本發(fā)明涉及一種具有單位柔性元件間結(jié)合容易的柔性元件。

背景技術(shù)：

由于開發(fā)各種形態(tài)的設(shè)備，而且使用于各種領(lǐng)域，因此對柔性元件的要求逐漸增加，最近，隨著智能玻璃等可穿戴設(shè)備(Wearable Device) 的出現(xiàn)以及開始被大眾所認(rèn)知，其重要性進(jìn)一步增大。對于可穿戴設(shè)備，從信息與通信技術(shù)(Information&Communication Technology，ICT)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)到體育用品企業(yè)，在各個領(lǐng)域出現(xiàn)創(chuàng)新性的產(chǎn)品。作為智能手機(jī)之后的新一代的智能設(shè)備，可穿戴設(shè)備被各個領(lǐng)域的各類從業(yè)人員選擇為新的事業(yè)領(lǐng)域。

可穿戴設(shè)備如其名稱所示，是指穿戴在身上的電子設(shè)備。但是，其并不是如配飾一樣只是簡單地穿戴在身上，而是在與用戶身體最近的位置，能夠與用戶進(jìn)行溝通的電子設(shè)備?？纱┐髟O(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崟r不間斷地持續(xù)收集周圍環(huán)境的詳細(xì)信息或者個人的身體變化。但是，可穿戴設(shè)備通常穿戴或安裝在身體的曲線部位或者建筑物的柱子等曲線部位，因此玻璃等定型化的形態(tài)的設(shè)備不容易使用，并且，由于柔性元件的形成工藝是在高溫下實(shí)施，因此柔性元件用材料必須使用具有柔性及高耐熱性的材料。具體地，廣泛研究和使用的是，聚酰亞胺(Polyimide) 等高耐熱性薄膜、形狀容易變形的金屬薄膜(Metal Foil)或者以高耐熱性的玻璃纖維為基礎(chǔ)在其外部進(jìn)行樹脂處理的形態(tài)等，近年來，一直在努力研究利用薄玻璃(Thin Glass)來制造柔性元件。

這對于新能源領(lǐng)域同樣適用。近年來，太陽能電池作為減少CO₂和保護(hù)地球環(huán)境的替代新能源受到注目。尤其是，作為新的清潔能源，在日本、德國、歐洲以及美國通過大量的研發(fā)已商業(yè)應(yīng)用。目前，商用的太陽能電池主要是以無機(jī)類半導(dǎo)體技術(shù)為基礎(chǔ)的Si類、CdTe類、CIGS 類太陽能電池。但是，這種無機(jī)類太陽能電池雖然具有15％至20％的高能量轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)點(diǎn)，但是還具有利用高溫、真空的半導(dǎo)體工藝的高能量、高成本生產(chǎn)方式的缺點(diǎn)。并且，還可能存在半導(dǎo)體工藝中使用的物質(zhì)的資源枯竭問題、稀缺性無機(jī)物質(zhì)的確保問題、工藝有害物質(zhì)的環(huán)境污染問題。

另外，聚合物太陽能電池可以在大氣中在塑料薄膜上通過150℃以下的印刷工藝制造模塊，因此能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的既輕又能彎曲的結(jié)構(gòu)。尤其是，通過利用印刷電子技術(shù)的核心的卷對卷連續(xù)工藝設(shè)備，能夠降低生產(chǎn)所消耗的能源，且制造時間短，從而能夠批量生產(chǎn)，大幅降低制造成本。并且，能夠以定制的方式量產(chǎn)，因此能夠自由地應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、服裝類、休閑用品等，將個人轉(zhuǎn)換成能源消耗和生產(chǎn)主體的生產(chǎn)者和消費(fèi)者的混合體(Production+Consumer)，能夠提高新能源的供給量。

如上所述，隨著對各種柔性元件及其各種應(yīng)用方案進(jìn)行研發(fā)，需要根據(jù)應(yīng)用的形態(tài)和位置、應(yīng)用部位的面積，將柔性元件制成各種大小。此時，當(dāng)根據(jù)應(yīng)用形態(tài)、位置、應(yīng)用部位的面積，分別制造單獨(dú)的柔性元件時，必然會造成生產(chǎn)效率的下降。并且，為了使柔性元件的效率最大化，必須大面積吸收光，因此需要使柔性元件的面積很大。但是，這種情況下，根據(jù)不同的使用用途和目的，需要進(jìn)行各種不同形態(tài)的定制型的制造，這必然會導(dǎo)致生產(chǎn)性下降、成本上升、維修困難等問題。

為了解決上述問題，近年來正在開發(fā)一種在制造單位柔性元件后通過將其連接來使面積變大的方法。這是因?yàn)橥ㄟ^單位柔性元件的制造，能夠使生產(chǎn)性最大化，并且通過相互結(jié)合來能夠使面積變大或者根據(jù)所需形態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)各種結(jié)合形態(tài)，使面積變大之后，如果特定單位元件的性能下降或者停止工作，則只要更換特定單位柔性元件就能夠確保原有的性能。

但是，端子連接、螺栓連接等現(xiàn)有的單位柔性元件的結(jié)合方法，從外觀上很容易看見結(jié)合部位，且結(jié)合部位的厚度變厚，因此以所需形態(tài)擴(kuò)張結(jié)合的形態(tài)時不方便，而且為了形成結(jié)合部需在薄膜中形成孔，因此，對薄膜容易造成損傷，而且單位有機(jī)元件的結(jié)合部需要單獨(dú)進(jìn)行結(jié)合。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

(專利文獻(xiàn)1)：韓國專利公開第2011-0037679號(2011年4月13 日公開)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

需要解決的技術(shù)課題

本發(fā)明的目的在于提供一種具有柔性元件之間容易結(jié)合的結(jié)構(gòu)的柔性元件。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述柔性元件通過導(dǎo)電性附著連接兩個以上的柔性元件模塊(module)。

解決技術(shù)課題的技術(shù)方案

為了解決上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，提供一種柔性元件，所述柔性元件包括：基板；單元電池，位于所述基板上，用于產(chǎn)生電能；以及第一集電部和第二集電部，位于所述基板上的單元電池的外側(cè)面，其中，所述第一集電部和第二集電部中的至少一個集電部具有導(dǎo)電性結(jié)合層，所述導(dǎo)電性結(jié)合層包括導(dǎo)電性物質(zhì)以及附著用物質(zhì)，所述附著用物質(zhì)是粘接劑和粘結(jié)劑中的一種。

所述柔性元件中，所述導(dǎo)電性結(jié)合層可以位于第一集電部或第二集電部的上面。

并且，所述導(dǎo)電性結(jié)合層可以具有選自由薄膜、條形及島狀組成的組中的形態(tài)。

并且，所述導(dǎo)電性物質(zhì)可以是選自由金屬粉末、碳類物質(zhì)、金屬氧化物、導(dǎo)電性聚合物及其衍生物、磁性物質(zhì)以及它們的混合物組成的組中的一種以上物質(zhì)。

并且，所述附著用物質(zhì)可以選自由環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛類樹脂、乙烯樹脂、聚酰亞胺、聚苯并咪唑、硅類樹脂、聚氨酯類樹脂、三聚氰胺尿素樹脂以及它們的混合物組成的組中。

所述柔性元件中，所述集電部還可以包括導(dǎo)向電極，該導(dǎo)向電極附著在所述第一電極或第二電極的外側(cè)面而延伸，這種情況下，導(dǎo)電性結(jié)合層可以形成在導(dǎo)向電極上。

并且，所述柔性元件中，在單元電池上還可以包括氧和水分滲透防止層，所述第一集電部和第二集電部可以從所述氧和水分滲透防止層露出。

并且，在所述柔性元件中，所述基板可以是選自由金屬薄膜、無機(jī)薄膜、聚合物薄膜、纖維基材以及玻璃纖維和聚合物的復(fù)合材組成的組中的柔性基板。

根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實(shí)施例，提供一種柔性元件模塊，該模塊包括兩個以上的柔性元件，所述柔性元件通過導(dǎo)電性結(jié)合層電性結(jié)合。

在所述柔性元件模塊中，所述柔性元件可以在第一集電部和第二集電部上分別包括導(dǎo)電性結(jié)合層，形成于所述第一集電部和第二集電部上的導(dǎo)電性結(jié)合層中的任一個導(dǎo)電性結(jié)合層包括磁性物質(zhì)，另一個導(dǎo)電性結(jié)合層包括金屬粉末或金屬薄膜的導(dǎo)電性物質(zhì)。

所述柔性元件可以在第一集電部和第二集電部上分別包括導(dǎo)電性結(jié)合層，形成于所述第一集電部和第二集電部上的導(dǎo)電性結(jié)合層中的任一個導(dǎo)電性結(jié)合層包括導(dǎo)電性物質(zhì)和含有粘接劑或粘結(jié)劑的附著用物質(zhì)，另一個導(dǎo)電性結(jié)合層包括導(dǎo)電性物質(zhì)及離型劑。

并且，所述柔性元件模塊中，所述柔性元件可以相互串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。

并且，所述柔性元件間的結(jié)合可以是能夠拆卸的臨時結(jié)合。

其他本發(fā)明的具體實(shí)施例的具體內(nèi)容包含在下面的詳細(xì)說明中。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的柔性元件通過形成于元件內(nèi)的集電部上的導(dǎo)電性結(jié)合層，能夠容易結(jié)合單位柔性元件。由此，通過單位柔性元件的標(biāo)準(zhǔn)化能夠提高生產(chǎn)效率，且不存在根據(jù)利用柔性元件的各種電子設(shè)備的規(guī)格，重新制造電極圖案、狹縫式模具縫或金屬電極用篩板的麻煩，根據(jù)適用的部位或面積，能夠附著或適用具有各種電壓和電流的柔性元件模塊。并且，由于容易拆卸，當(dāng)特定柔性元件不工作或性能下降時，能夠容易更換，而且結(jié)合部位與柔性元件的其他部分相比，厚度差相對小。因此，對于根據(jù)應(yīng)用能夠制造的模塊的形態(tài)或設(shè)計的限制少，從而能夠廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是概略示出形成于集電部上的太陽能電池的結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖以及與該剖面結(jié)構(gòu)圖相對應(yīng)的俯視圖。

圖2a至圖2c是分別示出本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的柔性元件的以各種形態(tài)形成的導(dǎo)電性結(jié)合層的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是概略示出作為本發(fā)明的柔性元件模塊的一個例子的太陽能電池通過各種方法結(jié)合的太陽能電池模塊結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖3(a)示出串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，圖3(b)示出并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，圖3(c)示出串聯(lián)和并聯(lián)混合的連接結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明可以進(jìn)行多種變形，而且可以具有多種實(shí)施例，在下面的說明中示例特定實(shí)施例，并對其進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，這并不是將本發(fā)明限定在特定實(shí)施例，應(yīng)理解包括在本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)范圍的所有變換、等同物及替代物均包括在本發(fā)明。

本發(fā)明的特征在于，在制造柔性元件時，在位于基板的兩側(cè)端部的第一集電部和第二集電部上形成導(dǎo)電性結(jié)合層，從而通過電信號或電流來連接時才能將相互不同的兩個單位柔性元件臨時或永久結(jié)合。

即，本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的柔性元件包括：基板；單元電池 (cell)，位于所述基板上，產(chǎn)生電能；以及第一集電部和第二集電部，位于所述基板上的單元電池的外側(cè)面，其中，所述第一集電部和第二集電部中的至少一個集電部具有包括導(dǎo)電性物質(zhì)和粘接劑及粘結(jié)劑中任一種附著用物質(zhì)的導(dǎo)電性結(jié)合層。

具體地，所述導(dǎo)電性結(jié)合層可以位于第一集電部或第二集電部的上面，更加具體地，可以位于第一集電部或第二集電部上的整個面或部分面上。

圖1是本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的柔性元件的一個例子，是概略示出導(dǎo)電性結(jié)合層形成于集電部上的太陽能電池的結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖以及與該剖面結(jié)構(gòu)圖相對應(yīng)的俯視圖。圖1僅僅是用于說明本發(fā)明的一個例子而已，本發(fā)明并不限定于此。

參照圖1進(jìn)行說明，本發(fā)明的柔性元件包括：基板10；單元電池20，位于所述基板上；第一集電部30和第二集電部40，位于所述基板上的單元電池的外側(cè)面；以及導(dǎo)電性結(jié)合層50、60，位于所述第一集電部和第二集電部中的至少一個集電部上。

具體地，所述柔性元件中，所述基板10起到支承用于將光能轉(zhuǎn)換成電能的單元電池和用于將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電能傳遞到外部的第一集電部和第二集電部的作用，因此，所述基板只要具有柔性且其形狀可變形而通常適用于柔性元件的基板，則其使用不受特別的限制。

具體地，所述基板10可以包括：鋁等金屬薄膜(Metal Foil)；包括石英或玻璃等無機(jī)薄膜；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯 (PEN)、聚碳酸酯樹脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚酰亞胺(PI)、聚乙烯磺酸酯(PES)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)或聚醚酰亞胺(PEI)等聚合物薄膜；纖維基材；以及玻璃纖維和聚合物的復(fù)合材等，其中，優(yōu)選可以包括柔軟且具有高化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度及透明度并且容易變形為各種形態(tài)的聚合物薄膜或PET 薄膜。

并且，在所述柔性元件通過如太陽能電池等基板實(shí)現(xiàn)光的透射時，可能要求所述基板10具有透明性。在這種情況下，所述基板10在約380 至780nm的可見光波長范圍內(nèi)至少具有70％以上的透射率，優(yōu)選具有 80％以上的透射率。

柔性元件的單元電池20位于所述基板10上。

柔性元件中，所述單元電池20是產(chǎn)生電能的最小單位體，不同的柔性元件可以具有各種不同的結(jié)構(gòu)。

具體地，單元電池20包括：第一電極21和第二電極22，在所述基板10上相對配置；以及活性層23，位于所述第一電極與第二電極之間。所述第一電極及第二電極、活性層的形成物質(zhì)只要是通常使用于柔性元件的物質(zhì)，則其使用不受特別限制。

例如，所述柔性元件為太陽能電池的情況下，所述第一電極是使通過基板的光到達(dá)光活性層的路徑，包括具有高透明性的同時具有約4.5eV 以上的高功函數(shù)及低電阻的導(dǎo)電性物質(zhì)。作為具體例子，所述第一電極可以是摻錫氧化銦(ITO:tin-doped indium oxide)、摻氟氧化錫(FTO: fluorine-doped tin oxide)、ZnO-Ga₂O₃、ZnO-Al₂O₃、SnO₂-Sb₂O₃等透明氧化物、或者導(dǎo)電性聚合物、石墨烯(graphene)薄膜、石墨烯氧化物(graphene oxide)薄膜、碳納米管薄膜等有機(jī)透明電極、金屬結(jié)合的如碳納米管薄膜等有機(jī)-無機(jī)結(jié)合透明電極。

并且，所述第二電極包括功函數(shù)低的物質(zhì)，具體地，可以是鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、鋁、銀、錫、鉛、不銹鋼、銅、鎢或硅等。

為了使光能轉(zhuǎn)換成電能，太陽能電池要求p-n接合。當(dāng)光照射到有機(jī)薄膜太陽能電池時，主要在供體物質(zhì)中吸收光，形成作為激發(fā)狀態(tài)的能量狀態(tài)的電子空穴對(exciton)。該電子空穴對向任意方向擴(kuò)散，遇到與受體物質(zhì)的界面時，分離成電子和空穴。即，電子親和度大的受體物質(zhì)快速拉電子并引導(dǎo)電荷分離，留在供體層的空穴根據(jù)因兩側(cè)電極的功函數(shù)差而形成的內(nèi)部電場和累積的電荷的濃度差向正極移動，電子沿著受體層內(nèi)部向負(fù)極移動并聚集。聚集的電荷最終通過外部電路以電流的形式流動，這種現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)(photovoltaic effect)。如上所述，在有機(jī)太陽能電池的光活性層內(nèi)部，光的吸收和電荷的分離通過供體物質(zhì)和受體物質(zhì)混合(blending)的體異質(zhì)結(jié)(bulk heterojunction)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，將供體物質(zhì)與受體物質(zhì)的區(qū)域大小在10nm以內(nèi)的水平上進(jìn)行混合，從而與供體和受體形成單一界面的雙層(bi-layer)結(jié)構(gòu)相比，具有供體/受體界面的面積增大數(shù)百倍以上的效果。因此相應(yīng)地增加電荷分離的可能性，并且，還具有提高基于光散射的光吸收效率的作用。這種結(jié)構(gòu)是與現(xiàn)有無機(jī)類太陽能電池的p-n接合結(jié)構(gòu)具有明顯區(qū)別的有機(jī)薄膜太陽能電池的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。

并且，所述活性層可以是包括p-接合層和n-接合層相互接合的p-n 接合結(jié)構(gòu)(p-n junction)的光活性層。

在所述p-接合層中存在多個陰離子(anion)和電子(electron)載流子，在所述n-接合層中存在多個陽離子(cation)和空穴(hole)載流子。因此，通過所述p-n接合，p-接合層中的陰離子和n-接合層中的陽離子分別移動至所述p-n接合的界面。另外，所述光活性層由于基本上不存在自由電子(free electron)而具有絕緣體的特性，但是當(dāng)從外部吸收光能時，被約束在原子核中的電子的自由能增加，從而電子被激發(fā)(excited)，這樣被激發(fā)的電子變得自由。這種現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)。因此，當(dāng)光能從外部傳遞到所述光活性層時，產(chǎn)生自由電子，所產(chǎn)生的自由電子經(jīng)過p-n 接合的境界，聚集在n-接合層一側(cè)。在電子聚集的狀態(tài)下，如果將導(dǎo)線連接到p-接合層和n-接合層，則電流會通過。

因此，無機(jī)太陽能電池的情況下，一個太陽能電池模塊的兩側(cè)端部所具有的第一電極層和第二電極層的極性分別根據(jù)光活性層中存在的p- 接合層和n-接合層的方向來確定。

上述的將第一電極21及第二電極22和活性層23作為一個單位的單元電池20在基板10上可以形成一個以上。

在這種情況下，具有一個單元電池的第二電極層與相鄰的單元電池的第一電極層電連接的結(jié)構(gòu)，由此，在一個柔性元件上形成的多個單元電池具有相互串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。并且，由各單元電池產(chǎn)生的電能通過連接在各單元電池的上端部和下端部的電連接部件(圖中未示出)向位于最外圍的單元電池的外側(cè)端部的第一集電部30和第二集電部40移動。

另外，所述單元電池10與氧或空氣接觸時可能會導(dǎo)致其性能下降，因此，還可以以覆蓋所述單元電池的方式選擇性地形成用于阻斷單元電池與氧或空氣接觸的氧或空氣滲透防止層(圖中未示出)。

用于形成所述氧或空氣滲透防止層的物質(zhì)，只要是通常在柔性元件中用于形成防止單元電池和氧或空氣接觸的薄膜的物質(zhì)，則其利用不受特別限制。具體地，可以是氧化硅、氧化鋁等金屬氧化物或者聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚合物等。

并且，所述氧或空氣滲透防止層(圖中未示出)可通過基于使用物質(zhì)的普通的薄膜形成方法形成，具體地，當(dāng)使用聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚合物時，可以通過卷對卷工藝(Roll to Roll Process)形成。

并且，所述柔性元件中，在基板10上具有第一集電部30和第二集電部40，所述第一集電部和第二集電部分別從最外圍單元電池的第一電極21和第二電極22”延伸，且在形成有所述氧或水分滲透防止膜(圖中未示出)時，從所述氧或水分滲透防止膜露出。這樣露出的第一集電部和第二集電部根據(jù)延伸的電極的極性具有(+)或(-)的相互不同的電極性，并起到聚集由單元電池產(chǎn)生的電能并通過另設(shè)的電連接部件(圖中未示出)傳遞至外部的作用。

所述第一集電部30和第二集電部40分別從構(gòu)成單元電池的第一電極和第二電極延伸，因此可以包括與形成第一電極和第二電極的物質(zhì)相同的物質(zhì)。在上面的說明中，第一集電部30和第二集電部40從第一電極和第二電極延伸，但也可以是單獨(dú)附著在第一電極和第二電極的外側(cè)面而形成。將這種第一集電部和第二集電部附著在第一電極和第二電極的情況稱為導(dǎo)向電極。所述導(dǎo)向電極可以具有各種不同的形態(tài)，考慮到與第一電極和第二電極的連接性以及與其他柔性元件結(jié)合時的結(jié)合性等，可以具有‘卜’形態(tài)。

如上所述的第一電極和第二電極中的至少一個電極上配置導(dǎo)電性結(jié)合層。

所述導(dǎo)電性結(jié)合層是相互不同的兩個柔性元件電連接的層，電信號或電流在其中通過。由此，所述導(dǎo)電性結(jié)合層包括用于導(dǎo)電的導(dǎo)電性物質(zhì)的同時可通過粘合、粘接或磁力來結(jié)合的附著用物質(zhì)。

所述導(dǎo)電性物質(zhì)可以是金屬粉末(Powder)或薄板(例如，銀、銅、鋁、鎳、鉛等)；碳類物質(zhì)(例如，碳黑(Carbon Black)、石墨(Graphite)、石墨烯(Graphene)、碳納米管(CNT，Carbon Nano Tube)等)；金屬氧化物(例如，氧化銦(In₂O₃)、氧化銦錫(ITO,Indum Tin Oxide)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銻錫(ATO,Antimony Tin Oxide)等)；導(dǎo)電性聚合物或其衍生物(例如，摻雜的聚乙烯(Polyethylene)、聚吡咯 (Polypyrole)、聚噻吩(Polythiophene)、摻雜的聚(3,4-亞乙二氧基噻吩) (poly(3,4-ethylenedioxythiophene,PEDOT)等)；或者磁性物質(zhì)(例如，亞鐵酸鹽(鐵素體，F(xiàn)errite)等)。

并且，所述附著用物質(zhì)可以是環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、乙烯樹脂、聚酰亞胺、聚苯并咪唑、硅類樹脂、聚氨酯類樹脂、三聚氰胺尿素樹脂等的粘接劑或粘結(jié)劑。

所述導(dǎo)電性物質(zhì)與附著用物質(zhì)的含量比可以根據(jù)柔性元件的用途適當(dāng)調(diào)整，具體地，相對于100重量份的附著用物質(zhì)，可以優(yōu)選使用20至 50重量份的導(dǎo)電性物質(zhì)。

形成所述導(dǎo)電性結(jié)合層時，作為導(dǎo)電性物質(zhì)的碳類物質(zhì)雖然具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，但是當(dāng)形成規(guī)定厚度以上時顯示黑色。因此，對于需具有透明性的柔性元件，當(dāng)使用碳類物質(zhì)時，優(yōu)選的是可以適當(dāng)調(diào)節(jié)其含量。

并且，一般情況下，對于聚合物太陽能電池，使用摻雜的如PEDOT 等導(dǎo)電性聚合物，因此相比其他導(dǎo)電性物質(zhì)，有利于形成導(dǎo)電性結(jié)合層的工藝。

并且，形成所述導(dǎo)電性結(jié)合層時，如果作為導(dǎo)電性物質(zhì)使用如亞鐵酸鹽等磁性物質(zhì)，或者作為附著用材料使用粘結(jié)劑，則能夠形成可根據(jù)需要進(jìn)行再分離的臨時結(jié)合。

但是，對于所述粘結(jié)劑，如果在短時間內(nèi)拆卸則能夠容易拆卸，但是附著后經(jīng)過長時間或者通過強(qiáng)壓力附著時，或者結(jié)合之后受熱或光而粘結(jié)劑已被固化時，可能會不容易拆卸。在這種情況下，要與使用粘結(jié)劑的柔性元件結(jié)合的另一柔性元件的導(dǎo)電性結(jié)合層中優(yōu)選使用離型層，所述離型層是硅等離型劑成分(例如，BURIM化學(xué)GR-828等)中混合導(dǎo)電性物質(zhì)而制造的，并且，在這種情況下，更優(yōu)選的是將離型劑與導(dǎo)電性物質(zhì)以相同的含量比進(jìn)行混合，因?yàn)楹勘认嗤瑫r不僅粘接時能夠得到容易的剝離性，而且能夠減少附著部位的電流和電壓的下降。這種方法也可以部分地使用于以附著后相對不發(fā)生再剝離為基準(zhǔn)的粘接劑。

另外，利用磁性物質(zhì)進(jìn)行臨時結(jié)合時，可以優(yōu)選在一個柔性元件中形成包括磁性物質(zhì)的導(dǎo)電層，在另一個柔性元件中使用包括金屬粉末或金屬薄膜的導(dǎo)電層，使得通過磁性能夠結(jié)合和拆卸。

并且，使用粘結(jié)劑或粘接劑時，可以只在需要連接的兩個單位的柔性元件的一側(cè)的集電部形成導(dǎo)電性結(jié)合層，但是，使用磁性材料時，優(yōu)選在作為結(jié)合對象的兩個柔性元件的第一集電部和第二集電部都要形成導(dǎo)電性結(jié)合層。

所述導(dǎo)電性結(jié)合層可以是覆蓋第一集電部和第二集電部的薄板或薄膜的形態(tài)，或者，也可以是覆蓋一部分的條形或島狀形態(tài)，當(dāng)其形態(tài)為島狀時可以具有鉆石、圓等各種形態(tài)。但是，對于柔性元件，尤其是聚合物太陽能電池或OLED的情況，當(dāng)單元電池與氧和水分接觸時，受到致命的損傷，由此可能會導(dǎo)致壽命縮短，因此可能優(yōu)選的是所述導(dǎo)電性結(jié)合層具有覆蓋第一集電部和第二集電部的薄板或薄膜的形態(tài)，以便盡可能減少第一集電部和第二集電部向外部露出的部分，能夠起到氧或水分滲透防止膜的作用。

圖2a至圖2c是分別示出本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的柔性元件的以各種形態(tài)形成的導(dǎo)電性結(jié)合層的結(jié)構(gòu)圖。

如圖2a所示，當(dāng)薄膜形態(tài)的導(dǎo)電性結(jié)合層分別形成在第一集電部和第二集電部上時，單位柔性元件之間能夠串聯(lián)連接和并聯(lián)連接。

并且，如圖2b所示，導(dǎo)電性結(jié)合層可以在第一集電部30和第二集電部40上以橫向的條形形態(tài)形成，在這種情況下，通過單位柔性元件的四個邊角部分形成的導(dǎo)電性結(jié)合層50a、50c、60a、60c能夠串聯(lián)連接和并聯(lián)連接，通過只在第一集電部和第二集電部的中心部分形成的導(dǎo)電性結(jié)合層50b、60b，單元電池之間能夠串聯(lián)連接。

圖2c是包括形成有導(dǎo)電性結(jié)合層的導(dǎo)向電極的集電部以‘卜’形態(tài)形成，而且是導(dǎo)電性結(jié)合層僅形成在集電部的突出部上的情況。在這種情況下，根據(jù)導(dǎo)電性結(jié)合層的位置，單位柔性元件之間能夠串聯(lián)連接和并聯(lián)連接。

如上所述，優(yōu)選的是可以根據(jù)單位柔性元件之間的連接方法適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電性結(jié)合層的位置和形態(tài)。

并且，所述導(dǎo)電性結(jié)合層可通過利用棒式涂布、輥式涂布、網(wǎng)紋涂布、絲網(wǎng)印刷等方法涂布將所述導(dǎo)電性物質(zhì)和附著用物質(zhì)混合而成的用于形成導(dǎo)電性結(jié)合層的組合物后，進(jìn)行固化或干燥來形成。

具有如上所述的結(jié)構(gòu)的柔性元件可通過如下方法制造，所述方法包括以下步驟：在基板上形成單元電池；以及在位于所述基板上的單元電池的兩側(cè)端部的第一集電部和第二集電部中的至少一個集電部上形成導(dǎo)電性結(jié)合層。

具體地，步驟1是在基板上形成柔性元件的單元電池的步驟。

所述基板和柔性元件的單元電池與前面說明的單元電池相同，而且基板上的單元電池的形成方法可以通過通常的單元電池的形成方法實(shí)施。并且，所述單元電池可以形成一個以上。

步驟2是形成導(dǎo)電性結(jié)合層的步驟。

詳細(xì)地，在從所述基板上形成的最外圍單元電池的第一電極和第二電極延伸而露出的第一集電部和第二集電部上形成導(dǎo)電性結(jié)合層。

在這種情況下，當(dāng)所述柔性元件具有在單元電池上進(jìn)一步包括氧和水分滲透防止膜的結(jié)構(gòu)時，在形成所述導(dǎo)電性結(jié)合層之前，還可以實(shí)施在單元電池上形成氧和水分滲透防止膜的工藝。

詳細(xì)地，在從所述基板上形成的最外圍單元電池的第一電極和第二電極延伸而露出的第一集電部和第二集電部上形成離型薄膜，并形成氧和水分滲透防止膜，以覆蓋形成有所述單元電池和離型薄膜的第一集電部和第二集電部。

在這種情況下，離型薄膜只要是對第一集電部和第二集電部具有適當(dāng)?shù)恼辰有院碗x型性，則其使用不受特別限制。具體地，可以使用硅薄膜或涂布有硅的聚合物薄膜等。這樣在第一集電部和第二集電部形成離型薄膜的情況下，柔性基板與氧和水分滲透防止膜接合時，在第一集電部和第二集電部的部位沒有接合，之后在切割成單位柔性元件時，通過去除沒有接合的氧和水分滲透防止膜部分，使得第一集電部和第二集電部向外部露出。

并且，所述氧和水分滲透防止膜只要是在柔性元件中通常作為防止氧和水分滲透而使用的，則其使用不受特別限制。其形成方法與前面說明的方法相同。

接著，按照只有所述第一集電部和第二集電部中的至少一個集電部露出的方式對單元電池利用遮蔽膠帶等覆蓋氧和水分滲透防止膜，然后涂布用于形成導(dǎo)電性結(jié)合層的組合物，并進(jìn)行固化或干燥，由此能夠形成導(dǎo)電性結(jié)合層。

通過如上所述的方法制造的柔性元件，通過形成于第一集電部和第二集電部中的至少一個集電部上的導(dǎo)電性結(jié)合層，能夠容易將單位柔性元件之間進(jìn)行結(jié)合。由此，通過單位柔性元件的標(biāo)準(zhǔn)化，能夠提高生產(chǎn)效率，且不存在根據(jù)利用柔性元件的各種電子設(shè)備的規(guī)格，重新制造電極圖案、狹縫式模具縫或金屬電極用篩板的麻煩，根據(jù)適用的部位或面積，能夠附著或適用具有各種電壓和電流的柔性元件模塊。并且，由于容易拆卸，當(dāng)特定柔性元件不工作或性能下降時，能夠容易更換，而且結(jié)合部位與柔性元件的其他部分相比，厚度差相對小。因此，對于根據(jù)應(yīng)用能夠制造的模塊的形態(tài)或設(shè)計的限制少，從而廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。

并且，根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實(shí)施例，提供一種如上所述的柔性元件通過導(dǎo)電性結(jié)合層連接2個以上的柔性元件模塊。

所述柔性元件之間的連接可以是對于作為基準(zhǔn)的柔性元件串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。

在這種情況下，根據(jù)電學(xué)特性，將單位有機(jī)元件之間串聯(lián)連接時電壓會增加，增加的程度是隨著所連接的單位有機(jī)元件數(shù)量的增加而增加，此時，電流保持不變。另外，將單位元件之間并聯(lián)連接時電流會增加，增加的程度是隨著所連接的單位有機(jī)元件數(shù)量的增加而增加。此時，電壓保持不變。

圖3是概略示出作為柔性元件模塊的一個例子的太陽能電池通過各種方法結(jié)合的太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖3(a)示出串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，圖3(b)示出并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，圖3(c)示出串聯(lián)和并聯(lián)混合的連接結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實(shí)施例，提供一種利用導(dǎo)電性結(jié)合層的柔性元件的結(jié)合方法。

所述柔性元件和導(dǎo)電性結(jié)合層與前面說明的一樣。

所述柔性元件的結(jié)合方法可以是永久結(jié)合或者根據(jù)需要能夠進(jìn)行拆卸的臨時結(jié)合。

通過如上所述的結(jié)合方法，可以制造各種大小的柔性元件模塊，并且，為了結(jié)合單位柔性元件，提供具有使用涂布方式的導(dǎo)電層的結(jié)合部位，從而需要結(jié)合時，僅通過施加壓力來進(jìn)行粘貼的簡單的工藝能夠結(jié)合，并且，在利用粘結(jié)劑或磁性材料時容易拆卸，因此在整個柔性元件模塊中特定的單位柔性元件不正常工作時能夠容易更換。

所述柔性元件的結(jié)合方法可以使用于包括邏輯集成電路(IC， Integrated Circuit)、中央處理器(CPU，Central Processing Unit)、存儲器、數(shù)字信號處理器(DSP，Digital Signal Processor)、傳感器、致動器(actuator)、通信元件以及半導(dǎo)體薄膜的至少一個半導(dǎo)體元件，例如，有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、無機(jī)薄膜晶體管、有機(jī)太陽能電池或無機(jī)太陽能電池。

下面，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易實(shí)施。但是，本發(fā)明還可以通過各種不同的方式實(shí)施，本發(fā)明并不限定于在此說明書的實(shí)施例。

[參照例1-1至1-3]

單位柔性元件使用由可隆工業(yè)株式會社制造的聚合物太陽能電池。

具體地，所述單位柔性元件的橫向長度和縱向長度分別為10cm，而且柔性基板(Flexible substrate)使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

對于所述單位柔性元件的上部面，利用阻斷氧和水分的阻擋膜 (Barrier Film)并通過卷對卷工藝形成PET薄膜。其中，通過沖壓在所述單位柔性元件的第一導(dǎo)向電極和第二導(dǎo)向電極形成貫穿孔，并在第一導(dǎo)向電極和第二導(dǎo)向電極的貫穿孔形成具有凹凸結(jié)構(gòu)的卡扣后，與具有相對應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)的單位柔性元件連接并結(jié)合。此時，單位柔性元件之間的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量是按照下述表1中記載的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量進(jìn)行實(shí)施。

對于結(jié)合的柔性元件模塊，利用太陽能模擬器(Solar Simulator)(由 Newport公司制造的Oriel Sol3A Class AAA Solar Simulator)分別測定電流和電壓，在下述表1中表示其測定結(jié)果。

表1

[實(shí)施例1-1至1-15]

對除了包括用于通過吸收光而產(chǎn)生電能的有機(jī)活性物質(zhì)且在單位柔性元件的需具備阻擋特性的各電池(cell)部分之外的第一導(dǎo)向電極部和第二導(dǎo)向電極部粘貼涂布有硅的離型薄膜。對于所述單位柔性元件的上部面，利用卷對卷工藝形成用于阻斷氧和水分的PET阻擋膜。接著，切割為單位柔性元件，并去除沒有接合的阻擋膜部分，從而使得第一導(dǎo)向電極和第二導(dǎo)向電極向外部露出。

接著，用遮蔽膠帶蓋住除導(dǎo)向電極部分之外的其余部分，然后對于露出的部分，分別棒式涂布(利用Mayer Bar#18)用于形成導(dǎo)電性接合層的組合物，所述組合物是相對于100重量份的UV固化型粘接劑 (BURIM化學(xué)BRP-UV-1000系列，固體含量40重量％)中分別混合20 重量份的銀(Ag)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鋁(Al)的金屬粉末 (以上為由KLK公司制造)而制造的，然后，利用UV固化機(jī)進(jìn)行干燥以形成導(dǎo)電性接合層。去除遮蔽膠帶后，按照下述表2中所示的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量，將形成導(dǎo)電性接合層的單位柔性元件進(jìn)行結(jié)合。

對于通過結(jié)合來制造的柔性元件模塊，利用與上述參照例中使用的方法相同的方法測定電流和電壓，在下述表2中表示其測定結(jié)果。

表2

預(yù)測與作為結(jié)合部將由100％金屬形成的卡扣用作結(jié)合部的參照例相比，使用粘接劑的實(shí)施例1-1至1-15會顯示更低的電流和電壓，但是，如所述表2所示，顯示了與使用卡扣的參照例相同水平的電流和電壓特性。并且，實(shí)施例1-1至1-15中，接合層之間的距離近而電阻下降，沒有發(fā)生卡扣與卡扣之間連接部位的高電阻。

[實(shí)施例2-1至2-15]

對除了包括用于吸收光而產(chǎn)生電能的有機(jī)活性物質(zhì)且在單位柔性元件的需具備阻擋特性的各電池(cell)部分之外的第一導(dǎo)向電極部和第二導(dǎo)向電極部粘貼涂布有硅的離型薄膜。對于所述單位柔性元件的上部面，利用卷對卷工藝形成用于阻斷氧和水分的PET阻擋膜。接著，切割為單位柔性元件，并去除沒有接合的阻擋膜部分，使得第一導(dǎo)向電極和第二導(dǎo)向電極向外部露出。

接著，用遮蔽膠帶蓋住除導(dǎo)向電極部分之外的其余部分，然后對于露出的部分，分別棒式涂布(利用Mayer Bar#18)用于形成導(dǎo)電性接合層的組合物，所述組合物是相對于100重量份的水溶性粘結(jié)劑(BURIM 化學(xué)BAW-700系列，固體含量＝50重量％)中分別混合20重量份的銀(Ag)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鋁(Al)的金屬粉末(以上為由 KLK公司制造)而制造的，然后，在85℃的烤爐中干燥10分鐘，由此形成了導(dǎo)電性接合層。去除遮蔽膠帶后，按照下述表3中所示的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量，將形成導(dǎo)電性接合層的單位柔性元件進(jìn)行結(jié)合。

對于通過結(jié)合來制造的柔性元件模塊，利用與上述參照例中使用的方法相同的方法測定電流和電壓，在下述表3中表示其測定結(jié)果。

表3

如所述表3所示，使用粘結(jié)劑進(jìn)行結(jié)合時，顯示與參照例1相同水平的電流和電壓特性。

[實(shí)施例3-1至3-9]

除了在所述實(shí)施例1-1中替代金屬粉末使用氧化銦錫(ITO,Indum Tin Oxide)、氧化銻錫(ATO,Antimony Tin Oxide)、氧化鋁(Alumina, Al₂O₃)的金屬氧化物(以上為由KLK公司制造)之外，實(shí)施與所述實(shí)施例1-1相同的方法來制造出了包括導(dǎo)電性接合層的單位柔性元件，然后按照下述表4中所示的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量進(jìn)行結(jié)合。

表4

如所述表4所示，在利用使用金屬氧化物的導(dǎo)電層的結(jié)合方法中，由于與金屬相比具有相對低的導(dǎo)電性的金屬氧化物的特性，與利用金屬粉末的實(shí)施例1-1至1-15相比，顯示電流和電壓的相對下降，但是顯示了作為結(jié)合部的足夠優(yōu)異的電流和電壓特性。

[實(shí)施例4-1至4-9]

除了在所述實(shí)施例1-1中替代金屬粉末使用碳黑(Unipetrol公司的 AC90)、碳納米管(KLK公司制造)或者石墨烯(Graphene，KLK公司制造)之外，實(shí)施與所述實(shí)施例1-1相同的方法來制造出了包括導(dǎo)電性接合層的單位柔性元件，然后按照下述表5中所示的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量進(jìn)行結(jié)合。

表5

如所述表5所示，在使用導(dǎo)電性優(yōu)異的碳結(jié)構(gòu)物的情況下，同樣顯示優(yōu)異的電流和電壓特性。

[實(shí)施例5-1至5-3]導(dǎo)電性聚合物評價

除了在所述實(shí)施例2-1中按照下述方式形成導(dǎo)電性接合層外，實(shí)施與所述實(shí)施例2-1相同的方法來制造出了單位柔性元件，所述形成導(dǎo)電性接合層的方式如下：棒式涂布(利用Mayer Bar#12)用于形成導(dǎo)電性接合層的組合物，所述組合物是相對于100重量份的水溶性PEDOT：PSS溶液(Ditto Technology公司制造)中混合水溶性粘結(jié)劑(BURIM化學(xué) BAW-700系列)而制造的。接著，按照下述表6中所示的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量，結(jié)合所制造的單位有機(jī)元件。

表6

如所述表6所示，在將使用導(dǎo)電性聚合物的導(dǎo)電層用作結(jié)合部的實(shí)施例5-1至5-3中，由于在與粘接劑的混合過程中摻雜的PEDOT的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生變化等原因，與作為結(jié)合部使用卡扣的參照例和使用金屬粉末的實(shí)施例1-1至1-15相比，雖然確認(rèn)到了電流和電壓的下降，但是電流和電壓的特性能夠達(dá)到對于形成結(jié)合部足夠的水平。

[實(shí)施例6-1至6-3]利用磁鐵的結(jié)合

除了在所述實(shí)施例1-1中替代金屬粉末使用亞鐵酸鹽(鐵素體 (Ferrite)，CAD公司制造)之外，實(shí)施與所述實(shí)施例1-1相同的方法來制造出了單位有機(jī)元件。

接著，按照下述表7中所示的結(jié)合方法、結(jié)合方向及結(jié)合數(shù)量，結(jié)合所制造的單位有機(jī)元件。

表7

包括利用亞鐵酸鹽的導(dǎo)電性接合層的實(shí)施例6-1至6-3顯示了與參照例和實(shí)施例相同水平的電流和電壓特性。

以上，對本發(fā)明的一個實(shí)施例進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在沒有超出權(quán)利要求書記載的本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，能夠通過附加、變更、刪除或增加構(gòu)成要素來對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變更，且這種修改和變更也應(yīng)包括在本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。

附圖標(biāo)記說明

100：太陽能電池

10：基板

20：單元電池

21、21’、21”：第一電極

22、22’、22”：第二電極層

23、23’、23”：活性層

30：第一集電部

40：第二集電部

50、60：導(dǎo)電性結(jié)合層

200、300、400：太陽能電池模塊。