TWI685119B - 染料敏化電池之貼膜方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種染料敏化電池之貼膜方法，其係以機械手臂拿取包括離型層、保護層及夾設於其中的熱熔膠層之複合膜，並將離型層移除。之後，藉由靶點定位的步驟，準確地將熱熔膠層貼附於基材上。接著，再藉由機械手臂移除保護層，以完成貼膜。

Description

染料敏化電池之貼膜方法
本發明是有關於一種貼膜方法，且特別是有關於一種電極的自動化貼膜方法，其係應用於染料敏化電池的封裝步驟中。
近年來，隨著環保意識的抬頭，在綠色電能的領域中，太陽能電池之重要性逐漸提升，其中，染料敏化電池因成本低廉、製程相對簡單以及具良好可透光性等優點，而應用於許多領域中。
一般而言，染料敏化電池的製程包括對電極和工作電極的製造、封裝、電解液的灌注以及灌注孔密封等步驟。在封裝對電極和工作電極時，需將接著劑層設置於對電極上，再與工作電極對準重合。上述設置接著劑層之步驟以及與工作電極重合之步驟，都需要精確的對準技術，以提高染料敏化電池的良率。
目前多以人工進行上述的封裝步驟，使得染料敏化電池的產能低落、人事成本高，且常有對準不精確致使電池良率不佳的問題。此外，封裝時所使用的接著劑層多為 熱熔膠層，此熱熔膠層在設置於對電極上時並無固定，需額外加熱軟化才具有黏性，故常有事先對準設置後，因移動或其他外力因素，導致熱熔膠層偏離預定位置的問題。再者，若是先加熱軟化熱熔膠層，則軟化的熱熔膠層不易拿取並設置於對電極上。
鑒於上述種種問題，目前亟需提出一種貼膜方法，其可以自動化製程取代人工，精確地將熱熔膠層設置於電極上。再者，此種貼膜方法可在設置熱熔膠層的同時即固定熱熔膠層於電極上，以避免對準後又產生偏移。
本發明之一個態樣在於提供一種染料敏化電池之貼膜方法。在一些實施例中，首先提供複合膜。此複合膜包含離型層、保護層，和夾設於離型層與保護層之間的熱熔膠層。保護層係以接著劑貼附至熱熔膠層。相對於設有熱熔膠層之離型層與保護層各自的內表面，至少於離型層與保護層各自的外表面上設有複數個第一靶點。上述接著劑之熱解溫度小於熱熔膠層之軟化點溫度。接著，提供基材於移載平台上，其中基材之表面上具有複數個第二靶點，且移載平台加熱基材達至少軟化點溫度。然後，使用機械手臂取出複合膜。接著，將複合膜經由保護層吸附於滾壓裝置上。之後，使用機械手臂，自複合膜上移除離型層。接下來，定位複數個第一靶點與複數個第二靶點，以使基材對準熱熔膠層。然後，使熱熔膠層靠近基材。之後，利用滾壓裝置之滾輪，沿 第一方向滾壓複合膜，以使熱熔膠層貼附至基材上。接下來，移除保護層。
依據本發明之一實施例，移載平台加熱基材達90℃至160℃。
依據本發明之一實施例，離型層與保護層各自之尺寸大於熱熔膠層之尺寸，且離型層之尺寸大於保護層之尺寸。
依據本發明之一實施例，定位此些第一靶點與此些第二靶點之步驟更包含：以第一感光耦合元件裝置拍攝此些第一靶點；以一第二感光耦合元件裝置拍攝此些第二靶點；計算此些第一靶點與此些第二靶點之相對位置；以及，修正移載平台之座標。
依據本發明之一實施例，第一感光耦合元件裝置係設置於滾壓裝置之下方，以及第二感光耦合元件裝置係設置於移載平台之上方。
依據本發明之一實施例，第一感光耦合元件裝置和第二感光耦合元件裝置各自包含複數個感光耦合元件。
依據本發明之一實施例，修正移載平台之該座標的步驟包含：調整移載平台沿第一方向之位置；以及，令移載平台沿垂直第一方向之第二方向移動至滾壓裝置之下方。
依據本發明之一實施例，利用滾壓裝置之滾輪，沿第一方向滾壓複合膜的步驟包含下述步驟的至少一者：調整滾輪所施加之壓力、調整滾輪沿第一方向之移動速 度，和調整滾輪之行程。
依據本發明之一實施例，將複合膜經由保護層吸附於滾壓裝置上係將保護層吸附於滾壓裝置之網版上。
依據本發明之一實施例，網版的材料包含絹絲、尼龍或特多龍。
依據本發明之一實施例，保護層與離型層各自具有至少0.05mm之厚度。
依據本發明之一實施例，保護層與離型層的材料各自包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)或聚乙烯(polyethylene；PE)。
依據本發明之一實施例，接著劑包含壓克力系接著劑。
依據本發明之一實施例，基材為染料敏化電池之電極。
100‧‧‧貼膜系統
101‧‧‧腔體
110‧‧‧容置卡匣
120‧‧‧機械手臂
121‧‧‧吸盤
130‧‧‧移載平台
132‧‧‧軌道
140‧‧‧第一感光耦合元件裝置
140A、140B、142A、142B‧‧‧感光耦合元件
142‧‧‧第二感光耦合元件裝置
150‧‧‧滾壓裝置
152‧‧‧滾輪
154‧‧‧網版
156‧‧‧伺服滑台
158‧‧‧皮帶
200‧‧‧方法
202、204、206、208、210、212、214、216、218‧‧‧步驟
300‧‧‧複合膜
310‧‧‧離型層
312、324‧‧‧外表面
314‧‧‧切角
320‧‧‧保護層
322‧‧‧接著劑
330‧‧‧熱熔膠層
340‧‧‧第一靶點
400‧‧‧電極
410‧‧‧導電基材
412‧‧‧導電線
420‧‧‧第二靶點
500‧‧‧大塊導電基材
510‧‧‧複合膜
x‧‧‧第一方向
y‧‧‧第二方向
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1A]為本發明之一實施例所述之貼膜系統的側視示意圖；[圖1B]為本發明之一實施例所述之貼膜系統進行貼膜方法之多個階段之一的透視圖；[圖2]為本發明之一實施例所述之貼膜方法200的示意流程圖； [圖3A]為本發明之一實施例所述之複合膜的剖面圖；[圖3B]為圖3A之複合膜各層的上視圖；[圖4]為電極之上視圖；[圖5A]為包含二個電極之大塊導電基材；[圖5B]為包含二組熱熔膠層之複合膜。
本發明的一目的在於提供一種基材之貼膜方法。特別是，應用於封裝染料敏化電池，使熱熔膠層覆於電極上的貼膜方法。所述貼膜方法自動化地取膜、對準及貼附，可提供減少人力成本、提高對準精確度、改善成品良率以及提升產率等優點。
需特別說明的是，本發明雖以染料敏化電池的電極為例，說明實施貼膜方法各個階段，然而，於本技術領域具有通常知識者，應可經由簡單參數之調整和潤飾，將此貼膜方法應用於其他基材上，故任何其他可能的基材亦在本發明所含括的範圍內。
在一些實施例中，所述貼膜方法係採用如圖1A所示之貼膜系統進行。如圖1A所示，貼膜系統100包含腔體101、容置卡匣110、機械手臂120、移載平台130、第一感光耦合元件裝置140、第二感光耦合元件裝置142，以及滾壓裝置150。所述滾壓裝置150包含一滾輪152，其可沿第一方向x移動。所述移載平台130係滑設於軌道132上，以使移載平台130可沿第二方向y移動。
以下配合圖1A至圖4，說明本發明之貼膜方法。圖1B為本發明之一實施例所述之貼膜系統進行貼膜方法之多個階段之一的透視圖。圖2為本發明之一實施例所述之貼膜方法200的示意流程圖。圖3A繪示根據本發明之一實施例所述之複合膜的剖面圖。圖3B繪示圖3A之複合膜各層的上視圖。圖4繪示電極400之上視圖。
如圖2之步驟202所示，首先提供複合膜。此複合膜可例如設置於容置卡匣110中。如圖3A所示，複合膜300可包括離型層310、保護層320以及夾設於離型層310和保護層320之間的熱熔膠層330。保護層320係以接著劑322貼附置熱熔膠層330。如圖3B所示，至少在保護層320之外表面324上，設有複數個第一靶點340。在一些實施例中，離型層310之外表面312上，也可設有與保護層320之外表面324對齊的複數個第一靶點340。此處所稱之外表面312和外表面324，係相對於離型層310和保護層320與熱熔膠層330相接之內表面而言，且外表面312和外表面324也為複合膜300之外表面。在一些實施例中，離型層310及/或保護層320的內表面上也設有第一靶點340，其係例如使用同一製程，與外表面312及/或外表面324上第一靶點340同時形成。在一些實施例中，可改變第一靶點340的數量，例如：2個、3個或更多。
在一些實施例中，離型層310和保護層320各自的尺寸，大於熱熔膠層330之尺寸。在一些例子中，離型層310之尺寸大於保護層320之尺寸，以利於後述步驟208的 離型層310之移除。在又一些例子中，離型層310和保護層320具有固定的尺寸，而熱熔膠層330之尺寸可根據不同之電極有所變更。藉由固定離型層310和保護層320的尺寸，僅調整熱熔膠層330之尺寸，使貼膜系統100可應用於各種不同尺寸之電極，但簡化貼膜系統100需變更的參數，例如：僅需調整離型層310和保護層320上的第一靶點340的位置。此處所稱之尺寸相當於離型層310和保護層320之外表面312和外表面324的面積。在再一些例子中，離型層310之其中一個角落可形成切角314，以便於複合膜300之方向辨認。
在一些實施例中，所述離型層310和保護層320各自之厚度可例如為大於0.05mm，以利於在自動化製程中，支撐熱熔膠層330而可將機械手臂應用於拿取複合膜300。在另一些實施例中，離型層310的厚度可例如為0.05mm至0.1mm。在又一些實施例中，離型層310和保護層320的厚度總和可例如為0.15mm至0.2mm。倘若離型層310和保護層320之厚度過薄，使得複合膜300之硬度不足，機械手臂120難以平整拿取複合膜300，造成複合膜300的折損並影響後述的定位步驟。此外，若離型層310的厚度過厚，不利於後述步驟208的離型層310之移除。在一些實施例中，保護層320與離型層310的材料各自可包含耐熱性高於熱熔膠層330之聚合物材料，例如但不限於聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)或聚乙烯(polyethylene；PE)。在一些實施例中，所述接著劑322 之熱解溫度小於熱熔膠層330之軟化點溫度。倘若接著劑322的熱解溫度過高，會造成保護層320不易撕除的缺點。所述接著劑322可例如為壓克力系接著劑。在另一些實施例中，所述熱熔膠層330可使用任何軟化點溫度介於90℃至160℃之間的熱熔膠。在一例子中，熱熔膠層330之材料可包括但不限於聚氨酯、橡膠系熱熔膠、聚烯烴系熱熔膠或乙烯-醋酸乙烯(ethylene vinyl acetate；EVA)共聚物熱熔膠等。
接著，如圖2之步驟204所示，提供電極於移載平台130上。請參考圖4。電極400包含導電基材410，且導電基材410上分佈有導電線412和複數個第二靶點420。在一些實施例中，所述導電基材410為透明導電玻璃。在一些實施例中，所述導電線412的材料可例如為銀。然而，在其他實施例中，第二靶點420可位於電極400的其他位置。在一些實施例中，可改變第二靶點420的數量，例如為：2個、3個或更多，惟第二靶點420的數量需與第一靶點340的數量相對應。需特別說明的是，為清楚繪示電極400上的第二靶點420，未以與圖3B之熱熔膠層330等比例繪示電極400，然而實際上，圖4的電極400與圖3B的熱熔膠層330應具有相同大小，以使熱熔膠層330可覆蓋電極400。此外，圖4雖繪示特定的導電線412分佈方式，然其僅為清楚說明本發明的技術而為之。其他任何的分佈方式皆涵蓋於本發明的範圍中，且可根據導電線的分佈方式，調整熱熔膠層的圖案。因此，任何圖案的熱熔膠層也都涵蓋於本發明的範圍中。
然後，如圖2之步驟206所示，使用機械手臂120，自容置卡匣110中取出複合膜300。在一些例子中，機械手臂120包含吸盤121，其可例如利用真空吸附拿取複合膜300及前述之電極400。接著，如圖2之步驟208所示，將複合膜300經由保護層320吸附於滾壓裝置150。在一實施例中，保護層320係吸附於滾壓裝置150之網版154(圖1B)上。所述網版154係設於滾輪152下方，以避免滾輪152直接與保護層320接觸。在一些實施例中，網版154可與吸附裝置連接，例如：利用真空吸附裝置吸附複合膜300。在一些實施例中，所述網版154較佳係以軟性材質製得，例如：絹絲、尼龍或特多龍，以避免刮傷複合膜300。
之後，如圖2之步驟210所示，使用機械手臂120，自複合膜300上移除離型層310。特別說明的是，由於離型層310與熱熔膠層320之間未使用接著劑貼附，故可輕易藉由機械手臂120撕除離型層310。在一些實施例中，使用機械手臂120的另一吸盤(未繪示)，移除離型層310，且此另一吸盤的吸附面積可例如小於吸盤121。在一例子中，此另一吸盤吸附離型層未與保護層重疊的邊緣(如圖5B所繪示的突出部分)。
接下來，如圖2之步驟212所示，定位第一靶點340與第二靶點420，以使電極400對準熱熔膠層320。在一些實施例中，步驟212包含下述操作：(1)以第一感光耦合元件裝置140拍攝第一靶點340；(2)以第二感光耦合元件裝置142拍攝第二靶點420；(3)計算第一靶點340與第二靶點 420之相對位置；以及，(4)修正移載平台之座標。在一些實施例中，第一感光耦合元件裝置140係設置於滾壓裝置150之下方，以由下往上拍攝第一靶點340。在另一些實施例中，第二感光耦合元件裝置142係設置於移載平台130之上方，以由上往下拍攝電極400上的第二靶點420。
在一些實施例中，所述第一感光耦合元件裝置140和所述第二感光耦合元件裝置142各自包含複數個感光耦合元件，例如：圖1A係繪示各2個感光耦合元件140A、140B、142A及142B。然而，感光耦合元件之數量可根據對準之精準度需求而增加或減少，且任何數量之感光耦合元件皆涵蓋於本發明之範圍中。
在一些實施例中，上述操作(3)之計算方法可例如計算位於同一角落之第一靶點340和第二靶點420之間的偏移量，並與預設之偏移量進行比較後，獲得需調整之座標值。
在一些實施例中，上述操作(4)可例如：先調整移載平台130沿第一方向x的位置後，接著使移載平台130在沿垂直第一方向x的第二方向y延伸之軌道132上，移動至滾壓裝置150的下方。在一例子中，移載平台130可例如為XXY移載平台。
接下來，如圖2之步驟214所示，使熱熔膠層330靠近電極400。在一實施例中，如圖1B所示，使熱熔膠層330靠近電極400的步驟包含調整滾壓裝置150之高度，以使熱熔膠層330與電極400距離一預設高度(未繪示)。在一 例子中，調整滾壓裝置150之高度可藉由滾壓裝置150中的汽缸(未繪示)達成，然本發明並不限於上述之例子。
然後，如圖2之步驟216所示，利用滾壓裝置150之滾輪152，沿第一方向x滾壓複合膜300，以使熱熔膠層330貼附至電極400上，如圖1B所示。具體而言，在(透過網版154)滾壓複合膜時，以汽缸驅動伺服滑台156，並藉由伺服滑台156之皮帶158帶動滾輪152和調整速度，以進行滾壓。在一些實施例中，可調整滾輪152所施加於複合膜300上之壓力。在另一實施例中，也可調整滾輪152之行程。而前述的預設高度係根據汽缸驅動滾輪152時，滾輪152下降的高度而設計。再者，由於移載平台130將電極400加熱達至少熱熔膠層330的軟化點溫度(例如加熱至90℃至160℃)，故在滾壓時熱熔膠層330已逐步軟化。因此，沿同一方向滾壓複合膜300，有助於達軟化點的熱熔膠層330貼附於電極400上，並可驅趕熱熔膠層330和電極400之間的空氣。在一實施例中，滾壓裝置150可對複合膜300進行加熱，以幫助移除保護層320，如下述步驟218所示。
之後，如圖2之步驟218所示，移除保護層320。在一實施例中，移除保護層320係藉由機械手臂120將保護層320從電極400上撕除。具體而言，由於保護層320與熱熔膠層330之間的接著劑322，係於熱熔膠層330之軟化點溫度熱解，使得接著劑322失去黏性，因此可輕易地將保護層320從貼膜完成之電極400上撕除。
在一些實施例中，複數個電極400可同時進行 熱熔膠層330之貼附，如圖5A和圖5B所示。圖5A係繪示包含二個電極400之大塊導電基材500。圖5B係繪示包含2組熱熔膠層330之複合膜510，其中離型層310和保護層320與圖3A和圖3B相同，故以相同元件符號表示之。在圖5A和圖5B中，每個熱熔膠層330的四個角落上，都具有第一靶點340，而每個電極400的四個角落上，都具有第二靶點420，以使第一靶點340和第二靶點420互相對應。在其他實施例中，僅四個第一靶點340，位於二個熱熔膠層330所形成之矩形的四個角落上，而大塊導電基材500的四個角落具有對應此些第一靶點340之四個第二靶點420。然而，其他靶點設置方式亦含括於本發明的範圍內。
在一實施例中，可將上述圖2之方法200的步驟202至步驟218中所使用的複合膜300替換為圖5B所示的複合膜510，並將電極400替換為圖5A所示大塊導電基材500。在此實施例中，貼膜方法可在熱熔膠層330貼附後，對大塊導電基材500進行裁切步驟，從而獲得單一片的電極400。選擇性地，可在去除保護層320後進行上述裁切步驟。
在一些實施例中，貼膜後的電極400係接著進行與另一電極(未繪示)之封裝、電解液之灌注、電解液灌注孔之密封等工序，以製得染料敏化電池。在另一些實施例中，本發明之貼膜方法可應用於任何以熱熔膠層封裝之產品上。
本發明之貼膜方法係利用具有特定結構的複合膜，以及複合膜和電極上的靶點，達到複合膜和電極(即基 材)的事先定位對準，並藉由保護層的支撐，可在熱熔膠層軟化的同時進行熱熔膠層的貼附，避免熱熔膠層在放置後偏離預定位置。應用本發明之貼膜方法，可自動化地進行貼膜之各個步驟、減少人力成本、提高對準精確度、改善成品良率以及提升產率。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧方法
202、204、206、208、210、212、214、216、218‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種染料敏化電池之貼膜方法，包含：提供一複合膜，該複合膜包含一離型層、一保護層，和夾設於該離型層與該保護層之間的一熱熔膠層，其中該保護層係以一接著劑貼附至該熱熔膠層，相對於設有該熱熔膠層之該離型層與該保護層各自的一內表面，至少於該保護層各自的一外表面上設有複數個第一靶點，且該接著劑之一熱解溫度小於該熱熔膠層之一軟化點溫度；提供一基材於一移載平台上，其中該基材之一表面上具有複數個第二靶點，其中該移載平台加熱該基材達至少該軟化點溫度；使用一機械手臂取出該複合膜；將該複合膜經由該保護層吸附於一滾壓裝置上；使用該機械手臂，自該複合膜上移除該離型層；定位該些第一靶點與該些第二靶點，以使該基材對準該熱熔膠層；使該熱熔膠層靠近該基材；利用該滾壓裝置之一滾輪，沿一第一方向滾壓該複合膜，以使該熱熔膠層貼附至該基材上；以及移除該保護層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該移載平台加熱該基材達90℃至160℃。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該離型層與該保護層各自之一尺寸大於該熱熔膠層之一尺寸，且該離型層之該尺寸大於該保護層之該尺寸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中定位該些第一靶點與該些第二靶點之步驟更包含：以一第一感光耦合元件(Charge-coupled Device；CCD)裝置拍攝該些第一靶點；以一第二感光耦合元件裝置拍攝該些第二靶點；計算該些第一靶點與該些第二靶點之相對位置；以及修正該移載平台之一座標。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該第一感光耦合元件裝置係設置於該滾壓裝置之下方，以及該第二感光耦合元件裝置係設置於該移載平台之上方。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該第一感光耦合元件裝置和該第二感光耦合元件裝置各自包含複數個感光耦合元件。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中修正該移載平台之該座標的步驟包含： 調整該移載平台沿該第一方向之位置；以及令該移載平台沿垂直該第一方向之一第二方向移動至該滾壓裝置之下方。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中利用該滾壓裝置之該滾輪，沿該第一方向滾壓該複合膜的步驟包含下述步驟的至少一者：調整該滾輪所施加之一壓力；調整該滾輪沿該第一方向之一移動速度；和調整該滾輪之一行程。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中將該複合膜經由該保護層吸附於該滾壓裝置上係將該保護層吸附於該滾壓裝置之一網版上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該網版的一材料包含絹絲、尼龍或特多龍。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，該保護層與該離型層各自具有至少0.05mm之一厚度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該保護層與該離型層的材料各自包 含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)或聚乙烯(polyethylene；PE)。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該接著劑包含壓克力系接著劑。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化電池之貼膜方法，其中該基材為染料敏化電池之一電極。
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