KR20230062468A - 광전자 구성 요소를 위한 코팅, 이러한 코팅을 제조하기 위한 방법, 및 이러한 코팅을 포함하는 광전자 구성 요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광전자 구성 요소(100)의 레이저 구조화된 표면(11)을 평활화 및 안정화시키기 위한 코팅(10)에 관한 것이다. 광전자 구성 요소(100)는 층 시스템(7)을 가지며, 층 시스템(7)은, 제1 전극(2), 제2 전극(6), 및 적어도 하나의 광활성 층(4)을 포함하고, 적어도 하나의 광활성 층(4)은 전극(2, 6) 사이에 적어도 부분적으로 배치되며, 층 시스템(7)은 레이저 구조화된다. 코팅(10)은 폴리티올 기질을 가지며, 폴리티올 기질은, 중합에 의해 적어도 하나의 제1 모노머 및 제2 모노머로 제조된다. 제1 모노머는 적어도 3개의 티올기를 갖는 다작용성 티올이며, 제2 모노머는 적어도 2개의 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄이다. 코팅(10)은 광전자 구성 요소(100) 상에 배치되며, 적어도 제1 모노머 및/또는 제2 모노머에 대해, 층 시스템(7)과 적어도 부분적으로 직접 접촉되거나/직접 접촉되고, 층 시스템(7)과 확산 접촉된다.
Description
본 발명은 광전자 구성 요소(optoelectronic component)의 레이저 구조화된(laser-structured) 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅, 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 이러한 코팅으로 코팅하는 방법, 이러한 코팅을 갖는 광전자 구성 요소, 및 광전자 구성 요소를 위한 와인딩 보호물(winding protection)로서의 이러한 코팅의 사용에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 와인딩 보호물로도 지칭되는 보호용 층, 및 손상 없이 처리될 수 있는 광전자 구성 요소의 반제품의 제조를 위해 롤-투-롤(roll-to-roll) 방법으로 이러한 보호용 층을 도포하는 방법에 관한 것이다.
광전자 구성 요소, 특히 광전지 소자(photovoltaic element)는, 기판에 도포된 2개의 전극을 포함하는 층 시스템으로 구성되며, 하나는 베이스 전극으로서 기판에 도포되고, 다른 하나는 상부 전극으로서 기판으로부터 멀리 떨어진 면 상에 도포된다. 적어도 하나의 광활성(photoactive) 층, 바람직하게는 유기 광활성 층이 2개 전극 사이에 있다. 또한, 전극 사이에 배치된 추가적인 층, 예를 들어 수송 층이 있을 수 있다. 유기 광활성 층을 갖는 광전자 구성 요소, 유기 광전자 구성 요소는, 예를 들어, 재료를 기화시킴으로써, 폴리머를 프린팅함으로써, 또는 액체로부터 처리함으로써 제조될 수 있다. 유기 광전자 구성 요소의 기본적인 구조는, 예를 들어, WO2004083958A2, WO2006092134A1, WO2010139804A1 또는 WO2011138021A2에 개시되어 있다. 유기 활성 층은, 폴리머 또는 저분자로 형성될 수 있다. 특히, 저분자는, 표준 압력(우리의 주변 대기의 기압) 하에서 그리고 실온에서 고체상인, 100 내지 2000 g/mol의 단분산 몰 질량을 갖는 비폴리머성(nonpolymeric) 유기 분자를 의미하는 것으로 이해된다. 보다 구체적으로, 저분자는 광활성이며, "광활성"은, 분자가 광의 입력에 따라 이들의 전하 상태 및/또는 분극 상태를 변화시킨다는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
층 시스템의 광활성 층은, 수용체(acceptor) 흡수 재료를 단독으로 포함할 수 있거나, 공여체(donor) 흡수 재료를 단독으로 포함할 수 있거나, 상이한 유형 및/또는 동일한 유형의 다수의 흡수 재료의 다른 조합물을 포함할 수 있다. 또한, 흡수 특성을 개선하기 위해, 흡수체 층에 재료를 추가하는 것이 가능하다. 층 시스템은, 광활성 (흡수체) 층만으로 구성될 수 있다. 대신에, 층 시스템은, 개별 광활성 (흡수체) 층 사이에 그리고 광활성 (흡수체) 층과 전극 사이에, 추가적인 층, 예를 들어 수송 층, 바람직하게는 도핑된 수송 층을 더 포함하는 것이 가능하다.
유기 광전자 구성 요소, 특히 유기 태양전지는, 바람직하게는, 감소된 압력에 따라 기상 증착에 의해 도포되거나 용액으로부터 처리되는, 적어도 하나의 광활성 층을 갖는 일련의 얇은 층으로 구성된다. 전기적 연결은, 금속 층, 투명 전도성 산화물 및/또는 투명 전도성 폴리머를 통해 이루어질 수 있다. 유기 층의 진공 기상 증착은, 다층 태양전지, 특히 탠덤(tandem) 또는 삼중 셀의 제조의 경우 특히 바람직하다. 종래기술은 간단한 또는 탠덤 유기 셀을 개시한다. DE102004014046A1은, 하나씩 차례로 적층되는 하나 이상의 pi, ni 및/또는 핀(pin) 다이오드의 유기 층으로 구성된 광활성 구성 요소, 특히 태양전지를 개시한다.
유기 광전자 구성 요소, 특히 유기 태양전지 또는 유기 광검출기는, 공기, 특히 산소, 및/또는 수분, 특히 물과의 직접 접촉의 결과로서 현저하게 감소된 수명을 나타내므로, 배리어(barrier) 층 및/또는 캡슐화(encapsulation)에 의해 적절하게 보호되어야 한다. 캡슐화는 배리어 막에 의해 또는 직접적인 캡슐화에 의해 수행될 수 있다. 이는 알려진 방법에 의해 구현될 수 있다.
광전지 소자는 레이저 공정에 의해 구조화된다. 특히 이러한 방법은, 모듈 상의 개별 태양전지 스트립의 연결을 위해 뿐만 아니라 개별 셀의 전기적 분할을 위해, 롤-투-롤 방법으로 사용된다. 롤-투-롤 방법으로 유기 층을 갖는 광전자 구성 요소의 제조 시의 한 가지 문제는, 레이저 공정 또는 리소그래피/화학적 또는 기계적 공정에 의해 일반적으로 도입되는, 전기 절연체에 의해서만 기판들이 서로 분할된다는 점이다. 기판들은 롤 상에 존재하며, 완성을 위해, 둘 모두가 서로 분리되어야 하고, 외부 환경 영향으로부터 적절하게 보호되어야 한다. 특히, 전극의 레이저 구조화 시에, 이는 레이저 스크라이브(laser scribe)로 지칭되는 벌지(bulge)를 야기하며, 이는 모듈이 커버링 층 없이 와인딩되는 경우 모듈을 손상시킬 수 있다. 여기서 문제는, 이미 완성된 층 시스템이 작업 단계들 사이에서 수분, 용제 및/또는 기계적 응력으로부터 보호되어야 한다는 점이며, 이는 그렇지 않으면 유기 층이 손상될 수 있기 때문이다. 추가적인 요인은, 층 시스템의 전극과 광활성 층 간의 일반적으로 낮은 접착력이며, 이에 따라, 전체 층 시스템과 함께 연속적인 기판의 와인딩 및 언와인딩(unwinding)은, 광전자 구성 요소의 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 광전자 구성 요소의 보호를 위한 보호용 층이 필요하다. 이는 광전자 구성 요소의 추가적인 공정 시에 더 낮은 민감도 및 하류 기계로의 손상 없는 이송을 보장하며, 막의 양면 상의 균일한 접촉이 가능하다. 종래기술에서, 폴리머 막이 보호용 층으로서 도포된다. 그러나, 예를 들어 복합체 건조와 같은, 특별한 조치가 없는 사전 제조된 막은 높은 수분 함량을 가지며, 이로 인해 층 시스템의 손상을 유발할 수 있다; 또한, 층 시스템에 대한 기계적 응력이 있다. 외층을 형성하는 다른 방법도 마찬가지로 알려져 있다.
DE 10 2008 026 216 B4는 전자 회로에 바니시(varnish)를 도포하는 방법을 개시한다. 그러나, 그 방법은 층 시스템, 특히 층 시스템의 전극 또는 광활성 층에 직접 도포하기 위해 사용될 수 없으며, 이는 바니시의 용제 함량으로 인해 층 시스템이 손상되기 때문이다.
DE 10 2009 025 123 A1은 슬롯 다이로부터 발광 소자 상으로 폴리머의 압출에 의해 도포된 층을 개시한다. 폴리머의 용융을 위해 필요한 비교적 높은 온도, 및 압출 작업으로 인해 비롯되는 기계적 응력의 결과로, 이러한 방법은 광활성 층 시스템 상에 보호용 층을 형성하기 위해 사용될 수 없다.
DE 10 2004 024 461 A1은 롤-투-롤 방법으로의 유기 부품의 제조를 개시하며, 반도체 층의 활성 영역은, 제조 공정 동안의 임의의 시간에, 보호되지 않은 용제 및/또는 용제 증기에 노출되지 않는다.
DE102015116418A1은 기판 막 상에 층 적층물을 포함하는 유기 전자 부품의 반제품 버전을 제조하기 위한 연속적인 롤-투-롤 방법으로 보호용 층을 도포하는 방법 및 보호용 층을 개시하며, 보호용 층은, 최종 제조 전에 그리고 최종 제조 동안에, 환경 영향 및 처리로 인해 유발되는 손상으로부터 층 적층물을 보호한다. 이는 도포 단계에서 적어도 일시적으로 가교 결합 가능하거나 경화 가능한 유체인 보호용 층 재료를 도포하는 단계를 포함하며, 기능적 보호용 층을 형성하기 위한 그러한 방식으로, 롤-투-롤 방법 동안의 조건 그리고 유체 및 고체상의 층 적층물과 친화성이다.
그러나, 종래기술의 단점은, 이러한 코팅이 광활성 층 시스템, 특히 전극 또는 광활성 층에 직접 도포될 수 없다는 점이며, 이는 이들이 손상되기 때문이다. 또한, 알려진 방법은, 특히 광전자 구성 요소의 제조를 위한 롤-투-롤 방법에 적합하지 않다; 특히, 대면적 태양전지의 제조를 위한 롤-투-롤 방법에서, 층 시스템의 단순한 커버리지는, 이로 인해 단락을 야기할 수 있기 때문에 불충분하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅, 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 이러한 코팅으로 코팅하는 방법, 이러한 코팅을 갖는 광전자 구성 요소, 및 광전자 구성 요소를 위한 및/또는 광전자 구성 요소의 제조를 위한 반제품을 위한 와인딩 보호물로서 이러한 코팅의 사용을 제공하는 것으로서, 언급된 단점이 발생하지 않으며, 특히, 층 시스템, 특히 층 시스템의 전극 및/또는 광활성 층과의 부정적인 상호작용의 발생 없이, 전자 부품의 층 시스템에 보호용 층을 도포하는 것이 가능하다.
특히 본 발명은, 특히 이의 기능의 손상 없이, 그리고 특히 이에 대한 손상 없이, 전극 또는 광활성 층(특히, 유기 광활성 층)과의 코팅의 직접 접촉 또는 코팅의 확산 접촉을 갖는 코팅을 제공한다.
본 발명의 기초가 되는 기술적 문제는, 특히 얇은 층에 의한 밀봉 또는 조밀한 봉입을 가능하게 하기 위해, 광전자 구성 요소의 층 시스템의 개별 층의 레이저 구조화의 결과로서 형성되는 벌지를 먼저 안정화시키는 것이며, 이는 종래기술에서 발견된 단점을 없애고, 그 다음으로 롤-투-롤 방법에 통합될 수 있다. 특히, 코팅은, 후속적으로 추가로 처리될 수 있는 반제품의 보호 및 와인딩을 가능하게 하도록 의도된다.
목적은 독립 청구항의 청구 대상에 의해 달성된다. 바람직한 구성은 종속 청구항으로부터 명백해질 것이다.
보다 구체적으로는, 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅이 제공된다는 점에서 목적이 달성되며, 광전자 구성 요소는 층 시스템을 갖고, 층 시스템은, 제1 전극, 제2 전극, 및 적어도 하나의 광활성 층을 포함하며, 적어도 하나의 광활성 층은 전극 사이에 적어도 부분적으로 배치되고, 층 시스템은 레이저 구조화된다. 코팅은 폴리티올린 기질(polythiolene matrix)을 가지며, 바람직하게는 폴리티올린 기질로 구성되고, 폴리티올린 기질은, 적어도 하나의 제1 모노머 및 하나의 제2 모노머로부터 중합에 의해 형성되며,
제1 모노머는, 적어도 3개의 티올기 
, 바람직하게는 말단 티올기를 갖는 다작용성 티올이고,
제2 모노머는, 적어도 2개의 C-C 이중 결합 
, 바람직하게는 말단 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄이며,
코팅은 광전자 구성 요소 위에 배치되고, 적어도 제1 모노머 및/또는 제2 모노머에 대해, 층 시스템과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템과의 확산 접촉을 갖는다. 여기서, R1은 적어도 2개의 티올기를 갖는 유기 라디칼이며, 바람직하게는 적어도 2개의 티올기를 갖는 알킬 라디칼이다. 여기서, R2는 적어도 하나의 C-C 이중 결합을 갖는 유기 라디칼이며, 바람직하게는 적어도 하나의 C-C 이중 결합을 갖는 알킬 라디칼이다.
특히 이에 따라, 추가적인 공정 중의 손상의 결과로서 그리고 환경 영향으로부터, 최종 제조 단계 및/또는 수송 동안, 광전자 구성 요소의 층 시스템, 특히 층 시스템의 전극 또는 광활성 층을 보호한다. 코팅은 적어도 경화 상태에서 전기 절연성이다. 본 발명의 코팅은, 층 시스템의 레이저 구조화된 표면을 평탄화 및 안정화시킨다. 광전자 구성 요소는 반제품 또는 최종 제품일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광전자 구성 요소는 기판을 가지며, 층 시스템은 기판 위에 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 층 시스템은, 추가적인 기능적 층, 특히 수송 층 및/또는 패시베이션(passivation) 층을 갖는다.
특히 코팅은, 기계적 내구성, 특히 스크래치 저항성을 증가시키기 위해, 바람직하게는, 공기, 특히 산소, 및/또는 수분, 특히 물의 외부 영향에 대한 투과성을 방지하기 위한 보호용 층, 바람직하게는 배리어 층을 의미하는 것으로 이해된다.
특히, 광전자 구성 요소 바로 위에 적어도 부분적으로 배치된 코팅을 형성하기 위한 적어도 하나의 모노머 및/또는 코팅은, 바람직하게는, 그 사이에 배치된 추가적인 재료 없이 또는 추가적인 층 없이, 광전자 구성 요소의 층 시스템(특히, 광활성 층 또는 전극)과의 코팅(즉, 층 시스템의 적어도 하나의 구성 요소와의 코팅의 적어도 하나의 구성 요소)을 형성하기 위한 적어도 하나의 모노머 및/또는 코팅의 적어도 부분적인 직접 접촉을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 배리어 층이다.
특히 배리어 층은, 화합물, 불순물, 수분 및/또는 산소에 대항하는 배리어를 형성하는 보호용 층을 의미하는 것으로 이해된다. 특히 배리어 층은, 특히 대기 산소 및/또는 수분의 외부 영향에 대한 투과성을 방지하기 위한 보호용 층; 기계적 내구성, 특히 스크래치 저항성을 증가시키기 위한 보호용 층; 및/또는 필터 층, 바람직하게는 UV 필터를 갖는 층이다.
특히, 광전자 구성 요소의 레이저 구조화, 특히 전극, 층 시스템의 층, 및/또는 층 시스템의 레이저 구조화는, 광전자 구성 요소의 개별 광전지의 상호 연결, 또는 광전지의 전기적 분할을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 표면의 레이저 구조화의 결과로서, 적어도 하나의 광활성 층은 적어도 부분적으로 노출되며, 전극, 특히 전극 층에 의해 완전히 커버되지 않는다. 레이저 구조화는, 불균일한 비평면형 표면을 유발하는, 토폴로지, 형태(morphology), 입자 및/또는 벌지를 형성한다. 레이저 구조화는, 유기 광전지 소자의 층 시스템의 평탄한 토폴로지의 층의 높이를 수배 초과하는, 레이저 스크라이브로 지칭되는 벌지를 야기할 수 있다. 결과적으로, 먼저, 추가적인 층, 특히 배리어 층을 도포하는 것이 어렵게만 가능하며; 그 다음으로, 후속적인 캡슐화의 경우, 이미 도포된 임의의 층이 손상될 수 있다.
광전자 구성 요소의 층(특히, 층 시스템)의 평탄화의 경우, 특히 표면의 불균일성은, 예를 들어, 층 시스템의 레이저 구조화에 의한 불균일성, 특히 벌지가 커버되는 그러한 정도까지 커버된다. 특히 평탄화는, 균일한 층 두께를 갖는 광전자 구성 요소를 제공한다. 이러한 목적을 위해, 더 높게 놓인 영역보다 광전자 구성 요소의 표면 상의 더 낮게 놓인 영역에 코팅의 더 많은 재료가 도포된다. 평탄화 층 또는 코팅의 도포 후에, 층 시스템과 함께 광전자 구성 요소는 대부분 평면형이다.
특히 안정화는, 층 시스템의 특정 표면 구조물의 안정화, 특히 층 시스템의 토폴로지 및/또는 형태의 안정화를 의미하는 것으로 이해된다. 이상적으로, 안정화에 따라, 롤-투-롤 공정으로의 완제품의 제조를 위한 후속 공정 단계 동안 및/또는 완제품의 롤링업(rolling-up) 동안, 와인딩 및 언와인딩이 가능하다.
특히, 평탄화 및 안정화는, 레이저 구조화 작업으로 형성된 층 시스템의 벌지의 평탄화 및 안정화를 야기한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 안정화는, 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 조정을 의미하는 것으로 이해된다. 레이저 구조화에 의해 형성된 벌지의 평탄화 및 안정화는 본 발명의 코팅에 의해 보장된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광전자 구성 요소는, LED, OLED, 광전지 소자, 특히 태양전지, 유기 광전지 소자, 특히 유기 태양전지, 또는 광검출기, 특히 유기 광검출기이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 광활성 층은, 층 시스템의 표면에 적어도 부분적으로 배치되거나/배치되며, 층 시스템의 표면으로부터 적어도 부분적으로 접근 가능하다; 특히, 이러한 목적을 위해, 층 시스템은, 레이저 구조화에 의해 형성된 홈 또는 채널을 갖는다. 층 시스템은, 바람직하게는 전극에 의해 완전히 커버되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 광전자 구성 요소 상에 배치되며, 코팅은, 적어도 제1 모노머 및/또는 제2 모노머에 대해, 층 시스템의 적어도 하나의 광활성 층과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템의 적어도 하나의 광활성 층과의 확산 접촉을 갖는다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 층 시스템의 확산-투과성 인접 층 상에 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 층 시스템 상에 이미 배치된 배리어 층 상에 배치되거나, 층 시스템 상에 이미 배치된 배리어 층에 도포되며, 이 경우, 배리어 층은 광전자 구성 요소, 특히 층 시스템을 완전히 밀봉하지 않으므로, 특히 깔끔하게 형성되지 않은 배리어 층, 결함 및/또는 미세 균열에 의해, 예를 들어, 층 시스템 상에 형성된 SiOCH에 의해, 적어도 부분적으로(즉, 개별 지점에서) 층 시스템과 코팅의 직접 접촉이 있다.
특히 SiOCH 층은, 탄소 함량에 의해 유기 특성을 수용하는 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 층을 의미하는 것으로 이해되며, 이는 탄소 함량이 화학적 미세 구조 및 폴리머형 부분적으로 가교 결합된 연쇄 구조에 영향을 준다는 것을 의미한다. 재료는, SiOx보다 더 탄성이고 가요성이며, 가요성 및/또는 탄성 특성을 갖는 나노 다공성 재료이다.
특히 층 시스템과 코팅의 직접 접촉은, 층 시스템(특히, 층 시스템의 전극 및/또는 광활성 층)과 적어도 하나의 성분(특히, 적어도 제1 모노머 및/또는 제2 모노머)의 직접 접촉을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 층 시스템의 레이저 구조화로 인한, 또는 전극 위에 배치된 보호용 층 및/또는 전극의 균열로 인한, 적어도 하나의 광활성 층 위의 전극의 불완전한 배치로 인해 직접 접촉이 비롯될 수 있다.
특히 층 시스템과 코팅의 확산 접촉은, 적어도 하나의 개재 재료(특히, 적어도 하나의 개재 층)를 통한, 층 시스템(특히, 층 시스템의 전극 및/또는 광활성 층)과 코팅의 적어도 하나의 성분(특히, 제1 모노머 및/또는 제2 모노머)의 간접 접촉을 의미하는 것으로 이해되며, 코팅의 적어도 하나의 성분은, 적어도 하나의 개재 재료(특히, 적어도 하나의 개재 층)를 통과할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은, 층 시스템에 대하여 불친화성인 임의의 재료(특히, 층 시스템을 약화 및/또는 손상시킬 수 있는 임의의 불친화성 용제 및/또는 수분)를 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트로 형성되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 임의의 폴리아크릴레이트를 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 임의의 실록산(폴리실록산) 및/또는 임의의 실란을 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 물 및 용제가 없다. 이는 예를 들어 확산에 의한, 층 시스템의 파괴 및/또는 층 시스템으로부터 유기 재료의 침출을 방지하거나 적어도 감소시킨다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 완전히 광전자 구성 요소에 도포된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 광전자 구성 요소의 전체 표면 위에 배치된다. 본 발명의 추가적인 바람직한 실시형태에서, 코팅은 층 시스템의 영역에 도포된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광전자 구성 요소의 접점 지점들은, 바람직하게는 보호용 층으로부터 이들을 후속적으로 제거할 필요 없이, 코팅에서 떨어져 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광전지 소자는 적어도 하나의 광활성 층을 갖는 셀을 가지며, 특히 CIS, CIGS, GaAs 또는 Si 셀, 페로브스카이트(perovskite) 셀, 또는 유기 태양전지로 지칭되는 유기 광전지 소자(OPV)를 갖는다. 특히 유기 광전지 소자는, 적어도 하나의 유기 광활성 층을 갖는 광전지 소자, 특히 폴리머 유기 광전지 소자, 또는 저분자에 기초하는 유기 광전지 소자를 의미하는 것으로 이해된다. 폴리머의 특징은, 이들이 기화 가능하지 않으므로 용액으로만 도포될 수 있다는 점이지만, 저분자는 일반적으로 기화 가능하며, 용액형 폴리머로서 도포될 수 있거나, 달리 기화 방법에 의해, 특히 감소된 압력으로부터의 기화에 의해 도포될 수 있다. 특히 유기 광활성 층은, 가시광선, UV 방사선 및/또는 IR 방사선을 방사함으로써 엑시톤(전자-정공 쌍)이 형성되는 광활성 층이다. 여기서 유기 재료는, 프린팅, 접착제 접착, 코팅, 기상 증착에 의해, 또는 일부 다른 방식으로, 적은 체적 또는 박막의 형태로 막에 도포된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 광활성 층은 유기 재료로 형성되며, 바람직하게는 유기 저분자 또는 폴리머 유기 분자로 형성되고, 특히 바람직하게는 유기 저분자로 형성된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 층 시스템의 광활성 층은, 감소된 압력에 따라 기화 가능한 저분자를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 층 시스템의 층은, 유기 저분자를 기화시킴으로써 도포된다.
광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 본 발명의 코팅은 종래기술에 비하여 이점을 갖는다. 놀랍게도, 본 발명의 코팅을 층 시스템의 전극 및/또는 광활성 층에 이를 손상시키지 않으면서 직접 도포하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 코팅은, 최종 제조 전에 그리고 최종 제조 동안에, 환경 영향 및 손상으로부터 층 시스템을 보호한다. 바람직하게는, 코팅은, 층 시스템(특히, 전극 및/또는 광활성 층)에 이를 손상시키지 않으면서 직접 액체 형태로 도포될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 코팅은, 광전자 구성 요소에 대한 특히 우수한 접착력을 갖는다. 바람직하게는, 코팅은, 레이저 구조화 후에 벌지가 중첩되거나 접히는 결과로 인한 단락을 방지한다. 바람직하게는, 연속적인 평면형 토폴로지가 제공된다. 이러한 방식으로, 특히, 예를 들어 얇은 층 캡슐화와 같은, 후속적인 캡슐화를 보다 용이하게 적용하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 방법은 광전자 구성 요소의 제조를 위한 롤-투-롤 방법으로 수행 가능하다. 바람직하게는, 후속 도포된 배리어 층 또는 캡슐화의 접착력이 개선된다. 바람직하게는, 코팅은, 특히 반제품의 경우에 추가적인 공정 전의 긴 저장 시간의 경우, 특히 롤-투-롤 방법에서 언롤링 시에, 기판으로부터의 층 시스템의 분리를 방지한다. 바람직하게는, 롤-투-롤 방법 동안 와인딩 및 언와인딩이 가능해진다. 바람직하게는, 코팅은, 배리어 막 및 접착제를 통한 광전자 구성 요소의 후속적인 캡슐화의 경우, 특히 접착제와의 원치 않는 상호 작용으로부터 유기 광활성 층 시스템의 보호를 가능하게 한다. 바람직하게는, 완성된 버전의 광전자 구성 요소의 완전한 제조를 위해, 다수의 연속적인 롤-투-롤 시스템이 사용될 수 있다. 층 시스템은, 코팅에 의해, 작업 단계 간에 용제 및/또는 기계적 응력으로부터 보호된다. 바람직하게는, 코팅을 제조하는 방법은 간단하고, 유연하며, 저렴하고, 롤-투-롤 방법에 통합 가능하다.
특히 롤-투-롤 방법은, 가요성 폴리머 막 또는 금속박의 시트 상에 프린팅되는 가요성 전자 구성 요소의 제조를 의미하는 것으로 이해된다. 롤 상에 존재하는 기판은 언롤링되고, 처리되며, 최종적으로 다시 롤링된다. 특히 롤-투-롤 방법은, 이에 의해 개별 구성 요소가 연속적으로 처리되는 연속적인 공정 방식을 의미하는 것으로 이해된다. 구체적으로, 이는 적어도 광전자 구성 요소 또는 반제품 버전의 광전자 구성 요소가 연속적인 방법에 의해 하나보다 많은 방법 단계로 제조됨을 의미한다. 롤-투-롤 방법은, 예를 들어, 특히 폴리머 막(예를 들어, PET 또는 PEN)의 연속적인 기판을 특징으로 한다. 특히, 기상 증착, 프린팅, 코팅, 스퍼터링 또는 플라즈마 증착에 의해 전자 부품을 형성하기 위해, 이러한 기판에 재료가 도포된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 가시광선 파장 범위의 광에 대해 적어도 실질적으로 투명하며, 특히 적어도 대체로 투명하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 형태-맞춤(form-fitting) 방식으로, 특히 응집성 방식으로, 광전자 구성 요소 상에 배치된다.
특히 광전자 구성 요소는, 광전지 소자를 의미하는 것으로 이해된다. 특히 광전지 소자는, 광전지, 특히 태양전지를 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게는 광전지 소자는, 직렬 또는 병렬로 상호 연결될 수 있는 다수의 광전지로 형성된다. 다수의 광전지는, 광전자 구성 요소에서 상이한 방식으로 배치 및/또는 상호 연결될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 광전자 구성 요소는, 반제품 버전의 광전자 구성 요소를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 일 전개예에서, 제1 모노머는 적어도 4개의 티올기를 가지며, 티올기는 바람직하게는 각각 말단(terminal end)에 있다.
본 발명의 일 전개예에서, 제2 모노머는 적어도 3개의 C-C 이중 결합, 바람직하게는 적어도 4개의 C-C 이중 결합을 가지며, C-C 이중 결합은 바람직하게는 각각 말단에 있다.
본 발명의 일 전개예에서, 폴리티올린 기질은, 적어도 하나의 제3 모노머 및/또는 적어도 하나의 추가적인 성분으로부터 추가적으로 형성되며, 적어도 하나의 제3 모노머는 적어도 2개의 티올기를 갖고, 티올기는 바람직하게는 각각 말단에 있으며, 적어도 하나의 추가적인 성분은, 첨가제, 난연제, 충전제, 억제제, 개시제, 및 안정제로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 적어도 하나의 제3 모노머로부터 추가적으로 형성되며, 적어도 하나의 제3 모노머는 적어도 2개의 티올기, 바람직하게는 적어도 3개의 티올기를 갖고, 티올기는 바람직하게는 각각 말단에 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 적어도 하나의 제4 모노머로부터 추가적으로 형성되며, 적어도 하나의 제4 모노머는 적어도 하나의 C-C 이중 결합을 갖고, C-C 이중 결합은 바람직하게는 말단에 있으며; 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 제4 모노머는 적어도 2개의 C-C 이중 결합을 갖고, C-C 이중 결합은 바람직하게는 각각 말단에 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은, 작용성 우레탄기를 갖는, 바람직하게는 적어도 2개의 작용성 우레탄기를 갖는, 바람직하게는 3개의 작용성 우레탄기를 갖는 적어도 하나의 화합물을 포함하며, 이하에서 우레탄으로도 지칭되는 우레탄기는 -NH-CO-O- 기를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은, 코팅의 총 중량을 기준으로, 코팅의 5 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 20 중량%, 또는 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%의 양으로 적어도 하나의 우레탄을 포함하며, 우레탄은 하나의 작용성 우레탄기, 또는 바람직하게는 2개의 작용성 우레탄기를 갖는다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 제1 모노머 및/또는 제3 모노머는, 적어도 하나의 우레탄기를 갖는다.
본 발명의 일 전개예에서, 제1 모노머는 메르캅토 에스테르이며, 제1 모노머는 바람직하게는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다:
본 발명의 일 전개예에서, C-C 이중 결합은 알릴기 및/또는 비닐기이며, 제2 모노머는 바람직하게는 트리알릴 이소시아누레이트 또는 트리알릴 시아누레이트이고, 특히 바람직하게는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다:
본 발명의 일 전개예에서, 제1 모노머 대 제2 모노머의 몰 비는, 2:1 내지 0.7:1, 바람직하게는 2:1 내지 1:0.9, 바람직하게는 1.6:1 내지 1:0.9, 바람직하게는 1.5:1 내지 1:1, 또는 바람직하게는 1.2:1 내지 1:1이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅, 특히 모노머 혼합물은, 코팅의 총 중량을 기준으로, 특히 모노머 혼합물의 총 중량을 기준으로, 30 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 35 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 30 중량% 내지 55 중량%, 바람직하게는 30 중량% 내지 50 중량%, 또는 바람직하게는 35 중량% 내지 50 중량%의 적어도 하나의 제1 모노머의 비율을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅, 특히 모노머 혼합물은, 코팅의 총 중량을 기준으로, 특히 모노머 혼합물의 총 중량을 기준으로, 10 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 30 중량% 내지 55 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 40 중량%, 또는 바람직하게는 10 중량% 내지 30 중량%의 적어도 하나의 제2 모노머의 비율을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은, 각각의 경우 코팅의 총 중량을 기준으로, 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 85 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%, 바람직하게는 적어도 95 중량%, 바람직하게는 적어도 98 중량%, 바람직하게는 적어도 99 중량%, 바람직하게는 적어도 99.5 중량%, 또는 바람직하게는 적어도 99.9 중량%의 제1 모노머 및 제2 모노머의 비율로 형성된다.
본 발명의 일 전개예에서, 코팅은 가요성 특성을 가지며, 코팅(바람직하게는, 폴리티올린 기질)의 탄성(탄성계수)은, 80,000 psi 내지 360,000 psi, 바람직하게는 100,000 psi 내지 300,000 psi, 바람직하게는 120,000 psi 내지 260,000 psi, 또는 바람직하게는 100,000 psi 내지 200,000 psi이다. 바람직하게는 탄성은, 경화된 코팅, 바람직하게는 경화된, 특히 가교 결합된 폴리티올린 기질과 관련된다.
본 발명의 일 전개예에서, 코팅의 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 실시형태에서, 코팅의 층 두께는, 적어도 100 ㎛, 바람직하게는 적어도 1000 ㎛, 또는 바람직하게는 적어도 2000 ㎛이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅의 적어도 2개의 층(바람직하게는, 코팅의 3개의 층)은, 광전자 구성 요소 상에 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅의 층 두께는, 코팅이 레이저 구조화에 의해 형성된 벌지 및 입자를 완전히 커버하도록 조정된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 층 시스템을 완전히 커버한다. 대안적으로 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 접점 및/또는 버스바(busbar)의 영역을 커버하지 않는다.
본 발명의 일 전개예에서, SiOCH 층은, 코팅과 광전자 구성 요소 사이에, 특히 광전자 구성 요소의 층 시스템과 코팅 사이에 적어도 부분적으로 배치된다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 전술한 실시예 중 하나에 따라, 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 본 발명의 코팅으로 코팅하는 방법을 제공함으로써 달성된다. 이러한 방법은 이하의 단계를 포함한다:
a) 제1 전극, 제2 전극, 및 2개의 전극 사이에 배치된 적어도 하나의 광활성 층을 갖는 층 시스템을 갖는 광전자 구성 요소를 제공하는 단계로서, 광전자 구성 요소는 레이저 구조화되는, 단계;
b) 적어도 하나의 제1 모노머 및 하나의 제2 모노머를 제공하는 단계로서, 제1 모노머는 적어도 3개의 티올기를 갖는 다작용성 티올이고, 제2 모노머는 적어도 2개의 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄인, 단계;
c) 적어도 제1 모노머 및 제2 모노머를 혼합하여 모노머 혼합물을 획득하는 단계;
d) 모노머 혼합물을 광전자 구성 요소에 도포하는 단계로서, 제1 모노머 및/또는 제2 모노머는, 층 시스템과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템과의 확산 접촉을 갖는, 단계; 및
e) 코팅을 형성하기 위해 중합에 의해 모노머 혼합물을 경화시키는 단계로서, 층 시스템의 레이저 구조화된 표면이 평탄화되고 안정화됨으로써, 층 시스템이 손상되지 않는, 단계. 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 코팅하는 방법에서, 이는 특히 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅과 관련하여 이미 설명된 이점을 야기한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 층 시스템의 적어도 광활성 층은, 감소된 압력에 따라 저분자로 기상 증착에 의해 도포되었다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 코팅은 적어도 부분적으로 층 시스템 상에 직접 형성되며, 특히 적어도 부분적으로 적어도 하나의 광활성 층 상에 직접 형성된다; 특히, 코팅을 형성하기 위한 모노머 혼합물은, 적어도 부분적으로 층 시스템에 직접 도포되며, 특히 적어도 부분적으로 적어도 하나의 광활성 층에 직접 도포된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 제1 모노머 및 적어도 하나의 제2 모노머는, 단계 b)에서 모노머 혼합물로서 제공되므로, 단계 c)에서의 혼합은 생략된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 방법은 보호용 가스(바람직하게는, 질소) 하에서 수행된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 모노머 혼합물 중의 제1 모노머 및 제2 모노머의 비율은, 모노머 혼합물의 총 중량을 기준으로, 적어도 60 중량%이며, 바람직하게는 적어도 70 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 85 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%, 바람직하게는 적어도 95 중량%, 바람직하게는 적어도 98 중량%, 또는 바람직하게는 적어도 99 중량%이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 모노머 혼합물은 액체 형태로 도포된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 모노머 혼합물은, 층 시스템에 대하여 불친화성인 임의의 재료(특히, 층 시스템을 약화 및/또는 손상시킬 수 있는 임의의 불친화성 용제 및/또는 수분)를 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 모노머 혼합물은 임의의 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 모노머 혼합물은, 적어도 제1 및 제2 모노머의 중합의 가속 및/또는 개선을 위해, 적어도 하나의 개시제 및/또는 적어도 하나의 촉매를 포함한다.
본 발명의 일 전개예에서, 모노머 혼합물의 점도는, 200 mPas 내지 9000 mPas, 바람직하게는 200 mPas 내지 3000 mPas, 바람직하게는 200 mPas 내지 2000 mPas, 바람직하게는 200 mPas 내지 1000 mPas, 바람직하게는 300 mPas 내지 3000 mPas, 바람직하게는 300 mPas 내지 2000 mPas, 바람직하게는 300 mPas 내지 1000 mPas, 바람직하게는 1000 mPas 내지 5000 mPas, 바람직하게는 1000 mPas 내지 4000 mPas, 바람직하게는 2000 mPas 내지 4000 mPas, 바람직하게는 1000 mPas 내지 3000 mPas, 또는 바람직하게는 1500 mPas 내지 2500 mPas이다. 결과적으로, 코팅을 형성하기 위한 모노머 혼합물은 광전자 구성 요소의 표면 상에 부착되며, 특히 광전자 구성 요소 상에 형태-맞춤 및/또는 응집성 방식으로 코팅이 배치되도록 보장된다.
본 발명의 일 전개예에서, 모노머 혼합물은, UV 경화, 이중 경화, 열 경화, 및/또는 반응 가스에 의해 경화된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 모노머 혼합물은, 20℃ 내지 60℃, 바람직하게는 20℃ 내지 50℃, 바람직하게는 20℃ 내지 40℃, 바람직하게는 20℃ 내지 30℃, 바람직하게는 25℃ 내지 50℃, 바람직하게는 25℃ 내지 40℃, 또는 바람직하게는 30℃ 내지 50℃의 온도로 광전자 구성 요소에 도포된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 도포된 모노머 혼합물은, 30℃ 내지 200℃, 바람직하게는 50℃ 내지 150℃, 바람직하게는 80℃ 내지 150℃, 바람직하게는 30℃ 내지 100℃, 바람직하게는 50℃ 내지 100℃, 바람직하게는 50℃ 내지 80℃, 또는 바람직하게는 30℃ 내지 60℃의 온도로 경화된다.
도포된 모노머 혼합물의 건조를 위해 필요한 시간은, 특히 모노머 혼합물의 특성, 및 도포된 모노머 혼합물의 층 두께에 따라 선택된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 도포된 모노머 혼합물은, 10 초 내지 300 초, 바람직하게는 10 초 내지 200 초, 바람직하게는 10 초 내지 100 초, 바람직하게는 10 초 내지 50 초, 또는 바람직하게는 10 초 내지 20 초의 기간 동안 건조된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 도포된 모노머 혼합물은, 특히 모노머 혼합물의 경화 후에, 30℃ 내지 70℃, 바람직하게는 30℃ 내지 60℃, 바람직하게는 30℃ 내지 50℃, 바람직하게는 30℃ 내지 40℃, 바람직하게는 40℃ 내지 60℃, 또는 바람직하게는 40℃ 내지 50℃의 온도로 건조된다.
본 발명의 일 전개예에서, 방법은 롤-투-롤 방법으로, 바람직하게는 연속적인 롤-투-롤 방법으로 수행된다. 롤-투-롤 방법에서, 기판은 특히 롤 상으로 롤링업되므로, 폐쇄된 시스템으로 연속적으로 연장된다. 층 시스템은 그 안에 형성된다. 층 시스템은 바람직하게는 감소된 압력에 따라 제조된다. 광전자 구성 요소가 반제품인 경우, 반제품은 추가적인 공정으로 이송될 수 있다. 코팅(특히 와인딩 보호물로서의 코팅)의 결과로서, 반제품은 롤링업에 의해 또는 표면의 접촉에 의해 손상되지 않는다. 또한, 와인딩 보호물은, 예를 들어 롤링 및 언롤링 중에, 기판으로부터의 층 시스템의 분리를 방지한다.
본 발명의 일 전개예에서, 모노머 혼합물은, 프린팅 방법, 바람직하게는 스크린 프린팅 방법, 플로팅(plotting) 방법, 잉크젯 프린팅 방법 또는 3D 프린팅 방법, 슬롯 다이 방법, 콤마 바(comma bar) 방법 또는 나이프-코팅(knife-coating) 방법에 의해 도포되며, 모노머 혼합물의 도포를 위한 압력은, 바람직하게는 200 kPa 미만, 바람직하게는 50 kPa 미만, 바람직하게는 10 kPa 미만, 또는 바람직하게는 5 kPa 미만이다.
코팅은 광전자 구성 요소에 영구적으로 또는 일시적으로 도포될 수 있다. 보다 구체적으로, "일시적인"은, 추가적인 층의 제거가 층 시스템의 임의의 손상을 유발하지 않도록, 반제품 형태의 광전자 구성 요소에 대한 후속 공정 작업에서 코팅이 잔류물 없이 제거될 수 있음을 의미한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 일시적인 코팅으로서 도포되며, 코팅의 제거 시에 층 시스템의 손상 없이, 광전자 구성 요소의 추가적인 공정 전의 이후의 시점에 잔류물 없이 다시 제거될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 코팅은 표면에서 구조화됨으로써, 후속 접착제 층 및/또는 배리어 층이 더 잘 부착된다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 전술한 실시예 중 하나에 따라, 본 발명의 방법에 의해 제조된 및/또는 본 발명의 코팅을 갖는 광전자 구성 요소, 바람직하게는 가요성 광전자 구성 요소를 제공함으로써 달성된다. 광전자 구성 요소에서, 이는 특히 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅, 및 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 코팅하는 방법과 관련하여 이미 설명된 이점을 야기한다. 광전자 구성 요소는, 적어도 2개의 전극 및 적어도 하나의 광활성 층을 갖는 층 시스템을 가지며, 적어도 하나의 광활성 층은 2개의 전극 사이에 배치되고, 코팅은, 층 시스템과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템과의 확산 접촉을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광전자 구성 요소는 가요성 광전자 구성 요소이다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 가요성 광전자 구성 요소는, 가요성 광전지 소자, 특히 가요성 유기 광전지 소자이다.
특히 가요성 광전자 구성 요소는, 특정 영역으로 연장 가능한 및/또는 구부릴 수 있는 광전자 구성 요소를 의미하는 것으로 이해된다.
또한, 본 발명의 목적은, 특히 전술한 실시예 중 하나에 따라, 광전자 구성 요소를 위한, 및/또는 바람직하게는 롤-투-롤 방법으로 광전자 구성 요소의 제조를 위한 반제품을 위한 와인딩 보호물로서, 본 발명의 코팅의 사용을 제공함으로써 달성된다. 코팅의 사용에서, 이는 특히 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅, 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 코팅하는 방법, 및 본 발명의 코팅을 갖는 광전자 구성 요소와 관련하여 이미 설명된 이점을 야기한다. 여기서 코팅은, 광전자 구성 요소 및/또는 반제품의 손상 없이, 외부 영향으로부터 적어도 일시적으로, 광전자 구성 요소 및/또는 반제품, 특히 광전자 구성 요소 및/또는 반제품의 층 시스템을 보호한다.
특히 와인딩 보호물은, 환경 영향 및/또는 손상으로부터 광전자 구성 요소의 보호를 위한 보호용 층을 의미하는 것으로 이해된다. 와인딩 보호물로서의 코팅의 도포 후에, 코팅으로 코팅된 광전자 구성 요소를 추가적인 작업 단계가 수행되는 추가적인 시스템으로 이송할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광전자 구성 요소는 반제품이다; 따라서, 코팅이 도포되는 광전자 구성 요소는, 최종 광전자 구성 요소의 제조를 위한 반제품이다.
특히 반제품은, 최종 광전자 구성 요소를 획득하기 위해, 적어도 하나의 추가적인 방법 단계(즉, 추가적인 공정 작업)가 필요한 광전자 구성 요소의 선행물(precursor)을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게는 반제품은, 아직 배리어 층을 갖지 않거나 아직 모든 배리어 층을 갖지 않는 및/또는 아직 캡슐화되지 않은, 광전자 구성 요소, 특히 광전지를 의미하는 것으로 이해된다. 대조적으로, 전자 부품은, 최종 제조 후에, 바람직하게는 모든 배리어 층을 구비하거나/구비하고 캡슐화되며, 특히 전기 접점 연결을 위한 필요한 단자를 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광전자 구성 요소, 특히 광전자 구성 요소 및/또는 반제품의 층 시스템이 코팅의 제거 시에 손상되지 않도록, 코팅은 광전자 구성 요소의 최종 제조 전에 잔류물 없이 다시 제거 가능하다.
본 발명은 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명된다. 도면으로서:
도 1은 광전자 구성 요소의 층 시스템의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다;
도 2는 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅을 갖는 광전자 구성 요소의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다;
도 3은 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅을 갖고 SiOCH 층을 갖는 광전자 구성 요소의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다;
도 4는 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 코팅으로 코팅하는 방법의 실시예의 개략도를 흐름도로 도시한다;
도 5는 본 발명의 코팅 및 본 발명이 아닌 코팅을 갖는 레이저 구조화된 광전지 소자의 실험 결과를 도시한다; 그리고
도 6은 일 실시예에서, 층 시스템의 광활성 층에 대한 본 발명의 코팅 및 본 발명이 아닌 코팅의 모노머의 영향을 도시한다.
도 1은 광전자 구성 요소의 층 시스템의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다;
도 2는 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅을 갖는 광전자 구성 요소의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다;
도 3은 광전자 구성 요소의 레이저 구조화된 표면의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅을 갖고 SiOCH 층을 갖는 광전자 구성 요소의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다;
도 4는 레이저 구조화된 광전자 구성 요소의 표면을 코팅으로 코팅하는 방법의 실시예의 개략도를 흐름도로 도시한다;
도 5는 본 발명의 코팅 및 본 발명이 아닌 코팅을 갖는 레이저 구조화된 광전지 소자의 실험 결과를 도시한다; 그리고
도 6은 일 실시예에서, 층 시스템의 광활성 층에 대한 본 발명의 코팅 및 본 발명이 아닌 코팅의 모노머의 영향을 도시한다.
실시예
특히, 실시예는 롤-투-롤 방법으로 제조된 광전자 구성 요소에 관한 것으로서, 바람직하게는, 저분자에 기초하는 재료를 포함하는 유기 층에 관한 것이다.
도 1은 광전자 구성 요소(100)의 층 시스템(7)의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다.
광전자 구성 요소(100), 특히 유기 광전지 소자는, 바람직하게는 감소된 압력에 따라 기상 증착에 의해 도포되거나 용액으로부터 처리된 적어도 하나의 광활성 층(4)을 갖는 층 시스템(7)을 갖는 일련의 얇은 층으로 구성된다. 전기적 연결은, 금속 층, 투명 전도성 산화물 및/또는 투명 전도성 폴리머에 의해 이루어질 수 있다. 유기 층의 진공 기상 증착은, 다층 광전지 소자, 특히 탠덤 또는 삼중 셀의 제조의 경우 특히 바람직하다.
이러한 광전자 구성 요소(100)의 층 시스템(7)은 도 1의 실시예에 도시된다. 광전자 구성 요소(100)는, 기판(1) 상의 적어도 하나의 흡수 재료와 함께, 적어도 하나의 광활성 층(4) 및 적어도 2개의 전극(2, 6)을 갖는 층 시스템(7)을 가지며, 적어도 하나의 광활성 층(4)은 2개의 전극(2, 6) 사이에 배치된다. 전극(2, 6)을 갖는 층 시스템(7)은 레이저 구조화된다. 또한, 층 시스템(7)은, 정공 수송 층(5) 및 전하 캐리어 층(3)을 가질 수 있다.
도 2는 광전자 구성 요소(100)의 레이저 구조화된 표면(11)의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅(10)을 갖는 광전자 구성 요소(100)의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다. 동일하고 동일한 기능을 갖는 요소에는 동일한 참조번호가 주어지므로, 이러한 점에서 이전의 설명이 참조될 수 있다.
광전자 구성 요소(100)의 레이저 구조화된 표면(11)의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅(10)은, 광전자 구성 요소(100)의 층 시스템(7) 위에 적어도 부분적으로 배치되며, 광전자 구성 요소(100)는 층 시스템(7)을 갖고, 층 시스템(7)은, 제1 전극(2), 제2 전극(6), 및 적어도 하나의 광활성 층(4)을 포함하며, 적어도 하나의 광활성 층(4)은 전극(2, 6) 사이에 적어도 부분적으로 배치되고, 층 시스템(7)은 레이저 구조화된다. 코팅(10)은 폴리티올린 기질을 가지며, 바람직하게는 폴리티올린 기질로 구성되고, 폴리티올린 기질은, 적어도 하나의 제1 모노머 및 하나의 제2 모노머의 중합에 의해 형성되며,
제1 모노머는, 적어도 3개의 티올기 
, 바람직하게는 말단 티올기를 갖는 다작용성 티올이고,
제2 모노머는, 적어도 2개의 C-C 이중 결합 
, 바람직하게는 말단 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄이며, 코팅(10)은 광전자 구성 요소(100) 위에 배치되고, 적어도 제1 모노머 및/또는 제2 모노머에 대해, 층 시스템(7)과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템(7)과의 확산 접촉을 갖는다.
제공된 광전자 구성 요소(100)는 특히 롤-투-롤 방법으로 제조되었다.
광전자 구성 요소(100)의 코팅(10)은, 특히 평면형 토폴로지를 제공함으로써, 층 시스템(7)의 전극(2, 6) 및/또는 광활성 층(4)에 이를 손상시키지 않으면서 직접 도포될 수 있다. 코팅(10)은 층 시스템(7)에 직접 액체 형태로 도포될 수 있다. 바람직하게는, 방법은 광전자 구성 요소(100) 또는 이의 반제품 버전의 제조를 위해 롤-투-롤 방법으로 구현 가능하다. 바람직하게는, 롤-투-롤 방법 동안 코팅(10)의 와인딩 및 언와인딩이 가능해진다. 코팅(10)은, 특히 롤-투-롤 방법에서 언롤링 시에, 특히 광전자 구성 요소(100)의 반제품 버전의 추가적인 공정 시에, 기판(12)으로부터의 층 시스템(7)의 분리를 방지한다. 바람직하게는, 코팅(10)은, 최종 제조 전에 그리고 최종 제조 동안에, 환경 영향 및 손상으로부터 층 시스템(7)을 보호한다.
본 발명의 일 구성예에서, 제1 모노머는 적어도 4개의 티올기를 가지며, 티올기는 바람직하게는 각각 말단에 있다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 제2 모노머는 적어도 3개의 C-C 이중 결합, 바람직하게는 적어도 4개의 C-C 이중 결합을 가지며, C-C 이중 결합은 바람직하게는 각각 말단에 있다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 폴리티올린 기질은, 적어도 하나의 제3 모노머 및/또는 적어도 하나의 추가적인 성분으로부터 추가적으로 형성되며, 적어도 하나의 제3 모노머는 적어도 2개의 티올기를 갖고, 티올기는 바람직하게는 각각 말단에 있으며, 적어도 하나의 추가적인 성분은, 첨가제, 난연제, 충전제, 억제제, 개시제, 및 안정제로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 제1 모노머는 메르캅토 에스테르이며, 제1 모노머는 바람직하게는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다:
본 발명의 추가적인 구성예에서, C-C 이중 결합은 알릴기 및/또는 비닐기이며, 제2 모노머는 바람직하게는 트리알릴 이소시아누레이트 또는 트리알릴 시아누레이트이고, 특히 바람직하게는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다:
본 발명의 추가적인 구성예에서, 제1 모노머 대 제2 모노머의 몰 비는, 2:1 내지 1:0.9, 바람직하게는 1.5:1 내지 1:1, 또는 바람직하게는 1.2:1 내지 1:1이다. 제1 모노머는 바람직하게는 적어도 적은 초과량이다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 코팅은, 코팅의 총 중량을 기준으로, 코팅의 5 중량% 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 20 중량%, 또는 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%의 양으로 적어도 하나의 우레탄을 포함한다.
조성물은, 예를 들어, Nordland Products Inc.로부터 NOA61, NOA63, NOA65 또는 NOA68이라는 명칭으로 입수 가능하다. NOA61은, 55 내지 57 중량%의 테트라티올, 및 43 내지 45 중량%의 트리알릴 이소시아누레이트를 포함한다. NOA63은, 70 내지 75 중량%의 NOA61, 및 15 내지 30 중량%의 우레탄을 포함한다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 코팅(10)은 가요성 특성을 가지며, 코팅(10)(바람직하게는 폴리티올린 기질)의 탄성(탄성계수)은, 80,000 psi 내지 360,000 psi, 바람직하게는 100,000 psi 내지 300,000 psi, 특히 바람직하게는 120,000 psi 내지 260,000 psi이거나/이고, 코팅(10)의 층 두께는, 1 ㎛ 내지 2000 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 1000 ㎛, 또는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎛이다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, SiOCH 층(14)은 코팅(10)과 광전자 구성 요소(100) 사이에, 특히 광전자 구성 요소(100)의 층 시스템(7)과 코팅(10) 사이에 적어도 부분적으로 배치된다. SiOCH 층(14)은, HMDSO 전구체 또는 비스(트리메틸실릴-메탄)(BTMSM) 전구체 또는 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS) 전구체 또는 테트라메틸실란(TMS) 전구체 또는 헥사메틸디실라잔(HMDSN) 전구체를 통해, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 방법, 예를 들어 중공 캐소드-보조 PECVD(arcPECVD) 방법에 의해 증착될 수 있다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 광전자 구성 요소(100)는, 적어도 2개의 전극(2, 6) 및 적어도 하나의 광활성 층(4)을 갖는 층 시스템(7)을 갖고, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 및/또는 본 발명의 코팅(10)을 갖는 가요성 광전자 구성 요소(100)이며, 적어도 하나의 광활성 층(4)은 2개의 전극(2, 6) 사이에 배치되고, 코팅(10)은, 층 시스템(7)과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템(7)과의 확산 접촉을 갖는다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 광전자 구성 요소(100)는 바람직하게는 광전지 소자이며, 특히 바람직하게는 가요성 유기 광전지 소자이다.
롤-투-롤 방법에 의한 유기 광전자 구성 요소(100)의 제조는, 특히 제1 전극(2)을 먼저 도포한 다음, 흡수체 층 및 (부분적으로) 도핑된 및/또는 도핑되지 않은 수송 층, 특히 광활성 층(4)을 모두 도포함으로써, 층 시스템(7)이 도포되는 기판(12)을 제공함으로써 수행된다. 후속적으로, 제2 전극(6)이 도포된다. 도포된 개별 층은, 도포 후에, 적어도 부분적으로 레이저 구조화되거나, 층 시스템(7)은, 모든 층의 도포 후에 적어도 부분적으로 레이저 구조화된다. 대안적으로, 수분 및/또는 대기 산소로부터 보호하기 위해, 기판(12)과 층 시스템(7) 사이에 배리어 층(13)을 도포하는 것이 가능하다.
일 실시예에서, 코팅(10)은, 10 ㎛ 내지 2000 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 1000 ㎛의 층 두께를 가질 수 있다. 코팅(10)은 적어도 대체로 전기 절연성이다.
일 실시형태에서, 광전자 구성 요소(100)는 광전자 구성 요소(100)의 반제품 버전이며, 특히 롤-투-롤 방법으로의 반제품 버전이다. 연속적인 기판(12)에 대해 또는 기판(12)을 갖는 광전자 구성 요소(100)에 대해 롤-투-롤 방법이 이루어지며, 기판(12)은, 기판(12) 상에 배치된 전극(2), 기판(12)으로부터 멀리 떨어진 층 시스템(7)의 면 상의 전극(6) 및 유기 층 시스템(7), 전극(2)과 전극(6) 사이의 적어도 하나의 광활성 유기 층(4), 및 기판(12)으로부터 멀리 떨어진 적어도 하나의 광전자 구성 요소(100)의 면 상의 보호용 층을 포함하고, 보호용 층은 바람직하게는 유기 층 시스템(7)을 완전히 커버한다.
본 발명의 일 구성예에서, 광전자 구성 요소(100)는 유기 광전자 구성 요소(100)이며, 바람직하게는 유기 태양전지, OFET, OLED 또는 유기 광검출기이다.
특히, 본 발명의 코팅(10)은, 광전자 구성 요소(100)를 위한, 및/또는 바람직하게는 롤-투-롤 방법으로 광전자 구성 요소(100)를 제조하기 위한 반제품을 위한 와인딩 보호물로서 사용될 수 있다. 여기서 코팅은, 광전자 구성 요소(100) 및/또는 반제품의 손상 없이, 외부 영향으로부터 적어도 일시적으로, 광전자 구성 요소(100) 및/또는 반제품, 특히 광전자 구성 요소(100) 및/또는 반제품의 층 시스템(7)을 보호한다.
도 3은 광전자 구성 요소(100)의 레이저 구조화된 표면(11)의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅(10)을 갖고 SiOCH 층(14)을 갖는 광전자 구성 요소(100)의 실시예의 개략도를 단면도로 도시한다. 동일하고 동일한 기능을 갖는 요소에는 동일한 참조번호가 주어지므로, 이러한 점에서 이전의 설명이 참조된다.
광전자 구성 요소(100)의 코팅(10)은, 층 시스템(7)과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템(7)과의 확산 접촉을 갖는다.
도 4는 레이저 구조화된 광전자 구성 요소(100)의 표면(11)을 코팅(10)으로 코팅하는 방법의 실시예의 개략도를 흐름도로 도시한다. 동일하고 동일한 기능을 갖는 요소에는 동일한 참조번호가 주어지므로, 이러한 점에서 이전의 설명이 참조된다.
레이저 구조화된 광전자 구성 요소(100)의 표면(11)을 본 발명의 코팅(10)으로 코팅하는 방법은 이하의 단계를 포함한다: a) 제1 전극(2), 제2 전극(6), 및 2개의 전극(2, 6) 사이에 배치된 적어도 하나의 광활성 층(4)을 갖는 층 시스템(7)을 갖는 광전자 구성 요소(100)를 제공하는 단계로서, 광전자 구성 요소(100)는 레이저 구조화되는, 단계; b) 적어도 하나의 제1 모노머 및 하나의 제2 모노머를 제공하는 단계로서, 제1 모노머는 적어도 3개의 티올기를 갖는 다작용성 티올이고, 제2 모노머는 적어도 2개의 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄인, 단계; c) 적어도 제1 모노머 및 제2 모노머를 혼합하여 모노머 혼합물을 획득하는 단계; d) 모노머 혼합물을 광전자 구성 요소(100)에 도포하는 단계로서, 제1 모노머 및/또는 제2 모노머는, 층 시스템(7)과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 층 시스템(7)과의 확산 접촉을 갖는, 단계; 및 e) 코팅(10)을 형성하기 위해 중합에 의해 모노머 혼합물을 경화시키는 단계로서, 층 시스템(7)의 레이저 구조화된 표면(11)이 평탄화되고 안정화됨으로써, 층 시스템(7)이 손상되지 않는, 단계. 일 실시예에서, 모노머 혼합물은, 스핀 코팅 방법에 의해 광전자 구성 요소(100)에 도포된다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 모노머 혼합물의 점도는, 200 mPas 내지 9000 mPas, 바람직하게는 300 mPas 내지 3000 mPas이며, 모노머 혼합물은, UV 경화, 이중 경화, 열 경화, 및/또는 반응 가스에 의해 경화되고, 특히 가교 결합된다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 방법은 롤-투-롤 방법으로, 바람직하게는 연속적인 롤-투-롤 방법으로 수행된다.
본 발명의 추가적인 구성예에서, 모노머 혼합물은, 프린팅 방법, 바람직하게는 스크린 프린팅 방법, 플로팅 방법, 잉크젯 프린팅 방법 또는 3D 프린팅 방법, 슬롯 다이 방법, 콤마 바 방법 또는 나이프-코팅 방법에 의해 도포되며, 모노머 혼합물의 도포를 위한 압력은, 바람직하게는 200 kPa 미만, 바람직하게는 50 kPa 미만, 바람직하게는 10 kPa 미만, 또는 바람직하게는 5 kPa 미만이다.
도포된 모노머 혼합물은, 80 내지 150℃의 온도로 열적으로 경화된다. 대안적으로, 도포된 모노머 혼합물은, UV 방사선에 의해, 예를 들어, 100 nm 내지 280 nm의 파장 범위의 0.150 J/cm2 내지 1.20 J/cm2의 UV 방사선 선량으로 경화될 수 있다. 대안적으로, 적어도 부분적으로 경화된, 도포된 모노머 혼합물, 특히 코팅(10)은, 예를 들어 30℃ 내지 60℃로, 추가적인 단계에서 건조될 수 있다. 도포된 모노머 혼합물은, 1.83 m/분의 속도로 융합 UV 시스템 LC6B Benchtop으로 경화되었다.
특히 코팅(10)은, 가요성 광전자 구성 요소(100)의 와인딩-업 전에, 다른 시스템에 이송하기 전에, 또는 질소 하에서 다른 시스템에 이송한 후에 도포된다.
도 5는 본 발명의 코팅(10) 및 본 발명이 아닌 코팅을 갖는 레이저 구조화된 광전자 구성 요소(100)의 실험 결과를 도시한다. 본 실시예에서 광전자 구성 요소(100)는 광전지 소자이다.
여기서, 광전자 구성 요소를 위한 와인딩 보호물로서 널리 사용되는 BS1의 보호용 층, 및 광전지 소자를 위한 와인딩 보호물로서 NOA63의 본 발명의 코팅(10)에 대해, 비교가 이루어졌다. 본 발명의 코팅(10)은, 와인딩 보호물을 획득하기 위한 UV 조사에 의한 후속적인 경화를 통해 액체 모노머 혼합물로부터 제조되었다; 본 발명이 아닌 와인딩 보호물의 경우, BS1은 접착제 막으로서 광전지 소자에 도포되었다. BS1은, 폴리실록산으로 구성된 PSA(압력 감응성 접착제)로 코팅된 폴리에스테르의 전사 막이다. BS1은, 막의 PSA-코팅된 면에 의해, 광전자 구성 요소(100)에 도포된다. PSA 코팅을 갖는 막은, 약 60 ㎛의 두께를 갖는다.
도 5a는 1000 시간의 기간 동안 광전지 소자의 충전율(FF)의 경과를 도시하며, 도 5b는 1000 시간의 기간 동안 광전지 소자의 단락 전류(Isc)의 경과를 도시하고, 도 5c는 1000 시간의 기간 동안 광전지 소자의 정규화 효율(PCE)의 경과를 도시하며, 도 5d는 1000 시간의 기간 동안 광전지 소자의 개방회로 전압(Voc)의 경과를 도시하고, 각각에서 와인딩 보호물로서의 NOA63의 본 발명의 코팅(10)과 와인딩 보호물로서 BS1을 갖는 본 발명이 아닌 코팅이 비교된다.
와인딩 보호물로서 본 발명의 코팅(10)을 갖는 광전지 소자의 충전율(FF), 단락 전류(Isc), 정규화 효율(PCE), 및 개방회로 전압(Voc)은, 와인딩 보호물로서 BS1을 갖는 광전지 소자에 비하여, 1000 시간의 기간 동안 크게 더 양호한 경과를 갖는다는 것이 도 5a 내지 도 5d로부터 추정될 수 있다. 이에 따라, 와인딩 보호물로서 본 발명의 코팅(10)을 통해 광전지 소자(특히, 광전지 소자의 층 시스템(7))의 더 양호한 보호를 제공한다.
도 6은 일 실시예에서, 층 시스템(7)의 광활성 층(4)에 대한 본 발명의 코팅(10) 및 본 발명이 아닌 코팅의 모노머의 영향을 도시한다.
이러한 실시예에서, 광전자 구성 요소(100)는 유기 광전지 소자이다. 유기 광전지 소자는, 예를 들어, ITO를 포함하는 전극(2)이 그 위에 있는, 예를 들어 유리의 기판(1)을 갖는다. 적어도 하나의 흡수체, p-전도성 공여체 재료, 및 n-전도성 수용체 재료(예를 들어, C60 풀러렌(fullerene))와 함께, 적어도 하나의 광활성 층(4) 및 전자 수송 층(3)을 갖는 층 시스템(7)이 그 위에 배치된다. p-도핑된 정공 수송 층(5), 및 알루미늄의 전극(6)이 그 위에 배치된다.
층 시스템(7)과의 코팅(10)의 친화성의 평가를 위해, 특히 코팅(10)의 형성을 위한 적어도 하나의 제1 모노머 및 제2 모노머를 포함하는 본 발명의 모노머 혼합물의 친화성의 평가를 위해, 모노머 혼합물은 광전자 구성 요소(100)의 층 시스템(7)에 액적 형태로 도포된 다음, 영역에 걸쳐서 분산되었다. 광전자 구성 요소(100)는, 레이저 구조화된 층 시스템(7)을 갖는다. 이러한 실시예에서, 제1 모노머 및 제2 모노머는, 55:45 내지 57:43의 정량 비율로 혼합되었다. 제1 모노머 및 제2 모노머는 모노머 혼합물의 주 성분이며, 모노머 혼합물의 총 중량을 기준으로, 적어도 80 중량%의 비율을 함께 이룬다. 본 발명의 코팅(10)의 영향, 특히 코팅(10)을 형성하기 위한 적어도 하나의 제1 모노머 및 하나의 제2 모노머를 포함하는, 코팅(10)을 형성하기 위한 본 발명의 모노머 혼합물(도 6의 A)의 영향은, 광전자 구성 요소(100)를 위한 코팅을 형성하기 위한 본 발명의 아닌 모노머 혼합물(도 6의 B)과 비교하여 검사되었다. 본 발명의 모노머 혼합물은 NOA63을 포함하며, 본 발명이 아닌 혼합물 VE672는, 아크릴레이트, 특히 25 내지 75% 엑소-1,7,7-트리메틸비시클로[2.2.1]헵트-2-일 아크릴레이트, 25 내지 75% 메타크릴 에스테르, 및 2.5 내지 10% 우레탄 아크릴레이트를 포함한다. 코팅은, UV 조사에 의한 후속적인 경화를 통해 액체 모노머 혼합물로부터 각각 제조되었다.
층 시스템(7)에서의 변색, 흐림 또는 임의의 다른 시각적 변화는 본 발명의 코팅(10)에서 뚜렷하지 않다(도 6의 A); 레이저 구조화된 층 시스템(7)은 손상되지 않는다. 대조적으로, 본 발명이 아닌 모노머 혼합물은 층 시스템(7)을 변색시키며(도 6의 B), 이를 부분적으로 분해시킨다; 레이저 구조화된 층 시스템(7)은 뚜렷하게 손상된다. 층 시스템(7)의 변색은 전극을 통해서도 뚜렷하다.
Claims (15)
- 광전자 구성 요소(100)의 레이저 구조화된 표면(11)의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅(10)으로서,
상기 광전자 구성 요소(100)는 층 시스템(7)을 가지며,
상기 층 시스템(7)은, 제1 전극(2), 제2 전극(6), 및 적어도 하나의 광활성 층(4)을 포함하고,
상기 적어도 하나의 광활성 층(4)은 상기 전극(2, 6) 사이에 적어도 부분적으로 배치되며, 상기 층 시스템(7)은 레이저 구조화되고,
a. 상기 코팅(10)은 폴리티올린 기질을 가지며, 바람직하게는 폴리티올린 기질로 구성되고, 상기 폴리티올린 기질은, 적어도 하나의 제1 모노머 및 하나의 제2 모노머로부터 중합에 의해 형성되며,
b. 상기 제1 모노머는, 적어도 3개의 티올기를 갖는 다작용성 티올이고,
c. 바람직하게는 말단 티올기를 갖는 다작용성 티올이며,
d. 상기 제2 모노머는, 적어도 2개의 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄이고,
e. 바람직하게는 말단 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄이며,
f. 상기 코팅(10)은 상기 광전자 구성 요소(100) 위에 배치되고, 적어도 상기 제1 모노머 및/또는 상기 제2 모노머에 대해, 상기 층 시스템(7)과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 상기 층 시스템(7)과의 확산 접촉을 갖는 것을 특징으로 하는,
광전자 구성 요소(100)의 레이저 구조화된 표면(11)의 평탄화 및 안정화를 위한 코팅(10). - 제1항에 있어서,
상기 제1 모노머는 적어도 4개의 티올기를 가지며,
상기 티올기는 바람직하게는 각각 말단에 있는 것을 특징으로 하는, 코팅(10). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 모노머는 적어도 3개의 C-C 이중 결합을 가지며, 바람직하게는 적어도 4개의 C-C 이중 결합을 갖고,
상기 C-C 이중 결합은 바람직하게는 각각 말단에 있는 것을 특징으로 하는, 코팅(10). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리티올린 기질은, 적어도 하나의 제3 모노머 및/또는 적어도 하나의 추가적인 성분으로부터 추가적으로 형성되며,
상기 적어도 하나의 제3 모노머는 적어도 2개의 티올기를 갖고,
상기 티올기는 바람직하게는 각각 말단에 있으며,
상기 적어도 하나의 추가적인 성분은, 첨가제, 난연제, 충전제, 억제제, 개시제, 및 안정제로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 코팅(10). - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 모노머는 메르캅토 에스테르이며,
상기 제1 모노머는, 바람직하게는
, 및
로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 코팅(10).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 C-C 이중 결합은 알릴기 및/또는 비닐기이며,
상기 제2 모노머는, 바람직하게는 트리알릴 이소시아누레이트 또는 트리알릴 시아누레이트이고, 특히 바람직하게는
, 및
로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 코팅(10).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 모노머 대 상기 제2 모노머의 몰 비는, 2:1 내지 1:0.9, 바람직하게는 1.5:1 내지 1:1, 또는 바람직하게는 1.2:1 내지 1:1인 것을 특징으로 하는, 코팅(10). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅은 가요성 특성을 가지며,
상기 코팅(10)의 탄성, 바람직하게는 상기 폴리티올린 기질의 탄성은, 80,000 psi 내지 360,000 psi, 바람직하게는 100,000 psi 내지 300,000 psi, 특히 바람직하게는 120,000 psi 내지 260,000 psi이거나/이고,
상기 코팅(10)의 층 두께는 1 ㎛ 내지 2000 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는, 코팅(10). - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
SiOCH 층(14)은, 상기 코팅(10)과 상기 광전자 구성 요소(100) 사이에, 특히 상기 광전자 구성 요소(100)의 상기 층 시스템(7)과 상기 코팅(10) 사이에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 코팅(10). - 레이저 구조화된 광전자 구성 요소(100)의 표면(11)을 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅(10)으로 코팅하는 방법으로서,
a. 제1 전극(2), 제2 전극(6), 및 상기 2개의 전극(2, 6) 사이에 배치된 적어도 하나의 광활성 층(4)을 갖는 층 시스템(7)을 갖는 광전자 구성 요소(100)를 제공하는 단계로서, 상기 광전자 구성 요소(100)는 레이저 구조화되는, 단계;
b. 적어도 하나의 제1 모노머 및 하나의 제2 모노머를 제공하는 단계로서, 상기 제1 모노머는 적어도 3개의 티올기를 갖는 다작용성 티올이고, 상기 제2 모노머는 적어도 2개의 C-C 이중 결합을 갖는 다작용성 알켄인, 단계;
c. 상기 적어도 제1 모노머 및 제2 모노머를 혼합하여 모노머 혼합물을 획득하는 단계;
d. 상기 모노머 혼합물을 상기 광전자 구성 요소(100)에 도포하는 단계로서, 상기 제1 모노머 및/또는 상기 제2 모노머는, 상기 층 시스템(7)과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 상기 층 시스템(7)과의 확산 접촉을 갖는, 단계; 및
e. 상기 코팅(10)을 형성하기 위해 중합에 의해 상기 모노머 혼합물을 경화시키는 단계로서, 상기 층 시스템(7)의 레이저 구조화된 표면(11)이 평탄화되고 안정화됨으로써, 상기 층 시스템(7)이 손상되지 않는, 단계를 포함하는,
레이저 구조화된 광전자 구성 요소(100)의 표면(11)을 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅(10)으로 코팅하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 모노머 혼합물의 점도는, 200 mPas 내지 9000 mPas, 바람직하게는 300 mPas 내지 3000 mPas이며,
상기 모노머 혼합물은, UV 경화, 이중 경화, 열 경화, 및/또는 반응 가스에 의해 경화되는, 방법. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 방법은 롤-투-롤 방법으로 수행되며, 바람직하게는 연속적인 롤-투-롤 방법으로 수행되는, 방법. - 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모노머 혼합물은, 프린팅 방법, 바람직하게는 스크린 프린팅 방법, 플로팅 방법, 잉크젯 프린팅 방법 또는 3D 프린팅 방법, 슬롯 다이 방법, 콤마 바 방법 또는 나이프-코팅 방법에 의해 도포되며,
상기 모노머 혼합물의 도포를 위한 압력은, 바람직하게는 200 kPa 미만, 바람직하게는 50 kPa 미만, 바람직하게는 10 kPa 미만, 또는 바람직하게는 5 kPa 미만인, 방법. - 광전자 구성 요소(100), 바람직하게는 가요성 광전자 구성 요소(100)로서,
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 및/또는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅(10)을 가지며,
적어도 2개의 전극(2, 6) 및 적어도 하나의 광활성 층(4)을 갖는 층 시스템(7)을 갖고,
상기 적어도 하나의 광활성 층(4)은 상기 2개의 전극(2, 6) 사이에 배치되며,
상기 코팅(10)은, 상기 층 시스템(7)과의 적어도 부분적인 직접 접촉 및/또는 상기 층 시스템(7)과의 확산 접촉을 갖고,
상기 광전자 구성 요소(100)는 바람직하게는 광전지 소자이며, 특히 바람직하게는 가요성 유기 광전지 소자인,
광전자 구성 요소(100), 바람직하게는 가요성 광전자 구성 요소(100). - 광전자 구성 요소(100)를 위한 및/또는 바람직하게는 롤-투-롤 방법으로 광전자 구성 요소(100)를 제조하기 위한 반제품을 위한 와인딩 보호물로서의 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅(10)의 사용으로서,
상기 코팅(10)은, 외부 영향으로부터 적어도 일시적으로, 상기 광전자 구성 요소(100) 및/또는 상기 반제품을 보호하며, 특히 상기 광전자 구성 요소(100) 및/또는 상기 반제품의 상기 층 시스템(7)을 보호하고,
상기 광전자 구성 요소(100) 및/또는 상기 반제품은 손상되지 않는,
광전자 구성 요소(100)를 위한 및/또는 바람직하게는 롤-투-롤 방법으로 광전자 구성 요소(100)를 제조하기 위한 반제품을 위한 와인딩 보호물로서의 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅(10)의 사용.
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