专利名称：具有较佳的密封性的封装装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于ー种具有较佳的密封性的封装装置，举例而言，意指用于有机光伏电池的封装及ー种形成所述封装装置的组件，且装置，例如光伏电池，封装于所述装置中。
背景技术：
有机太阳能电池包含结合金属电极的半导体有机聚合物。所述电池特别具有优势于提供某种程度的机械性可挠性及相较于晶体或多晶硅光伏电池为低花费，特别是由于其制造方法。
然而，其具有对湿气及氧敏感的缺点。若其未被正确地保护，其寿命缩短。因此，必须保护其不受到湿气及氧。现存许多已知技术可实现此封装。其中一技术描述于文献Krebs F. et al, Solar Energy Materials and SolarCells 90(2006)3633-3643中，包含置放光伏电池于ニ盖体之间，且通过接合处密封所述ニ盖体。更特别的是，于上述引证文献中，其中ー盖体是为玻璃片体，另ー盖体是为铝片体，且接合处是由玻璃纤维补强环氧树脂材料制造。为了充分有效地密封湿气及氧，该封装需要使用厚玻璃片体。一方面，藉此形成的组件具有不可忽略的质量。另ー方面，其不再提供所封装的电池的可挠性。且，最后，所述技术是限制于小表面。此外亦存在包含封闭有机发光二极管于金属氧化物的致密层所覆盖的有机聚合物的ニ层之间的技术，所述有机聚合物自身为气体可滲透。所述金属氧化物层是通过真空沈积设置。所述技术因此需要昂贵的设备运作，相对于光伏电池的制造的花费的減少。所述技木是描述亍又献 Burrows P. et al. , Ultra barrier flexible substrates for flatpanel displays, in Displays 22 (2001)65-69 中。此外亦存在包含置放光伏电池于密封壳体且填充油于所述壳体中，因此浸没电池于油中的技木。所述浸没电池的油，是形成以使电池浸浴于其中，其为湿气的障体，由于其斥水性的特性，及氧气的障体。然而，其存在于油中用于形成电池的有机聚合物的溶解的风险，及因此的电池的劣化的风险。因此，本发明的一目的是提供用于封装一或更多装置以使其受保护的装置，例如光伏电池，有效地保护所述装置不受到湿气及氧，且更概括地，不受到气体。本发明的另一目的是提供简单设计、低质量且使可保存其可挠性的特性的封装装置。
发明内容
通过包含可定界将置放被保护的装置或物体于其内的内部密封空间的至少ー壁体的封装装置达成上述目的，以斥水性液体填充的可挠性聚合物壳体形成分隔。换句话说，形成可挠性容器，其壁体以被定界的油组成，所述油自内容物隔离。
根据所述发明，被保护的装置是通过油障体保护其不与湿气及环境接触。更进ー步地，所述油是对于光线充分地透明，因此不干扰装置的正确的操作，在此例中其是光伏电池。此外，封装装置的质量減少，因为其仅包含油及由相对薄的聚合物制造的壳体。接着，本发明的主体是包含由可挠性聚合物材料制造，定界密封空间的至少ー壳体及填充所述壳体的至少ー斥水性材料的封装装置。所述至少一壳体可包含由聚合物材料制造的第一片体及由聚合物材料制造的第ニ片体，其于外部边缘相互连接，以界定介于所述ニ片体之间之斥水性材料之密封容积。装置可包含ニ个由可挠性聚合物材料制造的壳体，每ー壳体定界斥水性材料之密封空间，且每一壳体以至少ー斥水性材料填充，壳体是堆栈且密封地相互连接于其周围边缘，而密封空间是由所述ニ壳体所界定。
在所述至少ー壳体的内侧表面上的斥水性材料的液滴的接触角度可小于60°，较佳地小于30°，更佳地小于10°。在壳体的内侧表面上的液体形式的所述斥水性材料的黏附能可大于O. 03J/m2，较佳地大于O. 045J/m2。斥水性材料可具有小于或等于10_3(fr.mol)的水溶性，较佳地小于或等于ICT4 (fr. mol)。较佳地，液体形式的所述斥水性材料(14)具有大于或等于10_3Pa. s的黏度。限界于所述至少ー壳体的液体形式的斥水性材料具有例如介于5 μ m与5mm之间的厚度。所述至少一壳体的壁的厚度可介于10 μ m与500 μ m。壳体可由聚碳酸酷、聚こ烯(PE)、聚对苯ニ甲酸こニ酯(PET)、聚2，6萘ニ甲酸こニ酷(PEN)、こ基こ酸こ烯(EVA)的共聚物或聚こ烯醇(PVA)制造。举例而言，斥水性材料是矿物油、硅油、石蜡油、天然油、脂肪酸或烷基长链酯，或烷，例如C12H26至C16H34系列的烷。根据本发明，本发明的主体亦是于封装装置中的一被封装的装置，所述装置是例如光伏电池或有机发光二极管。根据本发明，本发明的主体亦是封装装置的制造方法，包含以下步骤a):形成由可挠性聚合物制造的壳体，以容置斥水性材料，b):通过密封的方式密封所述壳体。在一实施例中，步骤a)包含制造具有孔洞的由可挠性聚合物制造的壳体，及具有斥水性材料的壳体的填料。步骤a)可包含堆栈相似或相等尺寸的可挠性聚合物的ニ片体(16. I, 16. 2)，使得其周围边缘实质上对齐，及通过密封的方式将所述周围边缘加以贴合，并留取一部分不贴合，以设置填充孔洞。在步骤b)之前，较佳地至少在所述填充孔洞的边缘以斥油性材料覆盖。在另ー实施例中，在步骤a)中，壳体的一或多个片体的边缘以斥油性材料覆盖，所述片体之其ー以斥水性材料覆盖。在另ー实施例中，在步骤a)之前，斥水性材料通过降低温度以凝固及塑形成块体，且在步骤a)中壳体形成而包覆成为固体的所述块体。举例而言，斥水性材料是十四烷。较佳地，块体具有凸面。
片体的连接及/或所述填充孔洞的密封是通过例如热封合或黏合方式实现。根据本发明，本发明的主体亦是包含置放被封装的装置于封装装置中的封装方法且以密封的方式密封封装装置，例如通过热封合或黏合。
通过以下的说明连同所附的图式的方式，将可更详细地理解本发明。图I是为根据本发明的封装装置的剖视图。图2是为第I图的装置的组件图。图3A及图3B是为由根据本发明的制造方法的实施例的斥水性材料制造的块体的形状的范例。
图4至图6是为根据本发明的封装装置的实施例的变化的示意图。
具体实施例方式在第I图中可以看到根据本发明的封装装置2的例示性实施例，在其中置放一被封装的装置4，例如光伏电池。封装装置2包含内部的密封空间6以容纳被封装的装置4。如范例所示，被封装的装置4，例如光伏电池，相对于其表面具有低的厚度，呈现于第I图的封装装置2的实施例具有适合光伏电池的形状的形状。封装装置2接着包含ニ壁体8. 1、8. 2相互交迭地置放且以密封的方式连接在其整个外部轮廓10. I、10. 2上。藉此连接的所述ニ壁体8. I、8. 2定界密封空间6，在其中置放被封装的装置4。如第I图所示，壁体8. I覆盖被封装的装置4的上表面且壁体8. 2覆盖被封装的装置4的下壁。每ー壁体8. I、8. 2包含由可挠性聚合物制造的密封壳体12及填充所述壳体12的斥水性材料14。在第2图中，只显示壁体8. I。斥水性材料是意指一具有对水的低亲合性的材料。选择斥水性材料，使得在操作温度中，其是液体形式，更概括地，在室温中，其是液体，以限制滲透性组件的扩散，举例而言，其可穿透聚合物壳体。更进一歩地，其使置放所封装的装置，例如有机光伏电池，保存其可挠性为可能。接着，斥水性材料的选择可根据所述封装装置将使用于其中的环境的温度。在接下来的描述中，所述用语”斥水性液体”将使用于表示斥水性材料，且当所述材料是固体形式时将清楚指出。斥水性液体填充所述壳体12使得所述壳体不再包含空气或气体，若非如此，其可穿透连接被封装的装置的聚合物的片体而有使其劣化的风险。壳体12是，举例而言，由ニ黏合在一起，例如通过热封合，的聚合物的片体16. I、
16.2形成，于其间定界ー限界斥水性材料14的密封容积。亦可设想到，通过仅单ー聚合物的片体折迭回自身上形成所述壳体12，斥水性液体位于片体的ニ折迭部分之间，如第4图中所示。亦可设想到，由以斥水性液体填充的单ー壳体形成的大尺寸的壁体形成封装装置，所述大壁体是折迭回被封装的装置上，如第5图中所示。
亦可设想到，使用ー聚合物的片体折迭为四部分。第一折迭部分定界以斥水性液体填充的空间且第二折迭部分定界被封装的装置的位置。较佳地，选择斥水性液体14及与其连接的壳体12的内部空间，使得斥水性液体对于所述内部空间具有良好的湿润性。所述良好的湿润性预防在填充壳体期间，介于斥水性液体的容积与壳体的壁体之间的气体的气泡的形成。因此,于壳体的内部空间上的斥水性液体的差降的接触角度是小于60°，较佳地，小于30°，于更佳的方式中，小于10°。所述接触角度的值可由于聚合物本身的特性或通过壳体的内部表面的加工获得。亦较佳的方式，选择斥水性液体及聚合物及/或壳体的内部表面的加工使得黏附能大于O. 03J/m2,较佳的方式是大于O. 045J/m2。将回忆起的是，黏附能可通过下列公式得到Eadhesion= σ X (1+cos θ ) σ是斥水性液体的液态-气态的转换能量，Θ是在壳体12的内部表面上的液体的接触角度。通过选择黏附能的值，当封装装置变形，特别是当其包含可挠性装置时，斥水性液体的除润的风险是充分地減少。斥水性液体保持与壳体的整个内部表面接触，其減少可穿透聚合物壳体12的湿气及气体进入的风险。因此，装置的可挠性可大幅度地增加而没有通过油形成的障体劣化的风险。较佳地,斥水性液体的薄膜的厚度介于5 μ m至5_。此外，为了更增加对封装装置2的壁体的湿气的密封性，较佳地，选择对于水具有最小的溶解性的斥水性液体。较佳地，斥水性液体具有小于或等于10_3(fr. mol)的对于水的溶解性，更佳地小于或等于10_4(fr. mol),fr. mol是莫耳数可溶解于ー莫耳的斥水性液体的水的莫耳数。较佳地，也可能选择具有最高的黏度的斥水性液体,其使避免通过斥水性液体的容积传输的气泡及溶解的气体的传输为可能。黏度较佳地大于或等于10_3Pa. S。举例而言，实作的斥水性液体可为矿物油、硅油、石蜡油、天然油、脂肪酸或烷基长链酸。其也可为烷。举例而言，C12H26至C16H34系列的烷是特别适合。烷基长链有机分子，例如酯或脂肪酸，具有低极性，且因此具有在水中具有低溶解性。进ー步地，其亦具有充分的黏度。斥水性液体可由单ー形式的液体或混合的，例如上述举例所提到的，斥水性液体所形成。在被封装的装置4是光伏电池的此例中，较佳地选择壳体的组合形成容纳入射光(聚合物及斥水性液体14或斥水性液体的混合)的壁体使得其保证于整体可见光谱范围上的传输至少相等于80%。聚合物可选择聚碳酸酷、聚こ烯(PE)、聚对苯ニ甲酸こニ酯(PET)、聚2，6萘ニ甲酸こニ酯(PEN)、こ基こ酸こ烯(EVA)的共聚物或聚こ烯醇(PVA)。更进ー步地，壳体的厚度较佳地包含介于10 μ m与500 μ m,以提供充分的刚性及韧性。根据本发明的封装装置的生产的方法的不同实施例将描述如下。根据生产的方法的第一实施例，每ー壳体12是通过堆栈ニ个由具有实质上相等的面积的聚合物材料制造的片体16. 1,16. 2并通过于其外部边缘将其贴合，例如通过热封合，所形成。通过热封合可使其密封。只有周围边缘的一区域是不密封的，为使能引入斥水性液体于两片体之间。所述不密封区域形成填充孔洞。斥水性液体或斥水性液体的混合是通过填充孔洞注入于ニ片体16. I、16. 2之间，例如通过插管法。较佳地，剰余的空气气泡通过填充孔洞排空。例如通过按压可获得所述排空。接着封闭填充孔洞，例如通过密封，较佳地通过热封合或黏合。热封合具有简单的优点，因为其不需要先施加附着力。较佳地，可能提供部分的特别的加工以密封地定界填充孔洞，以避免可能对密封有不利影响的斥水性液体的沈积。举例而言，所述加工可包含在所密封的部份上的斥油性材料的先沈积。术语”斥油性”描述具有对油有低亲合性的物质。
所述加工可包含直接地在壳体的聚合物的片体上的所述斥油性材料的沈积，或其可包含与斥水性液体不相容的另一有机聚合物的小表面的黏合。所述斥油性材料可为，例如，通过热方法而可固化的包含氟烷基链的有机硅烷预聚合物。因此，在壳体的填充斥水性液体的期间，所述斥水性液体是不沈积在填充孔洞，因为斥油性材料的存在。仍然密封的边缘因此排除斥水性材料，其促进密封的完成。接着获得第一壁体8. I。根据相同方法形成第二壁体8. 2。被封装的装置接着放置于ニ壁体之间，其边缘将重迭，接着边缘以密封方式贴合，例如通过热封合。举例而言，组件是在干燥且中性的环境中完成，在封装期间，排除湿气及气体的存在。最后的热封合可在第一热封合上完成，其使不损失表面为可能，或其是针对第一热封合的补偿。举例而言，所述密封是实现于ニ表面之间。根据生产的方法的第二实施例，先抗油处理是实现于片体的区域以密封，例如，在片体的边缘上。所述加工是，例如，通过在聚合物片体上的材料的直接沈积以实现。通过斥水性液体的展涂覆，沈积接着于其中一片体上实现，斥水性液体自然地设置于没有抗油加工的位置，所述密封区域不受到斥水性液体的污染。接着实现热封合。接着，第二壁体以相同方式形成且所述ニ壁体沿着装置贴合以封装。根据第三例示性实施例，是使用通过事先去气且置于ー低于其熔化温度的斥水性液体所获得的块体。藉此获得的块体接着设置在第一聚合物片体上。第二片体接着平铺在块体的未覆盖部分上因此不吸收气体。片体接着以密封方式贴合，例如通过热封合。接着第一壁体完成。较佳地，块体具有使能够简易地封装而不产生有吸入空气的风险的孔隙的形状。举例而言，块体具有凸面。在第3A图及第3B图中可看到所述块体的例示性实施例。在第3A图中，块体具有椭圆形的圆柱的形状，且在第3B图中，块体具有棱柱的形状。接着第二壁体以相似的方式形成。被封装的装置接着置放于因此形成的ニ壁体之间，其密封区域将重迭。边缘以密封方式贴合，例如热封合。举例而言，使用十四烷为斥水性材料，其熔化温度是5. 5° C。其于0° C塑形为块体且封装于聚对苯ニ甲酸こニ酯(PET)的ニ片体之间。接着，在其使用于室温的期间，十四烷熔化且成为液体。接着封装装置成为具有可挠性。在所封装的装置需要电性连接的此例中，电性连接至封装装置的外部的密封出ロ是以通过所述领域的技术的已知方式完成。明显地理解，可提供组合以上所述的方法的步骤。由于本发明，发挥气体的扩散障体为液态的优点及湿气的特定障体为斥水性特性的优点的效益，而没有劣化封装装置的风险，例如因为与斥水性液体直接接触而溶解光伏 电池的聚合物。更进一歩地，封装装置是容易操作，斥水性液体是限界于聚合物的容器中。更进ー步地，封装装置的尺寸非常适合任何被封装的装置的任何尺寸。由于所述发明，亦可能实行不同为特定应用的功能的处理，例如在封装装置的外部或内部表面上的染料的沈积、抗反射保护、抗刮擦保护等等。更进一歩地，由于所述发明，可能非常容易地组装许多所封装的装置通过所封装的装置，例如通过热封合或通过黏合，且因此形成”可挠性片体”或封装装置，其可特别地针对光伏电池的壳。亦可设想到，同时地自以格状图样密封的或黏合的聚合物的ニ片体通过形成复数个以油填充的壳体形成许多封装，如第6图所示。通过堆栈所述形式的ニ壳体，可能以片体的形式直接获得封装电池。更进一歩地，根据本发明的封装装置可应用于需要对于环境，特别是湿气，的保护的被封装的装置的任何形式。举例而言，根据本发明的封装装置可使用于封装有机光伏电池、有机发光二极管(OLED)、任何电子装置、微电池、感应器、微机电系统(MEMS)、奈米机电系统(NHMS)。根据本发明的封装装置亦可以相反的意义使用，换句话说，预防包含于封装装置中的气体漏出，例如通过根据本发明的封装装置形成气泡饮料的包装。
权利要求
1.一种将对象容纳于封装装置而形成之组件，所述封装装置包含由以至少一液态之斥水性材料填充之可挠性聚合物材料制造的至少ー壳体，所述壳体定界容納所述对象之密封空间，所述装置隔离于所述斥水性材料。
2.如权利要求I所述的组件，其特征在于，其中所述至少ー壳体(12)包含第一聚合物片体(16. I)及第ニ聚合物片体(16. 2)，于其外部边缘相互连接，以界定介于所述ニ片体(16. I, 16. 2)之间之所述斥水性材料之密封容积。
3.如权利要求I或2所述的组件，其特征在于包含，ニ个由可挠性聚合物材料制造的壳体(12)，每一所述壳体定界所述斥水性材料之密封空间，且每一所述壳体(12)以至少一斥水性材料(14)填充，所述壳体(12)是堆栈且密封地相互连接于其周围边缘，而密封空间(6)是由所述ニ壳体(12)所界定。
4.如权利要求1-3任ー项所述的组件，其特征在于，在所述至少ー壳体(12)的内侧表面上的所述斥水性材料(14)的液滴的接触角度小于60°。
5.如权利要求4所述的组件，其特征在于，在所述至少ー壳体(12)的内侧表面上的所述斥水性材料(14)的液滴的接触角度小于30°，较佳地小于10°。
6.如权利要求4或5所述的组件，其特征在于，在所述壳体(12)的内侧表面上的液体形式的所述斥水性材料的黏附能大于O. 03J/m2，较佳地大于O. 045J/m2。
7.如权利要求1-6任ー项所述的组件，其特征在于，所述斥水性材料(14)具有小于或等于10_3(fr. mol)的水溶性，较佳地小于或等于10_4(fr. mol)。
8.如权利要求1-7任ー项所述的组件，其特征在于，液体形式的所述斥水性材料(14)具有大于或等于10 3Pa. s的黏度。
9.如权利要求1-8任ー项所述的组件，其特征在干，限界于所述至少ー壳体的液体形式的所述斥水性材料(14)具有介于5μηι与5mm之间的厚度。
10.如权利要求1-9任ー项所述的组件，其特征在于，所述至少ー壳体(12)的壁的厚度是介于IOym与500ym。
11.如权利要求1-10任ー项所述的组件，其特征在于，所述壳体(12)是由聚碳酸酯、聚こ烯(PE)、聚对苯ニ甲酸こニ酯(PET)、聚2，6萘ニ甲酸こニ酯(PEN)、こ基こ酸こ烯(EVA)的共聚物或聚こ烯醇(PVA)制造。
12.如权利要求1-11任ー项所述的组件，其特征在于，所述斥水性材料(14)是矿物油、硅油、石蜡油、天然油、脂肪酸或烷基长链酯，或烷，例如C12H26至C16H34系列的烷。
13.如前述权利要求任ー项所述的组件，其特征在于，所述对象(4)是光伏电池或有机发光二极管。
14.ー种如前述权利要求任一项所述的组件的制造方法，其特征在于包含，置入所述封装装置的壳体中的所述对象及通过密封的方式密封所述封装装置，例如通过热封合或黏ムロ ο
15.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于包含以下的步骤 c)形成由可挠性聚合物制造的壳体(12)，以容置所述斥水性材料(14) d)通过密封的方式密封所述壳体(12)。
16.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，步骤a)包含制造具有孔洞的由可挠性聚合物制造的壳体(12)，及具有斥水性材料(14)的所述壳体(12)的填料。
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，步骤a)包含堆栈相似或相等尺寸的可挠性聚合物的ニ片体(16. I, 16. 2)，使得其周围边缘实质上对齐，及通过密封的方式将所述周围边缘加以贴合，并留取一部分不贴合，以设置填充孔洞。
18.如权利要求16或17所述的制造方法，其特征在于，在步骤b)之前，至少在所述填充孔洞的边缘以斥油性材料覆盖。
19.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，在步骤a)中，所述壳体(12)的一或多个片体(16. I, 16. 2)的边缘以斥油性材料覆盖，所述片体之其ー以斥水性材料覆盖。
20.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，在步骤a)之前，所述斥水性材料(14)通过降低温度以凝固及塑形成块体，且在步骤a)中所述壳体(12)形成而包覆成为固体的所述块体。
21.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于，所述斥水性材料(14)是十四烷。
22.如权利要求20或21所述的制造方法，其特征在干，以斥水性材料形成的所述块体具有凸面。
23.如权利要求15-22任一项所述的制造方法，其特征在于，片体(16.I, 16. 2)的连接及/或所述填充孔洞的密封是通过热封合或黏合方式实现。
全文摘要
本发明是有关于包含二个由可挠性聚合物材料制造的壳体(12)的封装装置(2)，每一壳体(12)定界密封空间，且以至少一斥水性材料(14)填充每一所述壳体(12)，所述壳体(12)堆栈且密封地相互连接于其周围边缘，且介于二壳体之间定界密封空间(6)以容纳被封装的装置(4)。
文档编号H01L51/44GK102823017SQ201080061690
公开日2012年12月12日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月14日
发明者史铁番·克里斯, 妮可·阿尔贝罗拉, 珍·保勒·加弘德, 阿诺·摩利耶 申请人:法国原子能与替代能委员会