, 바람직하게는 의도된 대로 태양에 대향하는 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)의 측으로부터, 적어도 하나의 연결 개구가 적어도 하나의 보호층(7)에 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해 형성되고, 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이며, 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 측에서 적어도 하나의 보호층(7) 뒤에 배치되는 전기 전도성 요소(2)는 적어도 부분적으로 노출되고, 그에 따라 전기 전도성 요소(2)는 손상되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구성에서, f) 단계에서, 땜납이 e) 단계에서 형성된 적어도 하나의 보호층(7)의 적어도 하나의 연결 개구 내로 도입되고, 정션 박스(3)는 전기 전도성 요소(2)의 반대편에 있는 적어도 하나의 연결 개구의 측에서 정렬 및 고정되며, g) 단계에서, 유도 납땜에 의해, 전기 전도성 연결 요소(12)가 적어도 하나의 연결 개구 내에 형성되고, 그에 따라 전기 전도성 요소(2) 및 정션 박스(3)는 적어도 하나의 연결 요소(12)를 통해 전기 전도성 접촉된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 방법은 롤투롤 방식으로 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 데에 사용된다.
도 2는 전기 전도성 접촉을 갖는 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)의 하나의 예시적인 구현예의 개략적인 측면도를 도시한다. 동일한 요소 및 기능상 동일한 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되므로, 이와 관련하여 상기 설명이 참조된다. 광전자 부품(10), 특히 유연성 광전자 부품(10)은 적어도 하나의 보호층(7), 및 광전자 부품(10)의 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)를 구비한다. 게다가, 광전자 부품(10)은 특히 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 본 발명에 따른 방법에 따라 제조되는 적어도 하나의 전기 전도성 접촉을 가지고, 적어도 하나의 전기 전도성 접촉은 전기 전도성 연결 요소(11)에 의해 적어도 하나의 부스바(1)와 유연성 전기 전도성 요소(2)를 전기 전도성 접촉시킨다.
본 발명의 일 구성에서, 적어도 하나의 전기 전도성 요소(2)는 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결되고, 정션 박스(3)는 광전자 부품(10) 상에 배치된다.
본 발명의 일 구성에서, 정션 박스(3)는 광전자 부품(10)의 코너로부터 소정의 거리에 있는 영역 상에 배치된다.
본 발명의 다른 구성에서, 적어도 하나의 연결 재료(9), 바람직하게는 접착제가 적어도 하나의 보호층(7)과 적어도 하나의 부스바(1) 사이에 배치된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 적어도 하나의 보호층(7)과 전기 전도성 요소(2) 사이에는, 기능층(14), 바람직하게는 색상층, 필터층, 및/또는 접착층이 적어도 부분적으로 배치된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 유연성 광전자 부품(10)은 유연성 태양 전지이며, 전극(6), 상대 전극(5), 및 적어도 하나의 광활성층을 구비한 층 시스템(4)을 포함하고, 층 시스템(4)은 2개의 전극(5, 6) 사이에 배치되며, 적어도 하나의 부스바(1)가 전극(6) 및/또는 상대 전극(5)에서 적어도 부분적으로 전기 전도성 접촉된다. 2개의 전극(5, 6) 및 이들 사이에 배치되는 층 시스템(4)은 태양 전지의 기본 구조를 구성한다. 층 시스템(4)은 상이한 방식으로 구현될 수 있고, 특히 상이한 개수의 흡수체 재료 및/또는 상이한 개수의 광활성층을 포함할 수 있다. 광전자 부품(10), 특히 층 시스템(4)을 구비한 광전 소자의 제조는, 예를 들어 코팅 또는 인쇄의 경우와 같이, 용액 또는 현탁액으로부터 처리되거나, 캐리어 가스가 있든 없든, 진공 증발에 의해 수행될 수 있다. 개별 층들이 마찬가지로 스퍼터링에 의해 적용될 수 있다. 바람직하게는, 층들은 진공에서 소분자를 증발시킴으로써 제조된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 제1 부스바(1)는 적어도 하나의 전극(6)과 전기 전도성 접촉하며, 제2 부스바(15)는 적어도 하나의 상대 전극(5)과 전기 전도성 접촉하고, 제1 부스바(1)는 제1 전기 전도성 요소(2)로 이어지며, 제2 부스바(15)는 제2 전기 전도성 요소(16)로 이어지고, 바람직하게는 2개의 전기 전도성 요소(2, 16)는 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결된다.
본 예시적인 구현예에서, 광전자 부품(10)은 유연성 광전자 부품(10), 특히 유연성 태양 전지이다. 유연성 태양 전지는 특히 소분자에 기반하는 적어도 하나의 광활성층을 구비한 유기 태양 전지이다; 그러나, 다른 유연성 유기 태양 전지의 사용도 고려할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 정션 박스(3)는 의도된 대로 태양에 대향하는 광전자 부품(10), 바람직하게는 태양 전지의 측에 배치되고, 전기 전도성 요소(2)는 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품(10), 바람직하게는 태양 전지의 측에 배치된다.
본 발명의 또 다른 구성에서, 적어도 하나의 보호층(7)과 전기 전도성 요소(2) 사이에는, 기능층(14), 바람직하게는 색상층, 필터층, 및/또는 접착층이 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
도 3은 전기 전도성 접촉을 갖는 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)의 두 예시적인 구현예의 개략적인 평면도를 도시한다. 동일한 요소 및 기능상 동일한 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되므로, 이와 관련하여 상기 설명이 참조된다.
이러한 예시적인 구현예들에서, 2개의 부스바(1, 15)가 전극(6) 및/또는 상대 전극(5) 상에 배치되고, 제1 부스바(1)는 제1 전위에 할당되며, 제2 부스바(15)는 제2 전위에 할당된다. 전극(6), 상대 전극(5), 및 층 시스템(4)은 레이저-구조화되고, 전극(6) 및/또는 상대 전극(5)은 각각의 경우 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품(10)의 측으로부터 또는 각각의 경우 의도된 대로 태양에 대향하는 상기 광전자 부품의 측으로부터 부스바들(1, 15)과 전기 전도성 접촉된다.
제1 예시적인 구현예(도 3a)에서, a) 내지 d) 단계에 따라 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 본 발명에 따른 방법에 따라 제조되는 2개의 전기 전도성 접촉이 존재한다. 이 경우, 부스바(1)는 연결 요소(11)를 통해 전기 전도성 요소(2)에 전기 전도성 연결되며, 부스바(15)는 연결 요소(11)를 통해 전기 전도성 요소(16)에 전기 전도성 연결된다. 본 발명의 일 구성에서, 전기 전도성 요소들(2, 16)은 적어도 국부적으로 외부에서 절연층(13)으로 코팅된다. 게다가, 전기 전도성 요소들(2, 16)에 정션 박스(3)를 전기 전도성 연결할 목적으로, e) 단계에 따라, 바람직하게는 의도된 대로 태양에 대향하는 적어도 하나의 보호층을 구비한 광전자 부품(10)의 측으로부터, 2개의 연결 개구가 적어도 하나의 보호층(7)에 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해 형성되고, 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이다. 그로 인해, 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 측에서 적어도 하나의 보호층(7) 뒤에 배치되는 전기 전도성 요소들(2, 16)은 부분적으로 노출되고, 그에 따라 전기 전도성 요소들(2, 16)은 손상되지 않는다. f) 및 g) 단계에 따라, 적어도 하나의 보호층(7)의 2개의 연결 개구 내로, 전기 전도성 연결 요소(12)가 2개의 연결 개구 내에 형성되고, 그에 따라 전기 전도성 요소들(2, 16) 및 정션 박스(3)는 2개의 연결 요소(12)를 통해 전기 전도성 접촉된다. 평면도에 나타낸 바와 같이, 정션 박스(3)는 부분적으로 적어도 하나의 보호층(7) 뒤에 위치한다.
제2 예시적인 구현예(도 3b)에서, a) 내지 d) 단계에 따라 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 본 발명에 따른 방법에 따라 제조되는 2개의 전기 전도성 접촉이 존재한다. 이 경우, 부스바(1)는 연결 요소(11)를 통해 전기 전도성 요소(2)에 전기 전도성 연결되며, 부스바(15)는 연결 요소(11)를 통해 전기 전도성 요소(16)에 전기 전도성 연결된다. 본 발명의 일 구성에서, 전기 전도성 요소들(2, 16)은 적어도 국부적으로 외부에서 절연층(13)으로 코팅된다. 전기 전도성 요소들(2, 16)은 와이어 또는 좁은 스트립의 형태로 구현되며, 광전자 부품(10)의 표면 상에서 정션 박스(3)로 이어지고, 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결된다. 본 발명의 일 구성에서, 전기 전도성 요소들(2, 16)은 적어도 국부적으로 외부에서 절연층(13)으로 코팅된다. 전기 전도성 요소들(2, 16)은 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 광전자 부품(10)의 측에서 정션 박스(3)로 이어진다. 대안적으로, e) 내지 g) 단계에 따라, 전기 전도성 요소들(2, 16)이 적어도 하나의 보호층(7)의 에지 영역, 특히 층 시스템(4)이 배치되지 않은 영역을 통해 의도된 대로 태양에 대향하는 광전자 부품(10)의 측으로 이어지고/이어지거나, 거기서 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결되는 것을 또한 고려할 수 있다. 평면도에 나타낸 바와 같이, 정션 박스(3)는 부분적으로 적어도 하나의 보호층(7) 뒤에 위치한다.
Claims (15)
- 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10), 특히 유연성 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 방법으로서,
a) 상기 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 상기 광전자 부품(10)을 제공하는 단계로, 상기 광전자 부품(10)은 상기 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)를 구비하는 것인 단계,
b) 상기 적어도 하나의 보호층(7)에 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 개구(8)를 형성하는 단계로, 상기 레이저의 파장 범위는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이며, 상기 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)는 부분적으로 노출되고, 그에 따라 상기 적어도 하나의 부스바(1)는 손상되지 않는 것인 단계,
c) 상기 적어도 하나의 보호층(7)의 상기 적어도 하나의 개구(8) 내로 저융점 땜납을 도입하고, 상기 적어도 하나의 부스바(1)의 반대편에 있는 상기 적어도 하나의 개구(8)의 측에서 유연성 전기 전도성 요소(2)를 정렬 및 고정하는 단계, 및
d) 균일한 입열을 갖는 유도 납땜에 의해, 상기 적어도 하나의 개구(8) 내에 전기 전도성 연결 요소(11)를 형성하는 단계로, 그에 따라 상기 전기 전도성 요소(2) 및 상기 적어도 하나의 부스바(1)는 상기 적어도 하나의 연결 요소(11)를 통해 전기 전도성 접촉되는 것인 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, d) 단계 후에, 상기 적어도 하나의 전기 전도성 요소(2)는 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결되고, 상기 정션 박스(3)는 상기 광전자 부품(10) 상에, 바람직하게는 상기 광전자 부품(10)의 코너로부터 소정의 거리에 있는 영역 상에 배치되는, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, b) 단계의 상기 적어도 하나의 레이저 빔의 레이저 매질은 CO2인, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, c) 단계에서, 땜납 프리폼이 상기 적어도 하나의 개구(8) 내로 도입되는, 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구(8)는 0.1 내지 75 ㎟, 바람직하게는 1 내지 30 ㎟의 단면적을 가지고, 바람직하게는 상기 연결 요소(11)와 상기 적어도 하나의 부스바(1) 및/또는 상기 전기 전도성 요소(2)의 접촉 면적은 상기 연결 요소(11)에 대향하는 상기 적어도 하나의 부스바(1)의 면적보다 작은, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 요소(11)를 형성하기 위한 저융점 땜납은 비스무트, 구리, 은, 및 주석, 및 이러한 원소들 중 하나 이상의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 연결 재료(9), 바람직하게는 접착제가 상기 적어도 하나의 보호층(7)과 상기 적어도 하나의 부스바(1) 사이에 배치되고, b) 단계에서, 상기 적어도 하나의 개구(8)는 상기 적어도 하나의 보호층(7), 및 상기 적어도 하나의 보호층(7) 상에 배치되는 상기 연결 재료(9)에 형성되는, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 요소(2)는 플레이트 또는 스트립으로 구현되되, 상기 플레이트 또는 스트립은 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 60 ㎛의 층 두께를 갖거나, 와이어로 구현되되, 상기 와이어는 바람직하게는 0.1 ㎟ 내지 2 ㎟, 바람직하게는 0.5 ㎟ 내지 1 ㎟의 단면적을 가지는, 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 부스바(1)는 적어도 하나의 금속으로 구성되는 금속층, 또는 바람직하게는 구리 및 주석으로 구성되는, 이들의 합금으로 구현되고, 바람직하게는 상기 적어도 하나의 부스바(1) 및 상기 전기 전도성 요소(2)는 동일한 재료로 구현되는, 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전자 부품(10)을 전기 전도성 접촉시키는 방법은 롤투롤 방식으로 사용되는, 방법.
- 적어도 하나의 보호층(7)을 구비한 광전자 부품(10), 특히 유연성 광전자 부품(10)으로서, 상기 광전자 부품(10)은 상기 광전자 부품(10)의 상기 적어도 하나의 보호층(7) 아래에 배치되는 적어도 하나의 부스바(1)를 구비하며, 상기 광전자 부품(10)은 바람직하게는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조되는 적어도 하나의 전기 전도성 접촉을 가지고, 상기 적어도 하나의 전기 전도성 접촉은 전기 전도성 연결 요소(11)에 의해 상기 적어도 하나의 부스바(1)와 유연성 전기 전도성 요소(2)를 전기 전도성 접촉시키며, 상기 광전자 부품(10)은 바람직하게는 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결되는, 광전자 부품(10).
- 제11항에 있어서, 적어도 하나의 연결 재료(9), 바람직하게는 접착제가 상기 적어도 하나의 보호층(7)과 상기 적어도 하나의 부스바(1) 사이에 배치되는, 광전자 부품(10).
- 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 유연성 광전자 부품(10)은 전극(6), 상대 전극(5), 및 적어도 하나의 광활성층을 갖는 층 시스템(4)을 구비한 유연성 태양 전지이고, 상기 층 시스템(4)은 상기 2개의 전극(5, 6) 사이에 배치되며, 상기 적어도 하나의 부스바(1)는 상기 전극(6) 및/또는 상기 상대 전극(5)에서 적어도 부분적으로 전기 전도성 접촉되는, 광전자 부품(10).
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 부스바(1)가 상기 적어도 하나의 전극(6)과 전기 전도성 접촉하며, 제2 부스바(15)가 상기 적어도 하나의 상대 전극(5)과 전기 전도성 접촉하고, 상기 제1 부스바(1)는 제1 전기 전도성 요소(2)로 이어지며, 상기 제2 부스바(15)는 제2 전기 전도성 요소(16)로 이어지고, 바람직하게는 상기 2개의 전기 전도성 요소(2, 16)는 상기 정션 박스(3)에 전기 전도성 연결되는, 광전자 부품(10).
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정션 박스(3)는 의도된 대로 태양에 대향하는 상기 광전자 부품, 바람직하게는 태양 전지의 측에 배치되며, 상기 전기 전도성 요소(2)는 의도된 대로 태양의 반대편에 대향하는 상기 광전자 부품, 바람직하게는 태양 전지의 측에 배치되는, 광전자 부품(10).
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