用于将柔性电子器件连接到电线的方法与流程

文档序号:12275367阅读:432来源:国知局
柔性有机器件具有传统上在电子器件中使用的导体/薄有机层/导体类型堆叠。这种器件是例如整流器二极管、太阳能电池、光电检测器单元、电容器、激光二极管、传感器类型器件、存储器或发光二极管。这些具体涉及柔性塑料衬底上的有机电子设备中的器件。本发明更具体地应用于有机光伏(OPV)领域。光伏器件是能够将所接收到的太阳能转换为电能的器件。这种器件的性能问题是循环问题。因此,令人期望的是尽可能增加这种器件的性能,即,这种器件所产生的电功率与这种器件所捕获的太阳能之间的比率。有机光伏器件包括至少一个有机光伏电池。有机光伏模块是包括至少两个光伏电池的组件。通过沉积若干个层来获得每个电池,至少其中的活性层由有机分子组成。结果是,使用有机半导体材料的特性获得光伏效果。半导体材料在有机溶剂中是可有机溶解的并且使得有可能使用涂覆或印刷技术在柔性衬底上沉积多个层。这些制造方法与使用连续方法(诸如卷到卷方法(在说明书的剩余部分用R2R表示))完成的大规模生产兼容。此外,有机光伏模块具有相对小的厚度。相对小的厚度是指小于等于500微米的厚度。这允许这些模块具有非常薄的能量发生器。有机光伏模块的轻巧、机械柔性和半透明性使得有可能将光伏技术集成到移动应用或包括曲面的应用(汽车、便携式电子设备、帐篷等等)的史无前例的领域。然而,考虑到在新的市场上部署这种新一代的光伏模块能够保证模块的某些特点,具体是这些器件的光电转换性能和寿命。具体通过图1展示有机光伏器件。在这张附图中,五个层叠加在一起,被称为:·层1,表示由导电材料制成的第一电极;·层3,表示由具有半导体性质的至少一种材料制成的活性层,有利地由电子供体材料(被称为n型材料)和电子受体材料(被称为p型材料)的混合物制成。这种半导体材料可以是分子、低聚物或共轭有机聚合物。因此,活性层可以是采取一个层或由若干个层组成的堆叠的形式的,电子供体材料和电子受体材料的异质结。活性层还可以是处于体异质结形式的两种材料组成的纳米规模的混合物,即,两种材料的纳米规模的窄混合物;·层2和层4表示由具有适合传输类型(n或p)的材料制成的界面层以便执行其电子传输(或注入)角色或空穴,以及·层5,由金属层制成的第二电极。这五个层位于在例如PET类型(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)类型的柔性塑料衬底上。已知在OPV电池中使用的材料(诸如共轭聚合物)在大气中不稳定并且对由氧气和湿度造成的退化尤其敏感(具体见莫尔加多·J(Morgado,J.)、R·H·弗兰德(R.H.Friend)和F·凯赛亚力(F.Cacialli)的文章,“基于聚对苯撑乙炔的发光二极管的环境老化(Environmentalagingofpoly(p-phenylenevinylene)basedlight-emittingdiodes)”,《合成金属(Syntheticmetals)》114.2(2002):189-196,以及萨瑟兰·D·G·J(Sutherland,D.G.J.)等人的文章,“通过芯级光吸收光谱法研究电致发光聚合物的光氧化(Photo‐oxidationofelectroluminescentpolymersstudiedbycore‐levelphotoabsorptionspectroscopy)”,《应用物理快报(Appliedphysicsletters)》68.15(1996):2046-2048)。光敏半导体聚合物的共轭骨架结合引入允许这些产品的溶解的侧链是非常不稳定的。具体在马尔索·M(ManceauM)等人的文章“用于聚合物太阳能电池的π共价聚合物的光化学稳定性:拇指法则(Photochemicalstabilityofπ-conjugatedpolymersforpolymersolarcells:aruleofthumb)”中示出了这种不稳定的性质,J.Mater.Chem.,(2011),21,4132。在诺曼(Norrman)、凯傲(Kion)等人的文章中,“反相聚合物太阳能电池在水中和氧气中的退化图案(Degradationpatternsinwaterandoxygenofaninvertedpolymersolarcell)”《美国化学协会期刊(JournaloftheAmericanChemicalSociety)》132.47(2010):16883-16892,证明在光辐射下,半导体聚合物会退化。在第一步中,侧链被氧化,发起导致聚合物的结构退化的链式反应。这修改了光敏材料的光学和导电特性并且影响器件的性能。在托尼贝斯·A(TournebizeA)等人的文章中,“是否存在用于高效太阳能电池的光稳定共价聚合物?(Isthereaphotostableconjugatedpolymerforefficientsolarcells?)”《聚合物退化与稳定性(PolymerDegradationandStability)》112(2015):175-184,还描述了水会通过电化学过程影响金属电极和有机半导体层之间的介面,导致电极脱层。本征源(材料的稳定性、介面处的化学相互作用、溶剂残留、脱层等等)或非本征源(氧气或湿气穿透封装封装扩散、紫外(UV)线过滤问题、层破碎、与黏胶发生化学作用等等)会导致OPV器件的这些退化现象。具体在古洛奥德(Grossiord)、纳蒂亚(Nadia)等人的文章中描述了这种情况,“有机光伏器件中的退化机制(Degradationmechanismsinorganicphotovoltaicdevices)”,《有机电子设备(OrganicElectronics)》13.3(2012):432-456。关键是确保OPV模块的直接与封装封装质量有关的非本征稳定性以及使用情况。材料的选择(阻隔阻隔膜、粘合剂、连接器技术)和封装体设计对于长时间下的模块性能是决定性。因此,针对有机光伏器件的老化问题要求在涂覆之后立即进行封装模块的封装。有机光伏器件被封装在超阻隔阻隔材料或膜之间封装封装,从而保护它们不受氧气和湿气的侵入。可用的阻隔阻隔膜通常由聚酯膜和金属氧化物层(通常是氧化铝)的堆叠制成,提供绝缘和保护不受氧气和湿气入侵。这些阻隔阻隔膜具体由膜相对于水的渗透率参数(通常被表示为水蒸气透射率WVTR)以及对氧气的渗透率(通常为表示为氧气透射率OTR)表征。阻隔阻隔膜与光伏器件之间的粘合由压力敏感粘合剂(PSA)类型的粘合剂、UV热固粘合剂或热塑膜提供。OPV模块所产生的电流之间传向沉积在模块的外围电池的薄涂覆金属电极上的金属导电带或集流器(高达0.2mm厚和10mm宽)。该模块和这些集流器包括在封装封装中以便密封该模块。器件的必要密封使得没有可能制造可在模块外部触及集流器的模块,正如在制造由硅或薄层制成的光伏模块的情况中那样。因此,集流器被放置在电极上并且被封装和密封以便形成最终器件。结果是,期望有一种使得有可能在集流器处重获接触以便为应用或电池供电的方法。现有光伏模块的连接器件(也称为结壳体)在光伏模块的集流器和外部电线之间提供电连接。传统上,壳体和集流器所建立的连接通过接片实现。US7,705,234B2描述了一种结壳体,其位于太阳能模块上并且包括直接动态地在暴露于太阳能模块的空气下的电极上应用的金属接片并且将模块连接到电缆。为创建接触恢复区的这些开口形成氧气和湿气的暴露区,从而加速了模块的老化并且抵销了气密地封装封装OPV模块所采取的措施的效果。因此,需要一种使得有可能获得具有更好性能和更长寿命的柔性电子器件,具体地一种电连接的有机光伏器件的方法。为此,本说明书具体涉及一种用于将柔性有机电子器件连接到电线的方法,该方法包括用于提供柔性电子器件的步骤。该器件包括:柔性模块,该柔性模块包括电极、沉积在该电极上的导电带以及封装阻隔封装阻隔膜,该封装阻隔膜封装该模块、提供电线。该方法包括用于以下步骤:提供接触构件,该接触构件包括至少一个导电元件,该至少一个导电元件包括接触面,该接触面界定接触表面,该接触表面具有最大尺寸和最小尺寸,该封装阻隔膜的切口界定切口表面,该切口表面具有最大尺寸和最小尺寸,该切口表面的该最大尺寸严格地小于该接触表面的该最大尺寸,并且穿过该切口来组装该导电元件和该导电带以便确保该导电元件和该电极之间的电传导。本发明涉及一种用于将柔性有机电子器件连接到有线连接器技术的新方法。本方法寻求通过以下内容改进现有技术:-将组成器件的有机材料对空气和湿气入侵的暴露最小化;-促进光能转换性能的稳定性;-延长器件的寿命;-使得轻巧和紧凑连接器技术仍能够实现器件的轻巧和机械柔性特点。根据具体实施例,该方法包括单独地或根据任何可能的技术组合而考虑的,以下特征中的一个或多个特征:-该方法包括用于用通过热固化对金属元件的该接触面的至少一部分进行涂覆以实施焊接,使用该接触面实现该组装步骤。-该切口表面的该最大尺寸与该接触表面的该最小尺寸之间的比率包括在0.9与1.2之间。-该切口表面的该最大尺寸与该接触表面的该最小尺寸之间的比率严格地小于1.0。-该切口表面的该最小尺寸与该接触表面的该最小尺寸之间的比率严格地小于1.0。-该切口表面的该最小尺寸与该接触表面的该最大尺寸之间的比率严格地小于0.25。-该导电元件包括支撑该导电面的插入刀片,该插入刀片具有一定厚度,该切口表面的该最小尺寸与该插入刀片的该厚度之间的比率包括在0.9与1.2之间。-该切口表面的该最小尺寸与该插入刀片的该厚度之间的比率严格地小于1.0。-该导电元件包括支撑该接触面的插入刀片和支撑刀片,该支撑刀片与该插入刀片之间的角度大于等于80°。-每个导电元件由导电材料制成。本说明书还描述了一种柔性有机电子器件,包括:柔性模块,该柔性模块包括电极;沉积在该电极上的导电带;封装该模块的封装阻隔膜,该封装阻隔膜包括界定切口表面的切口,该切口表面具有最大尺寸和最小尺寸;电线;接触构件,该接触构件包括至少一个导电元件,该至少一个导电元件包括接触面,该接触面界定接触表面,该接触表面具有最大尺寸和最小尺寸,该切口表面的该最大尺寸严格地小于该接触表面的该最大尺寸,通过该切口将该导电元件组装到该导电带以便确保该导电元件与该电极之间的导电。根据一个具体实施例,该器件是光伏器件。本发明的其他特征和优点将在阅读本发明的实施例的以下描述时出现,仅作为示例提供并且参照附图,在附图中:-图1,有机光伏器件的剖面图,-图2,示例有机光伏器件的简图,-图3,图2的有机光伏器件的一部分的简图,该部分使得有可能具体地界定切口表面和接触表面,-图4,根据第一示例示出切口表面相对于接触表面的简图,-图5,根据第二示例示出切口表面相对于接触表面的简图,以及-图6,根据第三示例示出切口表面相对于接触表面的简图。在图2中示出了有机类型的光伏器件,在图3中详细描述了光伏器件部分。光伏器件是能够将太阳能转换为电能的器件。当光伏器件的活性材料是有机的时,光伏器件被限定为有机的。当半导体包括作为由碳原子和氢原子之间的共价键、碳原子和氮原子之间的共价键、或碳原子和氧原子之间的键组成的基团的一部分的至少一个键时,材料被认为是有机的。该光伏器件是柔性电子器件。在图2中示出的光伏器件10采取包括若干个对准的带12、14、15的薄片11的形式。似乎没有必要提供图2的更精确的描述,更确切地通过以下列出的图3展示本发明。该光伏器件包括柔性模块、导电带1、封装阻隔膜、电线2以及接触构件3。该柔性模块包括电极。导电带1沉积在该电极上。该封装阻隔膜封装该模块。该阻隔膜多数情况下通过自粘合黏胶(PSA类型)或UV光线胶合。可替代地,该封装膜不具有黏胶。该封装阻隔膜包括切口。该切口界定切口表面S切口。该切口表面S切口具有最大尺寸dmax切口和最小尺寸dmin切口。电线2旨在传导电力。接触构件3包括至少一个导电元件30。根据图2的示例,接触构件321具有平行六面体形状。穿过该切口将导电元件30组装到导电带1以便确保导电元件30和该电极之间的电传导。优选地,每个导电元件30由导电材料制成。导电元件30包括接触面321。接触面321界定接触表面S接触。在这种情况下,接触表面S接触的形状是矩形。接触表面S接触具有最大尺寸dmax接触和最小尺寸dmin接触。在所展示的情况下,最大尺寸dmax接触对应于接触表面S接触的长度并且最小尺寸dmin接触对应于接触表面S接触的宽度。切口表面S切口的最大尺寸dmax切口严格地小于接触表面S接触的最大尺寸dmax接触。通过实现一种用于将柔性电子器件连接到电线的方法获得这种光伏器件,以下描述这种方法。该方法包括用于提供柔性电子器件的第一步骤。该器件包括该柔性模块、该导电带和该封装阻隔膜。该方法接下来包括用于提供电线2的第二步骤。该方法然后包括用于提供接触构件3的第三步骤。该方法接下来包括该封装阻隔膜的切口步骤,该切口界定切口表面S切口。执行该切口步骤使得切口表面S切口的最大尺寸dmax切口严格地小于接触表面S接触的最大尺寸dmax接触。图4至图6示出了用于执行该切口步骤的不同实施例。以下在顶视图中概略地示出了这些不同的可能实施例。实线矩形示出了该接触表面,而虚线示出了该切口表面。根据第一实施例,切口表面S切口的最小尺寸dmin切口与接触表面S接触的最小尺寸dmin接触之间的比率严格地小于1.0。更确切地,切口表面S切口严格地包括在接触表面S接触中。在本实施例中,该切口的两侧被抬高以便插入接触构件30。根据第二实施例,切口表面S切口的最小尺寸dmin切口与接触表面S接触的最大尺寸dmax接触之间的比率严格地小于0.25。此外,根据第二实施例,切口表面S切口的最大尺寸dmax切口与接触表面S接触的最小尺寸dmin接触之间的比率包括在0.9与1.2之间。在本实施例中,接触构件30被插入在该切口中。根据第三实施例,切口表面S切口的最小尺寸dmin切口与接触表面S接触的最大尺寸dmax接触之间的比率严格地小于0.25。此外,切口表面S切口的最小尺寸dmin切口与接触表面S接触的最小尺寸dmin接触之间的比率严格地小于1.0。另外,切口表面S切口的最大尺寸dmax切口与接触表面S接触的最小尺寸dmin接触之间的比率严格地小于1.0。在本实施例中,接触构件30被插入在该切口中。本方法还包括步骤:用于穿过该切口组装导电元件30和导电带1以便确保导电元件30与该电极之间的电传导。根据一个实施例,该方法包括步骤:通过热固化对金属元件的接触面321的至少一部分进行涂覆以实施焊接。在这种实施例中,通过加热接触面321来执行该组装步骤。由于所获得的组件的质量,所获得的器件具有更好的性能。实际上,所提出的方法将活性层对空气和湿气的入侵的暴露最小化。此外,该方法简化了与有线连接重新接触以及允许这些步骤自动化的步骤。另外,该方法确保了高接触可靠性。而且,该方法促进了光能转换性能的稳定性。该方法还改善了模块的寿命。该方法还使得轻巧和紧凑连接器技术仍能够实现模块的轻巧和机械柔性特点。为了提升这些效果,还提出了导电元件30包括支撑导电面321的插入刀片320,该插入刀片具有一定厚度e插入,切口表面S切口的最小尺寸dmin切口与插入刀片320的厚度e插入之间的比率包括在0.9与1.2之间。优选地,切口表面S切口的最小尺寸dmin切口与插入刀片320的厚度e插入之间的比率严格地小于1.0。而且,当导电元件30包括支撑接触面321的插入刀片320和支撑刀片310时,支撑刀片310与插入刀片320之间的角度大于等于80°,该方法得以简化。这种方法通过延伸应用于任何类型的柔性电子器件。具体地,该方法涉及有机电子设备(例如,OLED或光电检测器)的整个应用范围。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3 
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