KR20220124183A - 적어도 제1 캡슐화 및 제2 캡슐화를 포함하는 광전자 구성 요소에 대한 캡슐화 체계, 및 이러한 유형의 캡슐화 체계를 포함하는 광전자 구성 요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 제1 캡슐화(3) 및 제2 캡슐화(4)를 포함하는 광전자 구성 요소(2)에 대한 캡슐화 체계(1), 특히 2중 캡슐화에 관한 것으로, 제1 캡슐화(3)는 광전자 구성 요소(2)의 전방 측부 상의 적어도 전방 배리어층(5), 및 광전자 구성 요소(2)의 후방 측부 상의 적어도 후방 배리어층(6), 그리고 그 사이에 장착되는 적어도 제1 연결 재료(7)로 형성되며, 제2 캡슐화(4)는 광전자 구성 요소(2)의 전방 측부 상의 적어도 전방 보호층(8), 및 광전자 구성 요소(2)의 후방 측부 상의 적어도 후방 보호층(9), 그리고 그 사이에 장착되는 적어도 제2 연결 재료(10)로 형성된다. 제1 캡슐화(3)는 제1 에지 영역(11)에 의해 제1 캡슐화(3)가 광전자 구성 요소(2)로부터 돌출되는 방식으로 광전자 구성 요소(2)를 둘러싸고, 제2 캡슐화(4)는 제2 에지 영역(12)에 의해 제2 캡슐화(4)가 제1 캡슐화(3)의 제1 에지 영역(11) 너머 돌출되는 방식으로 광전자 구성 요소(2)를 갖는 제1 캡슐화(3)를 밀폐한다.
Description
본 발명은 적어도 제1 캡슐화 및 제2 캡슐화를 갖는 광전자 구성 요소에 대한 캡슐화 체계, 그리고 그러한 캡슐화 체계를 포함하는 광전자 구성 요소에 관한 것이다.
광전자 공학은 광학 기기 구성 부분 및 반도체 전자 기기의 분야들로 구성된다. 광전자 공학은 특히 전자적으로 생성된 에너지들을 광의 투과로 또는 광의 투과를 에너지로 변환할 수 있게 하는 시스템 및 방법을 포함한다. 광전자 구성 요소, 특히 유기 광발전 요소 및 유기 발광 다이오드(OLED)는 전기 에너지를 생성하거나, 전기 에너지를 광의 투과로 변환시킨다.
유기 광전자 구성 요소, 특히 유기 태양 전지는 바람직하게는 진공에서 적용되거나 용해 상태로부터 가공되는 적어도 하나의 광활성 층을 갖는 얇은 층들의 시퀀스로 구성된다. 전기 연결은 금속층, 투명 전도성 산화물 및/또는 투명 전도성 중합체를 통하여 이루어질 수 있다. 유기층의 진공 증기 증착은 다층 태양 전지, 특히 탠덤 또는 트리플 셀을 생산하는 경우에 특히 유리하다. 종래 기술은 유기 단일 또는 탠덤 셀을 개시한다. DE102004014046A1은 상하로 적층되는 하나 이상의 pi, ni 및/또는 pin 다이오드로 구성된 유기층으로 구성되는 광활성 구성 요소, 특히 태양 전지를 개시한다.
유기 광전자 구성 요소, 특히 유기 광발전 요소 또는 유기 광검출기는 대기, 특히 산소 그리고/또는 수분, 특히 물과의 직접적인 접촉의 결과로서 상당히 감소된 수명을 나타내므로, 배리어층 및/또는 캡슐화에 의해 충분히 보호되어야 한다. 그러므로, 유기 광전자 구성 요소, 특히 유기 광발전 요소는 광전자 구성 요소의 층 체계, 특히 층 체계의 유기 광활성 층들과 수분 및/또는 산소의 접촉을 방지하기 위해 수분 및/또는 산소로부터의 보호를 위한 방벽, 특히 캡슐화를 필요로 한다.
유기 광전자 구성 요소는 보호층 또는 캡슐화의 적용에 의해 수분 및 산소의 진입, 그리고 기계적 손상으로부터 보호될 수 있다. 이러한 목적으로, 상이한 특성을 갖는 특이적인 필름 및 층이 알려져 있지만, 이들은 많은 비용이 들며; 더욱이, 코팅이 매우 복잡하고, 높은 요구 사항을 충족시키는 이용 가능한 필름은 소수에 불과하다. 더욱이 코팅 작업에서, 캡슐화된 광전자 구성 요소의 모서리가 층의 분리, 그리고 이와 관련한 수분 및/또는 산소의 진입으로부터 보호되어야 한다. 모서리 그리고 또한 에지는 이러한 목적으로 복잡한 방식으로 시일링된다. 보호층이 구비되는 가요성 태양 전지가 알려져 있으며; 이는 통상적으로, 외부 영향으로부터 내부 구성 요소를 보호하고 외부로부터의 신뢰 가능한 전기 접촉을 가능하게 하는 적층물 또는 필름 복합체이다. 특히, 양호한 수분 방벽이 필요할 때, 재료의 요구 사항이 많다.
EP 2 927 985 A2는 낮은 수분 및/또는 산소 투과성을 갖는 하나 이상의 배리어층, 및 하나 이상의 시일링층을 포함하는 광전자 구성 요소에 대한 다층 필름을 개시한다.
DE 10 2016 106 846 A1은 적어도 하나의 배리어층 및 적어도 하나의 평탄화층을 포함하는 층 시퀀스를 갖는 다층 캡슐화를 개시하며, 여기서 배리어층 및 평탄화층이 함께, 배리어층, 및 캡슐화를 갖는 광전자 구성 요소보다 더 낮은 물 투과성을 갖는다.
WO2008/014492A2는 태양 전지의 보호를 개선하기 위한 방법 및 디바이스를 개시한다. 디바이스는 태양 전지에 대한 개별 캡슐화를 가지며, 캡슐화된 태양 전지는 태양 전지의 적어도 하나의 측부 상에 적어도 하나의 보호층을 가지며, 적어도 하나의 보호층은 근본적으로 무기 재료로 형성된다.
US2007/0216300A1은 유기 광전자 구성 요소를 개시하며, 유기 광전자 구성 요소는 기판 및 그 위에 배치되는 적어도 하나의 층 체계, 그리고 적어도 하나의 층 체계 위에 다층 배리어층을 갖는다.
US 6,765,351 B2는 수분 및 산소로부터의 보호를 위한 진공 인가 보호층을 갖는 유기 광전자 구성 요소를 개시한다.
그러나, 종래 기술에서의 단점은 배리어층 및/또는 캡슐화에 기인하였던 단부 영역 및 에지가 외부 영향, 특히 수분 및/또는 산소에 대하여 불충분하게 보호된다는 것이다. 단부 영역 및 에지는 특히 접힌 부분 또는 주름의 결과로서 쉽게 파손되거나 적어도 균열될 수 있으며, 이는 광전자 구성 요소의 보호 및 이에 따른 광전자 구성 요소의 수명을 감소시킨다. 더욱이, 평면 방식으로 서로에 적용되는 배리어층들의 단순한 접합은 적합한 배리어 기능을 부여하지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 언급된 단점들이 일어나지 않고, 외부 영향들로부터의 광전자 구성 요소의 개선된 보호가 특히 보장되는, 적어도 제1 캡슐화 및 제2 캡슐화를 갖는 광전자 구성 요소에 대한 캡슐화 요소, 및 그러한 캡슐화 체계를 갖는 광전자 구성 요소를 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항들의 논제 사안에 의해 달성된다. 유리한 구성들이 종속 청구항들로부터 명백할 것이다.
상기 목적은 특히 적어도 제1 캡슐화 및 제2 캡슐화를 갖는 광전자 구성 요소에 대한 캡슐화 체계, 특히 2중 캡슐화가 제공됨으로써 달성되며, 여기서 제1 캡슐화는 광전자 구성 요소의 전방면 상의 적어도 하나의 전방 배리어층, 및 광전자 구성 요소의 반대면 상의 적어도 하나의 후방 배리어층, 그리고 그 사이에 배치되는 적어도 하나의 제1 연결 재료로 형성되며, 제2 캡슐화는 광전자 구성 요소의 전방면 상의 적어도 하나의 전방 보호층, 및 광전자 구성 요소의 반대면 상의 적어도 하나의 후방 보호층, 그리고 그 사이에 배치되는 적어도 하나의 제2 연결 재료로 형성된다. 제1 캡슐화는 여기서 제1 에지 영역에 의해 제1 캡슐화가 광전자 구성 요소 너머 돌출되는 방식으로 광전자 구성 요소를 둘러싸고, 제2 캡슐화는 여기서 제2 에지 영역에 의해 제2 캡슐화가 제1 캡슐화의 제1 에지 영역 너머 돌출되는 방식으로 광전자 구성 요소를 포함하는 제1 캡슐화를 둘러싼다. 제2 캡슐화는 여기서 제1 캡슐화 위에 배치되며; 특히, 적어도 하나의 전방 보호층은 적어도 하나의 전방 배리어층 위에 배치되고, 적어도 하나의 후방 보호층은 적어도 하나의 후방 배리어층 위에 배치된다.
바람직하게는 본 발명에 따른 경우는 캡슐화 체계가 상이한 구역들, 특히 캡슐화 구역들을 가지며, 이 경우 캡슐화 구역들이, 특히 바람직하게는 임의의 2개의 전방층과 후방층 사이의 다수의 재료 특성이 나누어져 구현됨으로써 상이한 기능들을 충족시킨다는 것이다. 바람직하게는, 특정 폭의 제1 에지 영역을 갖는 제1 캡슐화에 의해, 광전자 구성 요소로의 물의 확산이 적어도 대체로 방지되고, 또한 특정 폭의 제2 에지 영역을 갖는 제2 캡슐화에 의해, 제1 캡슐화의 기계적 보호 및 그에 따른 광전자 구성 요소의 기계적 보호 또한 보장된다. 보다 상세하게는, 잉여 제1 에지 영역 및 잉여 제2 에지 영역은 제2 캡슐화를 통해 그리고 제1 캡슐화를 통해 광전자 구성 요소로의 수분 및/또는 산소의 침투를 방지할 수 있다. 제1 캡슐화의 제1 에지 영역의 폭 및 제2 캡슐화의 제2 에지 영역의 폭은, 특히 제1 에지 영역 및/또는 제2 에지 영역의 확산 길이가 캡슐화의 내부로의, 특히 광전자 구성 요소로의 수분 및/또는 산소의 진입을 방지하기에 충분하도록 형성된다.
연결 재료는 특히 재료, 바람직하게는 접착제, 또는 재료의 층, 특히 접착층을 의미하는 것으로 이해되며, 이에 의해 하나의 요소가 또 다른 요소에 고정, 특히 접합되며; 특히, 2개의 층이 서로 점착력 있게 연결되도록 서로 접합된다.
광전자 구성 요소, 특히 광발전 요소, 그리고 상응하여 또한 전방 배리어층 및 전방 보호층의 전방면은 의도되는 바에 따른 햇빛을 향하는 광전자 구성 요소의 면을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 광전자 구성 요소, 특히 광발전 요소, 그리고 상응하여 또한 후방 배리어층 및 후방 보호층의 반대면은 의도되는 바에 따른 햇빛으로부터 멀리 향하는 광전자 구성 요소의 면을 의미하는 것으로 이해된다.
캡슐화의 에지 영역은 특히, 영역의 규모에서 특히 추가 캡슐화의 광전자 구성 요소 아래에 또는 내에 배치되는 추가 요소의 영역 너머 돌출되는, 즉 영역의 규모에서 추가 요소보다 더 큰 영역을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화, 바람직하게는 제1 캡슐화의 전방면 및/또는 반대면은 적어도 2개의 배리어층, 바람직하게는 2개의 배리어층, 또는 바람직하게는 3개의 배리어층으로 형성되고/되거나, 제2 캡슐화, 바람직하게는 제2 캡슐화의 전방면 및/또는 반대면은 적어도 2개의 보호층, 바람직하게는 2개의 보호층, 또는 바람직하게는 3개의 보호층으로 형성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 연결 재료는 연이은 배리어층들 및/또는 연이은 보호층들 사이에 각각의 경우에 적용되며, 적어도 하나의 연결 재료의 타입은 각각의 경우에 상이할 수 있다.
배리어층은 특히 화학 화합물, 오염 물질, 수분 및/또는 산소, 특히 대기 산소로부터의 보호, 특히 방벽을 형성하는 층을 의미하는 것으로 이해된다. 배리어층은 특히 외부 영향들, 특히 대기 산소 및/또는 수분의 투과 가능성의 방지를 위한 층이다. 특히 바람직한 실시예에서, 배리어층은 또한 보호층이다.
보호층은 특히 기계적 내구성, 특히 스크래치 저항을 증가시키기 위한 층, 그리고/또는 필터층, 바람직하게는 자외선 필터를 갖는 층을 의미하는 것으로 이해된다. 특히 바람직한 실시예에서, 보호층은 또한 배리어층이다.
광전자 구성 요소 또는 캡슐화의 에지는 특히 광전자 구성 요소 또는 캡슐화의 에지 영역, 특히 광전자 구성 요소 또는 캡슐화의 최대 수평 규모의 기하학적 평면에 배치되는 광전자 구성 요소 또는 캡슐화의 단부를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 광전자 구성 요소는 LED, OLED, 광발전 요소, 특히 태양 전지, 유기 광발전 요소, 특히 유기 태양 전지, 또는 광검출기, 특히 유기 광검출기이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화, 특히 제1 캡슐화의 전방면, 그리고/또는 제2 캡슐화, 특히 제2 캡슐화의 전방면은 가시 파장 영역의 광에 적어도 대체로 투과성이며, 특히 적어도 대체로 투명하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 전방 배리어층, 적어도 하나의 전방 보호층 및 제1 및 제2 연결 재료들은 가시 파장 영역의 광에 적어도 대체로 투명하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화 및/또는 제2 캡슐화는 의도되는 바에 따른 햇빛을 향하는 측부 상에서 적어도 부분적으로 투명한 형태이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화의 적어도 하나의 전방 배리어층 및 제2 캡슐화의 적어도 하나의 전방 보호층은 적어도 부분적으로 투명한 형태이다.
적어도 제1 캡슐화 및 제2 캡슐화를 갖는 광전자 구성 요소에 대한 본 발명의 캡슐화 체계는 종래 기술과 비교하여 이점들을 갖는다. 유리하게는, 캡슐화 체계는 외부 영향들, 특히 환경 영향들 및 기계적 손상으로부터 광전자 구성 요소를 특히 양호하게 보호한다. 유리하게는, 제1 캡슐화의 에지들 및/또는 모서리들은 제2 캡슐화로 커버되고 이것에 의해 보호된다. 유리하게는, 캡슐화의 에지들은 박리로부터 보호된다. 유리하게는, 광전자 구성 요소의 수명이 증가된다. 유리하게는, 특히 상이한 특성들을 갖는 배리어층들 및/또는 보호층들에 의해, 상이한 특성들이 적어도 하나의 제1 캡슐화와 제2 캡슐화 사이에서 나누어진다. 유리하게는, 특정 배리어층들 및/또는 보호층들의 공급자들에 대한 의존이 더 낮다. 유리하게는, 상이한 캡슐화들 및/또는 캡슐화들의 층들 사이의 요구 사항들을 나눔으로써. 유리하게는, 적어도 대체로 제1 캡슐화의 외부에 그리고 제2 캡슐화 아래에 이어지는 접촉 요소에 의해 전기 접촉 연결이 일어나는 것을 가능하게 하여, 배리어 관련 제1 캡슐화의 복잡성이 감소된다. 유리하게는, 캡슐화 체계는 단순하고, 융통성 있고, 저렴한 방식으로, 특히 롤 투 롤 방법으로 생산할 수 있다. 롤 투 롤 방법은 특히 가요성 중합체 필름 또는 금속 포일의 시트에 적용되는 가요성 전자 구성 요소들의 생산을 의미하는 것으로 이해된다. 특히 중합체 필름, 예를 들어 PET 또는 PEN으로 구성된 롤 상에 존재하는 기판은 펼쳐지고, 가공되고, 마지막으로 다시 감아올려진다. 전자 구성 요소들의 형성을 위해, 특히 증기 증착, 프린팅, 코팅, 스퍼터링 또는 플라스마 증착에 의해, 재료들이 이러한 기판에 적용된다. 롤 투 롤 방법은 특히 개별 구성 요소들이 잇따라서 가공되는 연속적인 공정 체제를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명과 관련되어, 다른 요소, 특히 다른 층 맨 위에 적용되었거나, 배치되었거나, 형성되었던 요소, 특히 층은 요소의 다른 요소와의 직접적인 접촉, 또는 특히 중간에 배치되는 추가층에 의한 간접적 접촉을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 캡슐화는 광전자 구성 요소의 전체 규모에 걸쳐 형성되고, 제2 캡슐화는 제1 캡슐화의 전체 규모에 걸쳐 형성되고/되거나, 제1 캡슐화의 제1 에지 영역은 광전자 구성 요소 주변에 형성되고/되거나 제2 캡슐화의 제2 에지 영역은 제1 캡슐화 주변에 형성되며, 바람직하게는 제1 에지 영역의 폭은 광전자 구성 요소의 에지에 따라 상이하게 형성되고/되거나 제2 에지 영역의 폭은 제1 캡슐화의 에지에 따라 상이하게 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화 및/또는 제2 캡슐화의 모서리들은 둥글다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 캡슐화의 적어도 하나의 전방 배리어층 및 적어도 하나의 후방 배리어층은 상이한 재료 및/또는 상이한 수의 층으로 형성되고/되거나, 제2 캡슐화의 적어도 하나의 전방 보호층 및 적어도 하나의 후방 보호층은 상이한 재료 및/또는 상이한 수의 층으로 형성된다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 캡슐화는 적어도 2개의 전방 및/또는 후방 배리어층, 특히 상이한 특성들을 갖는 배리어층들로 형성되고/되거나, 제2 캡슐화는 적어도 2개의 전방 및/또는 후방 보호층, 특히 상이한 특성들을 갖는 보호층들로 형성되며, 제1 캡슐화는 바람직하게는 수분 및/또는 산소, 특히 대기 산소로부터의 보호를 형성하고, 제2 캡슐화는 기계적 보호를 형성한다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 접합층이 광전자 구성 요소와 제1 캡슐화 사이에 배치되고/되거나 접합층이 제1 캡슐화와 제2 캡슐화 사이에 배치되고/되거나, 평탄화층이 광전자 구성 요소와 제1 캡슐화 사이에 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 실록산/폴리실록산, 에폭시드, 특히 에폭시 수지, 아크릴레이트/폴리아크릴레이트, 특히 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 스티렌/폴리스티렌, 우레탄/폴리우레탄, 또는 모노머, 올리고머 또는 중합체 형태의 이들의 유도체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료로 구성된 접합층이 광전자 구성 요소와 제1 캡슐화 사이에 배치되고/되거나 접합층이 제1 캡슐화와 제2 캡슐화 사이에 배치된다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 캡슐화의 층 두께는 20 ㎛ 내지 400 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛이고/이거나, 제2 캡슐화의 층 두께는 50 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 바람직하게는 100 ㎛ 내지 500 ㎛이고/이거나, 제1 연결 재료 및/또는 제2 연결 재료의 층 두께는 10 ㎛ 내지 300 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 150 ㎛, 또는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎛이다. 캡슐화가 다수의 층을 가지면, 서로에 대한 개별층들은 동등한 층 두께 또는 상이한 층 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화의 층 두께는 1 ㎛ 내지 2000 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 또는 바람직하게는 50 ㎛ 내지 100 ㎛이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제2 캡슐화의 층 두께는 10 ㎛ 내지 2000 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 또는 바람직하게는 50 ㎛ 내지 100 ㎛이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제2 캡슐화의 층 두께는 적어도 100 ㎛, 바람직하게는 적어도 1000 ㎛, 또는 바람직하게는 적어도 2000 ㎛이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 캡슐화 체계는 가요성 특성들을 가지며, 캡슐화 체계의 탄성(탄성 계수)은 80000 psi 내지 360000 psi, 바람직하게는 100000 psi 내지 300000 psi, 바람직하게는 120000 psi 내지 260000 psi, 또는 바람직하게는 100000 psi 내지 200000 psi이다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 에지 영역의 폭은 5 ㎜ 내지 200 ㎜, 바람직하게는 5 ㎜ 내지 100 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 100 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 80 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 50 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 30 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 100 ㎜, 또는 바람직하게는 20 ㎜ 내지 50 ㎜이고/이거나, 제2 에지 영역의 폭은 5 ㎜ 내지 100 ㎜, 바람직하게는 5 ㎜ 내지 50 ㎜, 바람직하게는 5 ㎜ 내지 40 ㎜, 바람직하게는 5 ㎜ 내지 30 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 50 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 40 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 30 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 80 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 50 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 40 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 30 ㎜, 또는 바람직하게는 20 ㎜ 내지 40 ㎜이다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 캡슐화의 층 두께는 바람직하게는 5 ㎜ 내지 60 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 30 ㎜의 제1 에지 영역의 폭까지 바람직하게는 연속적으로 또는 불연속적으로 제1 에지 영역을 향하여 부분적으로 감소하고/하거나, 제2 캡슐화의 층 두께는 바람직하게는 5 ㎜ 내지 50 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 20 ㎜의 제2 에지 영역의 폭까지 바람직하게는 연속적으로 또는 불연속적으로 제2 에지 영역을 향하여 부분적으로 감소한다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 적어도 하나의 배리어층 및/또는 적어도 하나의 보호층은 자외선 보호층, 반사 방지층, 내습 및/또는 항산소층, 특히 항대기 산소층, 및/또는 바람직하게는 스크래치 저항을 증가시키기 위한 기계적 보호층이다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 적어도 하나의 전방 배리어층 및/또는 적어도 하나의 후방 배리어층은 폴리아크릴레이트(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 염화물(PVC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하며, 바람직하게는, 전방 및/또는 후방 배리어층의 재료는 코팅되었고/되었거나, 적어도 하나의 전방 보호층 및/또는 적어도 하나의 후방 보호층은 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리아크릴레이트(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 염화물(PVC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하며, 전방 및/또는 후방 보호층의 재료는 바람직하게는 코팅되었다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 배리어층 및/또는 적어도 하나의 보호층은 코팅을 가지며, 코팅은 배리어층들 및/또는 보호층들에 특정 기능적 특성들을 부여한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 배리어층 및/또는 적어도 하나의 보호층은 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리비닐리덴 플루오르화물(PVDF), 폴리비닐 플루오르화물(PVF), 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 Al2O3, ITO(인듐 주석 산화물), SiOx, TiO2 또는 ZrO2로 코팅되었다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화 및/또는 제2 캡슐화는 적어도 대체로 전기적으로 절연된다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 연결 재료 및/또는 제2 연결 재료는 바람직하게는 1-성분 또는 2-성분 조성으로의 아크릴레이트, 에폭시드 및 폴리우레탄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 연결 재료 및/또는 제2 연결 재료는 바람직하게는 자외선 경화 또는 열 경화에 의한 경화 가능 재료, 특히 가교 결합 가능 재료이다.
캡슐화의 연결 재료는 특히 서로 및/또는 광전자 구성 요소에 층들, 특히 배리어층들 및/또는 보호층들을 접합하기 위한, 특히 접착식으로 접합하기 위한 재료를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 연결 재료 및/또는 제2 연결 재료는 실록산/폴리실록산, 에폭시드, 특히 에폭시 수지, 아크릴레이트/폴리아크릴레이트, 특히 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 스티렌/폴리스티렌, 우레탄/폴리우레탄, 또는 모노머, 올리고머 또는 중합체 형태의 이들의 유도체들로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 연결 재료 및/또는 제2 연결 재료는 경화 및/또는 가교 결합의 촉진을 위한 개시제 및/또는 촉매를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 에지 영역에서의 제1 캡슐화의 층 두께는 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 바람직하게는 10 ㎛ 내지 30 ㎛이고/이거나, 제2 에지 영역에서의 제2 캡슐화의 층 두께는 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 바람직하게는 10 ㎛ 내지 30 ㎛이다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 제1 에지 영역 및/또는 제2 에지 영역, 특히 제1 에지 영역의 에지들 및/또는 제2 에지 영역의 에지들은 시일링된다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 적어도 2개의 광전자 구성 요소는 캡슐화 체계에서 집합적으로 캡슐화되되며, 바람직하게는 적어도 2개의 광전자 구성 요소는 제1 캡슐화에 의해 각각 개별적으로 캡슐화되고 제2 캡슐화에 의해 집합적으로 캡슐화된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 캡슐화와 제2 캡슐화 사이에 그리고/또는 광전자 구성 요소와 제1 캡슐화 사이에 기능적 층, 바람직하게는 색상층, 필터층 및/또는 접착층이 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 캡슐화 체계는 적어도 하나의 추가 캡슐화, 바람직하게는 제3 캡슐화를 갖고, 여기서 제3 캡슐화가 제2 캡슐화를 둘러싸거나, 또는 바람직하게는 제3 캡슐화 및 제4 캡슐화를 갖고, 여기서 제3 캡슐화가 제2 캡슐화를 둘러싸고 제4 캡슐화가 제3 캡슐화를 둘러싼다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제3 캡슐화는 광전자 구성 요소의 전방면 상의 적어도 하나의 전방 보호층, 광전자 구성 요소의 반대면 상의 적어도 하나의 후방 보호층, 및 그 사이에 배치되는 적어도 하나의 연결 재료로 구성되며, 제3 캡슐화는 바람직하게는 에지 영역에 의해 제3 캡슐화가 제2 캡슐화의 제2 에지 영역 너머 돌출되는 방식으로 제2 캡슐화를 둘러싼다.
본 발명의 목적은 특히 상술한 작업 예들 중 하나에 따라 본 발명의 캡슐화 체계, 특히 2중 캡슐화를 갖는 광전자 구성 요소, 바람직하게는 가요성 광전자 구성 요소가 제공된다는 점에서 또한 달성된다. 광전자 구성 요소에 대한 발생하는 이점들은 특히 캡슐화 체계와 관련되어 이미 설명하였던 것들이다. 광전자 구성 요소는 전극, 대향 전극 및 적어도 하나의 광활성 층을 갖는 층 체계를 가지며, 적어도 하나의 광활성 층은 2개의 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 광발전 요소는 적어도 하나의 광활성 층을 갖는 셀, 특히 CIS 셀, CIGS 셀, GaAs 셀 또는 Si 셀, 페로브스카이트 셀 또는 유기 태양 전지라 일컬어지는 유기 광발전 요소(OPV)를 포함한다.
유기 광발전 요소는 특히 적어도 하나의 유기 광활성 층을 갖는 광발전 요소, 특히 중합체 유기 광발전 요소 또는 작은 분자들에 기반한 유기 광발전 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 중합체들이 증발성이 아니므로 용해 상태들로부터만 적용될 수 있다는 것이 중합체들의 특징이지만, 작은 분자들은 통상적으로 증발성이고 용액형 중합체들로서 그렇지 않으면 특히 진공으로부터의 증발에 의한 증발 방법론에 의해 적용될 수 있다. 유기 광활성 층은 특히 여기자들(전자-홀 쌍들)이 가시 광선, 자외선 방사선 및/또는 적외선 방사선의 방사에 의해 형성되는 광활성 층이다. 유기 재료들이 여기서 프린팅, 접합, 코팅, 증기 증착에 의해 또는 일부 다른 방식으로 박막들 또는 작은 용적들의 형태의 포일들에 적용된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 광활성 층은 유기 재료들, 바람직하게는 작은 유기 분자들 또는 중합체 유기 분자들, 특히 바람직하게는 작은 유기 분자들로 형성된다.
작은 분자들은 특히 표준 압력(통상의 주변 대기의 기압) 및 실온에서 고체상으로 있는 100 내지 2000 g/mol의 단순 분산 몰 질량들을 갖는 비중합체성 유기 분자들을 의미하는 것으로 이해된다. 보다 상세하게는, 작은 분자들은 광활성이며, “광활성”은 분자들이 광의 투입으로 분자들의 전하의 상태 그리고/또는 분극의 상태를 변화시키는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 광전자 구성 요소는 기판, 바람직하게는 포일을 가지며, 광전자 구성 요소의 층 체계는 기판 상에 배치된다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 광전자 구성 요소는 적어도 하나의 모선, 바람직하게는 적어도 2개의 모선을 가지며, 적어도 하나의 모선은 제1 캡슐화 및/또는 제2 캡슐화 아래에 배치되고 광전자 구성 요소의 전극 및/또는 대향 전극과 적어도 부분적으로 전기 전도성으로 접촉하고, 적어도 하나의 모선은 적어도 하나의 접촉 요소에 의해 제2 캡슐화의 외부의 연결 박스와 전기 전도성으로 접촉한다.
모선은 특히 전기 접촉 연결을 위해 전기 에너지의 중앙 분배기로서, 바람직하게는 적어도 하나의 전극 및/또는 적어도 하나의 대향 전극에 의해 유입 및 유출 와이어들에 전기 전도성 방식으로 연결되는 구성을 의미하는 것으로 이해된다. 모선은 특히 리본, 스트립, 플레이트 또는 금속층으로서의 평면 형태이다.
연결 박스는 특히 외부 회로와 광전자 구성 요소의 연결을 위한 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 연결 박스는 특히 광전자 구성 요소의 적어도 하나의 보호층 아래에 배치되는 적어도 하나의 모선을 전기 회로에 전기 전도성 방식으로 연결하는 역할을 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 접촉 요소, 특히 전기 전도성 접촉 요소가 적어도 대체로 제1 캡슐화와 제2 캡슐화 사이에 배치되며, 광전자 구성 요소의 층 체계는 제1 캡슐화를 통해 전기 전도성 방식으로 접촉된다.
본 발명의 한 가지의 응용에서, 광전자 구성 요소는 광발전 요소, 특히 태양 전지이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 광발전 요소의 다수의 셀은 서로 나란히 배치되고 직렬로 연결된다. 각각의 셀은 바람직하게는 그 자체의 전극 및 대향 전극을 갖는다. 직렬 연결은 셀의 전극들이 다음 셀의 대향 전극에 전기 연결됨으로써 이루어진다.
광전자 구성 요소는 특히 광발전 요소인 것으로 이해된다. 광발전 요소는 특히 광전지, 특히 태양 전지를 의미하는 것으로 이해된다. 광발전 요소는 바람직하게는 직렬로 또는 병렬로 연결될 수 있는 다수의 광전지로 형성된다. 다수의 광전지는 광전자 구성 요소에서 상이한 방식으로 배치되고/되거나 연결될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 모선이 전극 또는 대향 전극에 직접 적용되었다(즉, 전기 전도성 방식으로 연결됨). 대안적으로 바람직한 실시예에서, 전기 전도성 층이 적어도 하나의 모선과 전극 또는 대향 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 광전자 구성 요소는 가요성 광전자 구성 요소이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 가요성 광전자 구성 요소는 가요성 광발전 요소, 특히 가요성 유기 광발전 요소이다.
가요성 광전자 구성 요소는 특히 특정 영역에서 유연하고/하거나 늘일 수 있는 광전자 구성 요소를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명을 도면들을 참조하여 상세히 후술한다.
도 1은 광전자 구성 요소의 층 체계의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 캡슐화 체계를 갖는 광전자 구성 요소의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
도 3은 캡슐화 체계를 갖는 광전자 구성 요소의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
도 4는 캡슐화 체계에서 캡슐화된 다수의 광전자 구성 요소의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
도 1은 광전자 구성 요소의 층 체계의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 캡슐화 체계를 갖는 광전자 구성 요소의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
도 3은 캡슐화 체계를 갖는 광전자 구성 요소의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
도 4는 캡슐화 체계에서 캡슐화된 다수의 광전자 구성 요소의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다.
작업 예들
작업 예들은 특히 롤 투 롤 방법으로 생산되는 광전자 구성 요소에 관한 것이다.
도 1은 광전자 구성 요소(2)의 층 체계(20)의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도를 도시한다.
광전자 구성 요소(2), 특히 유기 광발전 요소는 바람직하게는 진공에서의 또는 용해 상태로부터의 증기 증착에 의해 적용되는 적어도 하나의 광활성 층(26)을 포함하는 층 체계(20)를 포함하는 얇은 층들의 시퀀스로 구성된다. 전기 연결은 금속층들, 투명 전도성 산화물들 및/또는 투명 전도성 중합체들을 통하여 이루어질 수 있다. 유기층들의 진공 증기 증착은 다수의 광발전 요소, 특히 탠덤 또는 트리플 셀들의 생산의 경우에 특히 유리하다.
그러한 광전자 구성 요소(2)의 층 체계(20)가 도 1에서의 작업 예에 도시된다. 광전자 구성 요소(2)는 기판(23), 예를 들어 중합체 필름 상에 적어도 2개의 전극(18, 예를 들어 ITO, 및 19, 예를 들어 알루미늄), 및 적어도 하나의 흡수재 재료를 갖는 적어도 하나의 광활성 층(26)을 갖는 층 체계(20)를 가지며, 적어도 하나의 광활성 층(26)은 2개의 전극(18, 19) 사이에 배치된다. 층 체계(20)는 또한 정공 수송층(24) 및 전하 운반층(25)을 가질 수 있다. 전극들(18, 19)을 갖는 층 체계(20)는 레이저 구조화될 수 있다.
도 2는 캡슐화 체계(1)를 갖는 광전자 구성 요소(2)의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도를 도시한다. 동일하고 동일한 기능을 갖는 요소들에는 동일한 참조 번호들이 주어지므로, 그 점에 있어서 앞선 설명을 참조한다. 이러한 작업 예에서, 광전자 구성 요소(2)는 유기 광발전 요소이다.
광전자 구성 요소(2)에 대한 캡슐화 체계(1), 특히 2중 캡슐화는 적어도 제1 캡슐화(3) 및 제2 캡슐화(4)를 가지며, 제1 캡슐화(3)는 광전자 구성 요소(2)의 전방면 상의 적어도 하나의 전방 배리어층(5), 및 광전자 구성 요소(2)의 반대면 상의 적어도 하나의 후방 배리어층(6), 그리고 그 사이에 배치되는 적어도 제1 연결 재료(7)로 형성되며, 제2 캡슐화(4)는 광전자 구성 요소(2)의 전방면 상의 적어도 하나의 전방 보호층(8), 및 광전자 구성 요소(2)의 반대면 상의 적어도 하나의 후방 보호층(9), 그리고 중간에 배치되는 적어도 제2 연결 재료(10)로로 형성된다. 제1 캡슐화(3)는 제1 에지 영역(11)에 의해 제1 캡슐화(3)가 광전자 구성 요소(2) 너머 돌출되는 방식으로 광전자 구성 요소(2)를 둘러싼다. 제2 캡슐화(4)는 제2 에지 영역(12)에 의해 제2 캡슐화(4)가 제1 캡슐화(3)의 제1 에지 영역(11) 너머 돌출되는 방식으로 광전자 구성 요소(2)를 포함하는 제1 캡슐화(3)를 둘러싼다. 광전자 구성 요소(2)는 캡슐화 체계(1)에 의해 캡슐화되고 모든 측부 상에서 완전히 밀폐된다. 에지 영역들(11, 12)은 여기서 상이할 수 있다.
결과적으로, 캡슐화 체계는 외부 영향들, 특히 환경 영향들 및 기계적 손상으로부터 광전자 구성 요소(2)를 특히 양호하게 보호한다. 결과적으로 특히, 제1 캡슐화(3)의 에지들 및/또는 모서리들은 제2 캡슐화(4)에 의해 커버되고 박리로부터 보호된다. 유리하게는, 배리어층들(5, 6) 및/또는 보호층들(8, 9)의 상이한 특성들이 적어도 제1 캡슐화(3)와 제2 캡슐화(4) 사이에서 나누어진다.
제1 캡슐화(3) 및/또는 제2 캡슐화(4)의 형성을 위한 배리어층들(5, 6) 및/또는 보호층들(8, 9)은 당업자에게 알려져 있는 증착 방법들에 의해, 예를 들어 원자층 증착 방법(ALD), 플라스마 보조 원자층 증착 방법(PEALD) 또는 무플라스마 원자층 증착 방법(PLALD)에 의해, 화학 기상 증착 방법(CVD), 플라스마 보조 기상 증착 방법(PECVD), 무플라스마 기상 증착 방법(PLCVD)에 의해, 그리고/또는 대안적으로 다른 적절한 증착 방법들에 의해 적용될 수 있다.
본 발명의 하나의 구성에서, 제1 캡슐화(3)는 광전자 구성 요소(2)의 전체 규모에 걸쳐 형성되고, 제2 캡슐화(4)는 제1 캡슐화(3)의 전체 규모에 걸쳐 형성되고/되거나, 제1 캡슐화(3)의 제1 에지 영역(11)은 광전자 구성 요소(2) 주변에 형성되고/되거나 제2 캡슐화(4)의 제2 에지 영역(12)은 제1 캡슐화(3) 주변에 형성되며, 제1 에지 영역(11)의 폭(13)은 광전자 구성 요소(2)의 에지에 따라 상이하게 형성되고/되거나 제2 에지 영역(12)의 폭(14)은 제1 캡슐화(3)의 에지에 따라 상이하게 형성된다.
본 발명의 추가 구성에서, 제1 캡슐화(3)의 적어도 하나의 전방 배리어층(5) 및 적어도 하나의 후방 배리어층(6)은 상이한 재료 및/또는 상이한 수의 층으로 형성되고/되거나, 제2 캡슐화(4)의 적어도 하나의 전방 배리어층(8) 및 적어도 하나의 후방 배리어층(9)은 상이한 재료 및/또는 상이한 수의 층으로 형성된다.
본 발명의 추가 구성에서, 제1 캡슐화(3)는 적어도 2개의 전방 및/또는 후방 배리어층(5, 6), 특히 상이한 특성들을 갖는 배리어층들(5, 6)로 형성되고/되거나, 제2 캡슐화(4)는 적어도 2개의 전방 및/또는 후방 보호층(8, 9), 특히 상이한 특성들을 갖는 보호층들(8, 9)로 형성되며, 제1 캡슐화(3)는 바람직하게는 수분 및/또는 산소, 특히 대기 산소로부터의 보호를 형성하고, 제2 캡슐화(4)는 기계적 보호를 형성한다.
본 발명의 추가 구성에서, 접착층이 광전자 구성 요소(2)와 제1 캡슐화(3) 사이에 배치되고/되거나 접착층이 제1 캡슐화(3)와 제2 캡슐화(4) 사이에 배치되고/되거나, 평탄화층이 광전자 구성 요소(2)와 제1 캡슐화(3) 사이에 배치된다.
본 발명의 추가 구성에서, 제1 캡슐화(3)의 층 두께는 20 ㎛ 내지 400 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛이고/이거나, 제2 캡슐화(4)의 층 두께는 50 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 500 ㎛이고/이거나, 제1 연결 재료(7) 및/또는 제2 연결 재료(10)의 층 두께는 10 ㎛ 내지 300 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎛이다.
본 발명의 추가 구성에서, 제1 에지 영역(11)의 폭(13)은 5 ㎜ 내지 200 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 50 ㎜이고/이거나, 제2 에지 영역(12)의 폭(14)은 5 ㎜ 내지 100 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 40 ㎜이다.
본 발명의 추가 구성에서, 제1 캡슐화(3)의 층 두께는 바람직하게는 5 ㎜ 내지 60 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 30 ㎜의 제1 에지 영역(11)의 폭(21)까지 제1 에지 영역(11)을 향하여 부분적으로 감소하고/하거나, 제2 캡슐화(4)의 층 두께는 바람직하게는 5 ㎜ 내지 50 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 20 ㎜의 제2 에지 영역(12)의 폭(22)까지 제2 에지 영역(12)을 향하여 부분적으로 감소한다.
본 발명의 추가 구성에서, 적어도 하나의 배리어층(5, 6) 및/또는 적어도 하나의 보호층(8, 9)은 자외선 보호층, 반사 방지층, 내습 및/또는 항산소층, 및/또는 바람직하게는 스크래치 저항을 증가시키기 위한 기계적 보호층이다.
본 발명의 추가 구성에서, 적어도 하나의 전방 배리어층(5) 및/또는 적어도 하나의 후방 배리어층(6)은 폴리아크릴레이트(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 염화물(PVC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하며, 바람직하게는, 전방 및/또는 후방 배리어층(5, 6)의 재료는 코팅되었고/되었거나, 적어도 하나의 전방 보호층(8) 및/또는 적어도 하나의 후방 보호층(9)은 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리아크릴레이트(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 염화물(PVC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하며, 전방 및/또는 후방 보호층(8, 9)의 재료는 바람직하게는 코팅되었다.
본 발명의 추가 구성에서, 제1 연결 재료(7) 및/또는 제2 연결 재료(10)는 바람직하게는 1-성분 또는 2-성분 조성으로의 아크릴레이트, 에폭시드 및 폴리우레탄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 추가 구성에서, 제1 에지 영역(11) 및/또는 제2 에지 영역(12), 특히 제1 에지 영역(11)의 에지들 및/또는 제2 에지 영역(12)의 에지들은 시일링되고/되거나, 적어도 2개의 광전자 구성 요소(2)는 캡슐화 체계(1)에서 집합적으로 캡슐화되며, 바람직하게는 적어도 2개의 광전자 구성 요소(2)는 제1 캡슐화(3)에 의해 각각 개별적으로 캡슐화되고 제2 캡슐화(4)에 의해 집합적으로 캡슐화된다.
광전자 구성 요소(2)는 캡슐화 체계(1), 특히 2중 캡슐화에 의해 캡슐화된다. 광전자 구성 요소(2)는 전극(18), 대향 전극(19) 및 적어도 하나의 광활성 층(26)을 포함하는 층 체계(20)를 가지며, 적어도 하나의 광활성 층(26)은 2개의 전극(18, 19) 사이에 배치된다.
본 발명의 추가 구성에서, 광전자 구성 요소(2)는 제1 캡슐화(3) 및/또는 제2 캡슐화(4) 아래에 배치되고 광전자 구성 요소(2)의 전극(18) 및/또는 대향 전극(19)과 적어도 부분적으로 전기 전도성으로 접촉하는 적어도 하나의 모선(15), 바람직하게는 적어도 2개의 모선(15)을 갖고, 적어도 하나의 모선(15)은 적어도 하나의 접촉 요소(16)에 의해 제2 캡슐화(4)의 외부의 연결 박스(17)와 전기 전도성으로 접촉한다.
본 발명의 추가 구성에서, 광전자 구성 요소(2)는 광발전 요소, 특히 태양 전지, 바람직하게는 가요성 유기 광발전 요소이다.
하나의 작업 예에서, 캡슐화 체계(1)는 이하와 같이 생산될 수 있다: 이러한 작업 예에서, 캡슐화 체계(1)는 롤로부터 100 ㎛ 두께 PET 캐리어 재료 및 다수의 SiOx 층으로 구성되는 배리어층(5, 6)의 적용을 위한 재료를 우선 펼치고, 연결 재료(7)로서의 50 ㎛ 두께 아크릴레이트 접착층으로 슬롯 다이 방법에 의해 전체 영역에 걸쳐 내부를 코팅함으로써 형성된다. 작업은 동일한 재료로 만들어지는 제2 롤 상에서 반복된다. 따라서, 코팅된 롤들 둘 다는 아크릴레이트 접착층으로 코팅되는 2개의 측부가 서로를 향하여 배향되고 롤들의 에지들이 중첩되는 방식으로 적층 체계에 공급된다. 광전자 구성 요소(2)는 제3 롤에서 분리되고, 배리어층들(5, 6) 사이에서 적층 체계로 공급되고, 압축된다. 광전자 구성 요소(2)는, 예를 들어 2 m 길이 및 30 ㎝ 넓이이다. 적층 체계에서의 압축 후에는 적외선 램프들 하에서의 가열에 의해 연결 재료(7)가 경화된다. 이는, 예를 들어 180 초의 지속 기간 동안 100℃에서 이루어질 수 있다. 따라서, 광전자 구성 요소(2)는 제1 에지 영역(11)을 갖는 제1 캡슐화(3)로 캡슐화된다. 제2 캡슐화(4)는 대체로 제1 캡슐화(3)의 시퀀스들을 따른다. 그러나 이 때, 보호층들(8, 9)의 형성을 위한 재료들이 적용된다. 이러한 작업 예에서, 기계적 보호 필름들이 사용되지만, 대안적으로 직접적인 코팅을 또한 생각해 볼 수 있다. 이러한 작업 예에서, 전방 보호층(8)은 광전자 구성 요소(2)로부터 원거리의 측부 상에서, 풍화 작용에 안정되고 자외선 차단 작용을 갖는 보호 래커를 갖는 100 ㎛ 두께 PET 베이스 필름이다. 후방 보호층(9)은 200 ㎛의 층 두께를 갖는 PP 동시 압출 성형물이다. 캡슐화들 둘 다에서의 연결 재료(7, 10)는 2-성분 폴리우레탄 접착제이며; 180 초의 지속 기간을 통해 100℃에서 열 보조 방식으로 경화가 이루어지지만, 상이한 제1 연결 재료(7) 및 제2 연결 재료(10)를 사용하는 것이 또한 가능하다.
제1 캡슐화(3) 및/또는 제2 캡슐화(4)는 대안적으로 자외선 경화, 2중 경화, 열 경화에 의해 그리고/또는 반응 기체에 의해 경화될 수 있다. 배리어층들(5, 6) 및/또는 보호층들(8, 9)은 대안적으로 프린팅 방법, 바람직하게는 스크린프린팅 방법, 플롯팅 방법, 잉크젯 프린팅 방법 또는 3D 프린팅 방법, 슬롯 다이 방법, 콤마 바 방법, 또는 나이프 코팅 방법에 의해 적용될 수 있다.
광전자 구성 요소(2)의 제1 캡슐화(3) 및 제2 캡슐화(4)는 롤 투 롤 방법으로 특히 수행 가능하다.
도 3은 캡슐화 체계(1)를 갖는 광전자 구성 요소(2)의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도를 도시한다. 동일하고 동일한 기능을 갖는 요소들에는 동일한 참조 번호들이 주어지므로, 이 점에 있어서 앞선 설명을 참조한다. 이러한 작업 예에서, 광전자 구성 요소(2)는 유기 광발전 요소이다.
적어도 하나의 모선(15)이 전극(18) 또는 대향 전극(19)에 전기 전도성 방식으로 적어도 부분적으로 연결되는 전기 접촉 연결(16)은 이하와 같이 수행될 수 있다: 단계 a)에서, 제1 캡슐화(3)를 갖는 광전자 구성 요소(2)가 제공되며, 광전자 구성 요소(2)는 제1 캡슐화 아래에 배치되는 적어도 하나의 모선(15)을 가진다. 단계 b)에서, 제1 캡슐화(3)에서 적어도 하나의 레이저 빔으로 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 개구부가 형성되어, 제1 캡슐화(3) 아래에 배치되는 적어도 하나의 모선(15)을 부분적으로 노출시킨다. 단계 c)에서, 적어도 하나의 개구부로 저융점 솔더가 도입되고, 적어도 하나의 모선(15)에 대향하는 적어도 하나의 개구부의 측부 상에서 전기 전도성 요소가 정렬된다. 단계 d)에서, 유도 납땜에 의해, 전기 전도성 접촉 요소(16)가 적어도 하나의 개구부에서 형성된다. 제2 캡슐화의 적용 후에 연결 박스(17)의 전기 전도성 연결에 대해, 단계 e)에서, 제2 캡슐화(4)에서 적어도 하나의 레이저 빔으로 레이저 어블레이션에 의해 적어도 하나의 연결 개구부가 형성된다. 단계 f)에서, 연결 박스(17)가 전기 전도성 접촉 요소(16)와 전기 전도성 방식으로 접촉된다. 레이저 어블레이션의 파라미터들, 특히 적어도 하나의 레이저 빔의 에너지 밀도, 펄스 지속 기간, 펄스 형상, 펄스 주파수 및/또는 파장은 제1 캡슐화(3) 및/또는 제2 캡슐화(4)의 재료 및 층 두께에 따라 조정되고, 유도 납땜의 파라미터들은 형성될 연결 요소의 재료 및 치수들에 따라 조정된다.
도 4는 캡슐화 체계(1)에서 캡슐화된 다수의 광전자 구성 요소(2)의 작업 예를 단면으로 나타낸 개략도이다. 동일하고 동일한 기능을 갖는 요소들은 동일한 참조 번호들이 주어지므로, 이 점에 있어서 앞선 설명이 참조된다.
본 발명의 하나의 구성에서, 적어도 2개의 광전자 구성 요소(2)는 캡슐화 체계(1)에서 집합적으로 캡슐화되며, 바람직하게는 적어도 2개의 광전자 구성 요소(2)는 제1 캡슐화(3)에 의해 각각 개별적으로 캡슐화되고 제2 캡슐화(4)에 의해 집합적으로 캡슐화된다.
본 작업 예에서, 3개의 광전자 구성 요소(2)가 제1 캡슐화(3)에 의해 각각 개별적으로 캡슐화되고, 그 다음 제1 캡슐화(3)에 의해 개별적으로 캡슐화되는 광전자 구성 요소들(2)이 제2 캡슐화(4)에 의해 집합적으로 캡슐화되어, 개별적으로 캡슐화된 구성 요소(27)를 부여한다. 개별 광전자 구성 요소들(2), 특히 개별 광발전 요소들은 라인 요소들(28)을 통하여 전기 전도성 방식으로 여기서 서로 연결된다. 광전자 구성 요소들(2)은 여기서 병렬로 연결되거나 직렬로 연결될 수 있다.
Claims (15)
- 적어도 제1 캡슐화(3) 및 제2 캡슐화(4)를 갖는 광전자 구성 요소(2)에 대한 캡슐화 체계(1), 특히 2중 캡슐화로서, 상기 제1 캡슐화(3)는 상기 광전자 구성 요소(2)의 전방면 상의 적어도 하나의 전방 배리어층(5), 및 상기 광전자 구성 요소(2)의 반대면 상의 적어도 하나의 후방 배리어층(6), 그리고 그 사이에 배치되는 적어도 하나의 제1 연결 재료(7)로 형성되며, 상기 제2 캡슐화(4)는 상기 광전자 구성 요소(2)의 상기 전방면 상의 적어도 하나의 전방 보호층(8), 및 상기 광전자 구성 요소(2)의 상기 반대면 상의 적어도 하나의 후방 보호층(9), 그리고 그 사이에 배치되는 적어도 하나의 제2 연결 재료(10)로 형성되며,
상기 제1 캡슐화(3)는 제1 에지 영역(11)에 의해 상기 제1 캡슐화(3)가 상기 광전자 구성 요소(2) 너머 돌출되는 방식으로 상기 광전자 구성 요소(2)를 둘러싸고, 상기 제2 캡슐화(4)는 제2 에지 영역(12)에 의해 상기 제2 캡슐화(4)가 상기 제1 캡슐화(3)의 상기 제1 에지 영역(11) 너머 돌출되는 방식으로 상기 광전자 구성 요소(2)를 포함하는 상기 제1 캡슐화(3)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항에 있어서,
상기 제1 캡슐화(3)는 상기 광전자 구성 요소(2)의 전체 규모에 걸쳐 형성되고/되거나, 상기 제2 캡슐화(4)는 상기 제1 캡슐화(3)의 전체 규모에 걸쳐 형성되고/되거나, 상기 제1 캡슐화(3)의 상기 제1 에지 영역(11)은 상기 광전자 구성 요소(2) 주변에 형성되고/되거나 상기 제2 캡슐화(4)의 상기 제2 에지 영역(12)은 상기 제1 캡슐화(3) 주변에 형성되며, 바람직하게는 상기 제1 에지 영역(11)의 폭(13)은 상기 광전자 구성 요소(2)의 에지에 따라 상이하게 형성되고/되거나 상기 제2 에지 영역(12)의 폭(14)은 상기 제1 캡슐화(3)의 에지에 따라 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 캡슐화(3)의 상기 적어도 하나의 전방 배리어층(5) 및 상기 적어도 하나의 후방 배리어층(6)은 상이한 재료 및/또는 상이한 수의 층으로 형성되고/되거나, 상기 제2 캡슐화(4)의 상기 적어도 하나의 전방 보호층(8) 및 상기 적어도 하나의 후방 보호층(9)은 상이한 재료 및/또는 상이한 수의 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 캡슐화(3)는 적어도 2개의 전방 및/또는 후방 배리어층(5, 6), 특히 상이한 특성들을 갖는 배리어층들(5, 6)로 형성되고/되거나, 상기 제2 캡슐화(4)는 적어도 2개의 전방 및/또는 후방 보호층(8, 9), 특히 상이한 특성들을 갖는 보호층들로 형성되며, 상기 제1 캡슐화(3)는 바람직하게는 수분 및/또는 산소로부터의 보호를 형성하고, 상기 제2 캡슐화(4)는 기계적 보호를 형성하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
접합층이 상기 광전자 구성 요소(2)와 상기 제1 캡슐화(3) 사이에 배치되고/되거나 접합층이 상기 제1 캡슐화(3)와 상기 제2 캡슐화(4) 사이에 배치되고/되거나, 평탄화층이 상기 광전자 구성 요소(2)와 상기 제1 캡슐화(3) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 캡슐화(3)의 층 두께는 20 ㎛ 내지 400 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛이고/이거나, 상기 제2 캡슐화(4)의 층 두께는 50 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 500 ㎛이고/이거나, 상기 제1 연결 재료(7) 및/또는 상기 제2 연결 재료(10)의 층 두께는 10 ㎛ 내지 300 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 에지 영역(11)의 상기 폭(13)은 5 ㎜ 내지 200 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 50 ㎜이고/이거나, 상기 제2 에지 영역(12)의 상기 폭(14)은 5 ㎜ 내지 100 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 40 ㎜인 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 캡슐화(3)의 상기 층 두께는 바람직하게는 5 ㎜ 내지 60 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 30 ㎜의 상기 제1 에지 영역(11)의 폭(21)까지 상기 제1 에지 영역(11)을 향하여 부분적으로 감소하고/하거나, 상기 제2 캡슐화(4)의 상기 층 두께는 바람직하게는 5 ㎜ 내지 50 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 20 ㎜의 상기 제2 에지 영역(12)의 폭(22)까지 상기 제2 에지 영역(12)을 향하여 부분적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배리어층(5, 6) 및/또는 상기 적어도 하나의 보호층(8, 9)은 자외선 보호층, 반사 방지층, 내습 및/또는 항산소층, 및/또는 바람직하게는 스크래치 저항을 증가시키기 위한 기계적 보호층인 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전방 배리어층(5) 및/또는 상기 적어도 하나의 후방 배리어층(6)은 폴리아크릴레이트(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 염화물(PVC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하며, 바람직하게는, 상기 전방 및/또는 후방 배리어층(5, 6)의 재료는 코팅되었고/되었거나, 상기 적어도 하나의 전방 보호층(8) 및/또는 상기 적어도 하나의 후방 보호층(9)은 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리아크릴레이트(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 염화물(PVC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하며, 상기 전방 및/또는 후방 보호층(8, 9)의 재료는 바람직하게는 코팅되었던 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 연결 재료(7) 및/또는 상기 제2 연결 재료(10)는 바람직하게는 1-성분 또는 2-성분 조성으로의 아크릴레이트, 에폭시드 및 폴리우레탄으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 에지 영역(11) 및/또는 상기 제2 에지 영역(12), 특히 상기 제1 에지 영역(11)의 에지들 및/또는 상기 제2 에지 영역(12)의 에지들은 시일링되고/되거나, 적어도 2개의 광전자 구성 요소(2)가 상기 캡슐화 체계(1)에서 집합적으로 캡슐화되며, 바람직하게는 적어도 2개의 광전자 구성 요소(2)가 상기 제1 캡슐화(3)에 의해 각각 개별적으로 캡슐화되고 상기 제2 캡슐화(4)에 의해 집합적으로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 캡슐화 체계(1). - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 청구된 캡슐화 체계(1), 특히 2중 캡슐화를 갖는 광전자 구성 요소(2), 바람직하게는 전극(18), 대향 전극(19) 및 적어도 하나의 광활성 층(26)을 갖는 층 체계(20)를 갖는 가요성 광전자 구성 요소(2)로서, 상기 적어도 하나의 광활성 층(26)은 상기 2개의 전극(18, 19) 사이에 배치되는 것인 광전자 구성 요소(2).
- 제13항에 있어서,
상기 광전자 구성 요소(2)는 제1 캡슐화(3) 및/또는 제2 캡슐화(4) 아래에 배치되고 상기 광전자 구성 요소(2)의 상기 전극(18) 및/또는 상기 대향 전극(19)과 적어도 부분적으로 전기 전도성 접촉하는 적어도 하나의 모선(15)을 갖고, 상기 적어도 하나의 모선(15)은 적어도 하나의 접촉 요소(16)에 의해 상기 제2 캡슐화(4)의 외부의 연결 박스(17)와 전기 전도성 접촉하는 것을 특징으로 하는 광전자 구성 요소(2). - 제13항 또는 제14항에 있어서,
광발전 요소, 특히 태양 전지인 것을 특징으로 하는 광전자 구성 요소(2).
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