多层电子设备及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种电子设备，优选为薄膜电子器设备，以及一种用于制造所述设备的方法。设备包括中间结构(301、401、501)，所述中间结构(301、401、501)在串联连接的相邻的单元设备之间的接口处。中间结构适合采用沉积技术，从而可以避免在设备的相邻的层之间划线或图案化绝缘和/或分隔线的步骤。绝缘和/或分隔线的步骤。绝缘和/或分隔线的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层电子设备及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种多层电子设备，其包括多个单元电子设备，例如薄膜设备，以及用于生产此类设备的方法。
[0002]
技术介绍
和专利技术解决的问题
[0003]多层电子设备，特别是薄膜设备是电子设备的重要部分，并且集成在许多功能设备中。
[0004]例如，薄膜光伏是一种用于生产太阳能电池的新兴技术，所述太阳能电池具有将光转化为电的半导体层，所述半导体层的厚度低于几十微米。这些类型的电池包括但不限于以下技术：例如，有机太阳能电池、染料合成太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和铜铟镓硒化太阳能电池。
[0005]使用薄膜技术有多个好处。例如，这种技术可以减少半导体材料的消耗，从而降低最终太阳能电池的制造成本。此外，薄膜技术可用于生产柔性的和/或半透明的光伏模块。
[0006]如图1所示，薄膜太阳能电池的基本结构包括刚性或柔性的基板101，所述基板101上具有导电层102，起到收集光生电荷的电极的作用。为了进一步参考，此层被设定为底部的或下部的电极。在底部的电极102的顶部有光伏层103，所述光伏层103吸收光并将其转换成电荷。根据太阳能电池的类型和结构，此层可以包括多层膜。构成光伏层的膜可以包括一个或多个n型半导体、p型半导体、缓冲层、电子阻挡层、空穴阻挡层、活性有机层或其他。在光伏层的顶部有另一层导电材料，其用作第二电极。为了进一步参考，此层被设定为顶部的或上部的电极104。至少一个电极层设计为透明或半透明，以便允许光通过其传输并随后由光伏层吸收。虽然上述结构是示例性的，但替代结构也可用于薄膜太阳能电池的生产。
[0007]在透明或半透明太阳能电池的情况下，诸如玻璃或透明聚合物之类的材料可以用作基板101。导电层102和导电层104中的一个或两个优选也具有高透明度。后者可以通过使用多种材料和这些材料的组合来实现，如氧化铟锡(ITO)、薄金属层、各种氧化物材料或其他材料及其组合。
[0008]为了提高太阳能电池板(也称为太阳能模块或光伏模块)的效率，多个单独的太阳能电池旨在通过太阳能模块内的互连串联连接。相邻的电池的顶部的和底部的电极之间的一组电连接就是这种互连结构的实例。
[0009]下面将参考图2(a)至图2(c)对薄膜太阳能模块的一般制造程序进行解释。此图示意性地表示了两个串联太阳能电池的形成，在下文中称为左(或第一)电池和右(或第二)电池或单元设备。然而，这种技术不限于一对相邻的太阳能电池，而是可以应用于通过互连串联连接的多个太阳能电池的制造。这种互连的制造是复杂的过程，所述过程包括对一组对准良好的线或段(称为P1、P2、P3)进行划线。这种图案化通常通过激光划线技术执行。如图2(a)所示，P1线是将底部的电极层102的各部分分别断开为左和右电池的独立底部的电极201和电极202的间隙。在光伏层的沉积期间，此P1划线由光伏层填充。如图2(b)所示，划线P2在光伏层103中提供间隙，以将其分别分成左和右电池的断开的光伏层203和光伏层204。在沉积顶部的导电层104期间，P2划线由导电层填充，在顶部和底部的电极之间建立电连
接。如图2(c)所示，P3划线延伸穿过顶部的电极104，将该层分别分成左和右电池的电分离的顶部的电极205和电极206。虽然P3划线的主要目的是断开相邻的太阳能电池的顶部的电极，但P3线也可能穿透光伏层。由于P1、P2、P3划线，左电池205的顶部的电极与右电池202的底部的电极电连接，从而使相邻的太阳能电池串联，并确保太阳能模块中的电流循环的能力。
[0010]然而，P1、P2、P3划线的形成通常需要昂贵的激光器或用于胶片划线的一组激光器，以及根据每条划线的激光束来定位模块的复杂系统。结果，这种互连结构的制造会增加太阳能模块的制造时间和/或复杂性。反过来，这会导致生产成本的增加。此外，激光划线可能导致太阳能电池内的顶部和底部的电极层之间出现低电阻点或分流，从而导致光伏模块的整体效率降低。这对于P3划线来说特别成问题，因为P3划线工艺会导致导电材料和光伏材料的再沉积。如果没有很好地优化，P3划线工艺也可能损坏底部的电极202。因此，迫切需要一种替代方法，其允许简单、快速和可靠的模块互连制造，而无需P3划线工艺。理想情况下，这种替代制造方法应为无激光划线工艺。至少，在理想情况下，应避免电子层103和/或电极层104的激光划线，或使其损伤更小。
[0011]本专利技术的目的是克服现有激光划线技术的上述局限性，用于在由多个此类设备组成的模块内实现薄膜设备的互连，这些设备通常是串联的。
[0012]US7927497B2公开了一种工艺，其包括沉积太阳能电池层，在特定位置蚀刻这些层，并倾斜沉积至少一种导电材料，以便串联连接单元太阳能电池。本专利技术的目的是避免可能需要以非常精确的方式进行的特定蚀刻步骤。
[0013]US2016329446A1提出了基板材料的图案化和用于制造薄膜设备的特定装置，其中层可以在装置中倾斜沉积。本专利技术的目的是避免基板的图案化。WO2012/102218公开了一种制造有机发光设备(OLED)的方法，所述有机发光设备包括不对称组的沉积，所述不对称组包括以单独步骤沉积的若干层部分，并且在没有倾斜沉积的情况下沉积发光层。不对称组用于随后的沉积步骤，以避免单个设备的上部和下部的电极之间短路。
[0014]EP1970960A2还公开了一种生产OLED的方法，其包括在第一电极处沉积导体部分的条纹和在绝缘层处沉积隔板分离器。鉴于此和其他文献，本专利技术的目的是提供一种用于制造多层电子设备的简单工艺，与现有技术相比，所述工艺减少了单独沉积步骤的数量。
[0015]US2010/0277403公开了一种制造具有像素结构的有机电致发光设备的方法，其包括在阳极层处局部限制沉积第二钝化层，然后沉积隔板以及沉积发光层和阴极层。
[0016]US2016/0276413公开了多种用于生产太阳能电池的方法，例如包括使用石英模具时由树脂形成的结构化的基板的实施例，以及导电铜隔壁的沉积的实施例，其中后者的绝缘层是通过在氧气环境中加热导电铜隔板而制成的。
[0017]US2005/0093001公开了一种制造OLED的方法，其中分别生产三个不同的部件并在末端层压在一起，同时使用从第三部件延伸穿过第二部件中的孔的粘合层，以便到达并粘合第一部件。
[0018]本专利技术的另一个目的是，在使用平坦的、非结构化的基板沉积单元设备时，或者在避免结构化基板的表面的特定步骤时，解决本文提到的问题。这种结构化也可能需要精确的工具，并且可能对基底材料的选择施加限制。例如，本专利技术的目的是使用市售的透明导电基板，例如透明导电玻璃或塑料。本专利技术解决了上述问题。本专利技术的目的是提供生产薄膜设
备的替代方法，例如薄膜太阳能电池、薄膜晶体管、薄膜LED和薄膜OLED。

技术实现思路

[0019]为了克服上述限制和技术问题，本专利技术人在此公开了一种特定类型的结构，其用于简化多层电子设备(特别是薄膜设备)的制造。本专利技术还涉及使用这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多层的电子设备(1)，其包括多个单元电子设备(11、12)，所述单元设备串联连接，其中，所述多个单元电子设备至少包括第一单元设备(11)和第二单元设备(12)，多层的电子设备(1)包括：
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基板或非导电基底层(101)，
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两个相对的导电层(201、202；205、206)，其包括下部的导电层(201、202)和上部的导电层(205、206)，
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至少一个电子层(203、204)，其包括具有半导体、光伏、光电和/或电致发光特性的材料，所述电子层设置在所述上部和下部的导电层(202、206)之间，
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中间结构(301、401、501)，其包括导电、半导体或绝缘材料，中间结构(301、401、501)设置在两个相邻的单元电子设备(11、12)之间，其中，所述中间结构(301、401、501)与所述两个相对的导电层(201、202；205、206)中的至少一个直接接触，并且其中，所述中间结构(301、401、501)物理上分离相邻的单元设备(2、3)的电子层(203、204)的至少一部分。2.根据权利要求1所述的电子设备(1)，其中，所述中间结构(301、401、501)由单个和/或连续的且优选为均质的材料形成，所述材料优选以单个沉积步骤沉积，并且优选具有连续的电子特性。3.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中，每个单元设备包括仅一个中间结构(301、401、501)，所述仅一个中间结构在相邻的单元设备(11、12)之间纵向延伸和/或在所述基板(101)的所述表面上或在所述下部的导电层(201、202)上提供突出部分。4.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，所述中间结构(301、401、501)设置在所述基板(101)上或与基板(101)接触。5.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，所述中间结构与所述基板(101)和所述下部的导电层(202)两者都接触。6.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，在所述中间结构(501)上或其处，所述第一设备(11)的上部的导电层(205)与所述第二设备(12)的下部的导电层(202)连接。7.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，所述第一设备(11)的上部的导电层(205)与所述第二设备(12)的下部的导电层(202)在所述中间结构(501)上或其处重叠，从而电连接所述第一和第二设备(11、12)。8.根据权利要求1至3和5至7中任一项所述的电子设备(1)，其中，当在横截面中观察时，所述中间结构是对称的，其优选地基本上是矩形的，并且其设置为与所述下部的导电层(202)直接接触，并且基本上是非导电的，优选地由非导电材料组成。9.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，当在横截面中观察时，所述中间结构是不对称的，其优选地呈现平行四边形的轮廓。10.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，所述中间结构(301、401、501)在所述基板(101)或所述下部的导电层(201、202)的表面的上方延伸和/或从所述基板(101)或所述下部的导电层(201、202)的表面延伸，从而在所述表面或所述下部的导电层(201、202)上提供突出部分。11.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，所述中间结构(301、401、501)在相邻的单元设备(11、12)之间纵向延伸。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中，所述中间结构(301、401、501)被沉积为使得其基本上平行于边界或间隙(P1)来延伸，所述边界或间隙(P1)在两个相邻的单元设备(11、12)的下部的导电层(201、202)之间形成。13.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，其中，所述中间结构(301、401、501)是用于层的沉积的辅助物，所述辅助物用于允许沉积层的非连续性沉积，所述非连续性沉积优选在所述中间结构的沉积之后进行。14.根据权利要求1或2中任一项所述的电子设备(1)，其中，所述中间结构(401、501)设置在所述下部的导电层(202)上。15.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，所述中间结构(301、401、501)包括从以下特征中选择的一个或多个：(i)中间结构包括与形成所述基板(101)的材料不同的材料，(ii)所述中间结构(301、401、501)是不同于所述基板(101)的结构，以及，(iii)所述中间结构(301、401、501)包括沉积材料。16.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，中间结构(401、501)包括导电材料，并且其中，中间结构(401、501)用于将所述第一单元设备(11)的上部的导电层(205)与所述第二单元设备(12)的下部的导电层(202)电连接。17.根据权利要求1至7中任一项所述的电子设备(1)，其中，中间结构(301、501)包括绝缘材料，并且其中，中间结构(301、501)是根据以下(i)和(ii)中的一种或两种情况来设置的：(i)中间结构(301、501)设置在两个相邻的单元设备(11、12)的上部的导电层(205、206)之间，由此中间结构(301、401、501)有助于在所述上部的导电层(205、206)之间提供分离，并防止电流在两个相邻的单元设备(11、12)的所述上部的导电层(205、206)之间流动，和/或，(ii)中间结构(301、501)设置在两个相邻的单元设备(11、12)的下部的导电层(201、202)之间，由此中间结构(401、501)有助于在所述下部的导电层之间提供分离，并防止电流在所述下部的导电层(201、202)之间流动。18.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，中间结构(401、501)包括选自导电、半导电和绝缘材料的材料，其中，所述中间结构(501)部分或全部设置在基板，其中
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所述第一单元设备(11)的下部的导电层(201)与所述中间结构(501)隔开，和/或，
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所述第二单元设备(12)的上部的导电层(206)与所述中间结构(501)隔开。19.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中，当在横截面中观察时，中间结构(401)包括侧面(411)，其至少一部分相对于基板的表面倾斜和/或弯曲，使得侧面(411)的至少一部分在所述基板(101)上或在所述下部的导电层(202)上提供悬空的突出部分。20.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其在中间结构和所述下部的导电层之间缺少钝化层或其他分离层,或者如果中间结构沉积在基板上，则在中间结构和所述基板之间缺少钝化层或其他分离层。21.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中所述基板(101)提供平坦的、平面的、均匀的和/或优选为非结构化的表面，在所述表面上提供下部的导电层(201、202)
和其他部件，如适用，和/或其中所述基板(101)是相邻的单元设备(11、12)之间的平面。22.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其中所述基板(101)提供非结构化的表面，在所述非结构化的表面上提供下部的导电层(201、202)，其中下部的导电层沉积在所述非结构化的表面上，以便具有与基板(101)连续接触的平坦的下表面。23.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备(1)，其为薄膜设备，优选地选自薄膜太阳能电池、薄膜晶体管、薄膜LED和薄膜OLED组成的组。24.一种生产多层的电子设备的方法，所述方法包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：鲜猿股份公司，
类型：发明
国别省市：