光电子器件

摘要

本发明是光电子器件，其包括：将光转变成电或将电转变成光的活性部分，所述活性部分具有用于传输光的前侧和与所述前侧相反的后侧；到活性部分的至少两条电导线，以对活性部分传输电或从活性部分传输电；外壳，所述外壳围绕活性部分，并且所述至少两条电导线经过所述外壳，其中气密密封的外壳在活性部分的前侧包括：允许传输光的阻挡层材料，为了不阻止光传输到活性部分或从活性部分传输而配置的一种或多种吸气剂材料，和到吸气剂材料的邻接间隙路径，所述路径被设置在活性部分和阻挡层材料之间。

权利要求

1.一种光伏器件，所述光伏器件包括：

a)活性部分，所述活性部分将光转变成电，所述活性部分具有用于传输光的前侧和与所述前侧相反的后侧，b)到所述活性部分的至少两条电导线，以从所述活性部分输送电，c)外壳，所述外壳围绕所述活性部分，并且所述至少两条电导线经过所述外壳，其中所述外壳包括：在所述活性部分的前侧，允许传输光的阻挡层材料，吸气剂材料，所述吸气剂材料被设置以不阻止对所述活性部分传输光，和到所述吸气剂材料的邻接间隙路径，所述路径被设置在所述活性部分和所述阻挡层材料之间，其中所述邻接间隙路径是由所述活性部分的前侧、所述阻挡层材料的内侧和在所述活性部分和所述阻挡层材料之间提供固体接触的固体连接桥元件所限定的。

2.权利要求1所述的器件，其中邻接间隙路径也被设置在所述活性部分的后侧和后侧阻挡层材料之间。

3.权利要求2所述的器件，其中所述吸气剂被设置在所述活性部分的后侧和所述后侧阻挡层材料之间。

4.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述吸气剂包括氧吸气剂、湿气吸气剂和氢吸气剂中的至少一种。

5.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述吸气剂包括碱金属氧化物。

6.权利要求5所述的器件，其中所述吸气剂还包括分子筛。

7.权利要求3所述的器件，其中所述吸气剂组合物被设置为平板。

8.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述器件是挠性的。

9.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述活性部分包括后侧电连接器、基于硫属元素化物的吸收剂层、缓冲层和透明导电层。

10.权利要求2-3中任何一项所述的器件，其中所述连接桥元件是由在其上具有隆起图案的膜提供的。

11.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述活性部分是封装的。

12.权利要求10所述的器件，其中所述在其上具有隆起图案的膜被层压到后侧和前侧阻挡层，并且其中所述膜被气密地热密封在一起。

13.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述电导线被气密地密封到密封剂，所述密封剂气密地密封到密封层。

14.权利要求10所述的器件，其中所述具有隆起图案的膜是压花HDPE。

15.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述外壳处在小于环境压力。

16.权利要求1-3中任何一项所述的器件，其中所述外壳包含惰性气体。

说明书

光电子器件

[0001] 对于相关申请的交叉援引

[0002] 该申请要求来自2009年3月23日提交的美国临时专利申请号61/162,398的优先权利益，该申请通过援引以其全部内容在本文中加入。

[0003] 本发明是在由能源部资助的合同DE-FC36-07G01754下用美国政府支持完成的。美国政府在本发明中具有某些权利。
发明领域

[0004] 本发明涉及光电子器件，将其设计成耐受可以降低器件中活性材料性能的材料。

[0005] 发明背景

[0006] 光电子器件是其中活性材料将光能转变成电或将电转变成光能的器件。对于某些光电子器件，活性材料对于大气中存在的组分是高度敏感的。

[0007] 例如，使用铜铟联硒化物(CIS)或铜铟镓联硒化物(CIGS)的光伏电池已知对湿气敏感。也已知某些有机发光二极管对于大气具有敏感性。经常封闭这些器件以抑制或防止暴露于这种气氛。

[0008] 多层光电子器件典型具有直接形成在透明衬底上的活性层或部分，所述透明衬底一般被称为前侧。已经使用玻璃作为透明衬底制造了这些器件中的许多。因为玻璃具有优异的阻挡层性能，并且因为许多后侧层诸如包含金属箔的层压材料类似地具有良好阻挡层性能，所以已经典型地关注水或氧气在包装侧面的界面或间隙处的侵入。为了适应这种潜在的渗漏，已经提出在活性层的侧面或后面使用吸气剂(吸气剂有时也称为清除剂并且是添加到体系以消耗或钝化痕量杂质或不合需要组分的物质)。同样，这些器件有时在活性层的侧面或后面具有间隙或空间。

[0009] 更最近地，存在朝着减轻这些器件的重量和增加挠性的措施。因而，有人已经试验了用各种透明聚合阻挡衬底(barrier substrates)替代玻璃。

[0010] 发明概述

[0011] 本发明人已经发现，玻璃替代材料针对某些环境组分提供的保护不足以保持功能。

[0012] 因此，他们已经发明了一种结构，其对于光电子器件提供良好耐用性，同时仍然允许使用阻挡层材料，所述阻挡层材料在是挠性的同时可以是不如玻璃有效的阻挡层。

[0013] 具体而言，本发明是一种光电子器件，其包括：

[0014] a)活性部分，所述活性部分将光转变成电或将电转变成光，所述活性部分具有用于传输光的前侧和与所述前侧相反的后侧，

[0015] b)到活性部分的至少两条电导线，以对活性部分或从活性部分输送电，[0016] c)外壳，所述外壳围绕所述活性部分，并且所述至少两条电导线经过所述外壳，其中所述外壳包括：

[0017] 在所述活性部分的前侧，允许传输光的阻挡层材料，

[0018] 一种或多种吸气剂材料，所述吸气剂材料被设置以不阻止对所述活性部分传输光或从所述活性部分传输光，和

[0019] 到所述吸气剂材料的邻接间隙路径，所述路径被设置在所述活性部分和所述阻挡层材料之间并且由活性部分的前侧、阻挡层材料的内侧和在活性部分和阻挡层材料之间提供固体接触(solid contact)的固体连接桥元件所限定。

[0020] 附图简述

[0021] 图1是本发明的光电子器件的一个示例性实施方案的横截面。

[0022] 图2和3显示实验的光电子器件的光伏电池效率对比水吸收。

[0023] 发明详述

[0024] 光电子器件优选是有机发光二极管或光伏器件。所述器件可以是合理厚度的基本上平坦的或平面的结构，或可以是弯曲的或可弯曲的以符合下层结构。所述器件优选是挠性的。在一个实施方案中，所述器件还可以是充分挠性的从而被卷绕用于更低成本制造的连续卷对卷(roll-to-roll)制造，而不损害结构或它的任一层。优选地，所述器件可以如此卷绕在约至少1米直径的芯上，更优选在至少0.5米直径的芯上，并且最优选在至少0.3米直径的芯上。

[0025] 参考图1(其没有按比例)，显示了本发明的光电子器件5的一个实施方案的一个实例。所述器件包括：后侧材料12、活性部分10和前侧阻挡层14。在该具体实施方案中，将邻接间隙路径30设置在前侧阻挡层14和活性部分10之间，并且还将任选的邻接间隙路径31设置在后侧材料12和活性层10之间。连接桥元件35在前侧阻挡层14和活性层10之间产生固体接触点，从而防止所述层的坍塌并且确保保持邻接间隙路径。在后侧上，如图1中的实施方案中所示，连接桥元件35在吸气剂膜28和后侧材料12之间产生固体接触点。
虽然吸气剂显示为膜层，但是备选地，吸气剂可以是位于在后侧的邻接间隙路径31的空间中的微粒形态，并且于是连接桥元件将直接与活性层的后侧产生接触点。而且，虽然在图1中未显示，作为另一个备选方案或除将吸气剂定位在活性层的后侧以外，吸气剂还可以位于活性层的侧面-例如在密封22(其优选形成气密密封)和活性层10之间。

[0026] 在图1中所示的具体实施方案中，邻接间隙路径30和31如所示由压花膜32和33形成，其中连接桥元件35是由压花膜的凸起部分形成的。在该实施方案中，前侧阻挡层的主要部分是层15，而后侧材料的主要部分是层13。在其它实施方案中，间隙图案仅在活性层的前侧上(即在活性物质和前侧阻挡层之间)，并且如果在所有情况下对吸气剂提供路径，则吸气剂位于侧面或后面上。

[0027] 邻接间隙路径对于其中阻挡层不足的外壳区域的吸气剂材料提供传导性，从而允许环境的不合需要的组分的渗透。该间隙路径可以使不合需要的分子相对迅速地移动到所述一种或多种吸气剂，所述不合需要的分子可能渗入器件中，特别是通过前侧阻挡层。而且，通过具有由连接桥元件产生的间隙路径和/或间隙图案而不是跨越全部结构的简单间隙，所述器件可以保持间隙，同时也在器件中保持挠性。如本文中所用的，“间隙图案”指的是提供气体流动通路或间隙路径的间隙的规则或随机分布。间隙图案不应当被理解为需要规则的重复结构，而是考虑到无论规则的或随机的凸起和凹陷区域的变化的任何结构。对于OLED器件，可以有利地将间隙图案设计成对应于器件中的像素，以使器件投影的任何图像变形最小化。

[0028] 可以由隔离物提供间隙图案，所述隔离物定位在阻挡层材料和活性部分之间的全部区域。更理想地是，由对于膜或涂层是整体的三维图案提供间隙图案。在所述实施方案中，所述图案可以直接在阻挡层材料的内部上(例如，诸如通过膜层压领域中常见的粘合性层压方法使得在邻近于活性部分的前侧阻挡层材料的那侧上存在图案)，或可以在设置在阻挡层和活性部分之间的单独膜层上。备选地，可以使用方法如光刻和蚀刻，将间隙图案直接涂覆在活性器件(包括涂敷的活性器件或封装的活性器件)上。在提供间隙图案的另一种方法中，在聚合粘合剂中包含隔离物诸如玻璃珠的涂层也可以通过诸如直接凹版印刷涂敷的手段而涂覆到阻挡层材料的内部上，涂覆到单独的膜层上或涂覆到活性器件、涂敷的活性器件或封装的活性器件上。进一步可能的是，可以使用间隙图案的组合。最优选的是当通过直接涂覆到阻挡层材料内部的膜或涂层提供时，具有间隙图案，以用作外壳的密封材料，从而允许在活性器件的周边附近的外壳密封通过诸如脉冲密封的这些方法制造。

[0029] 根据一个优选实例，间隙图案在形成阻挡层袋外壳的膜上，在所述外壳中将活性部分和一种或多种吸气剂插入并且然后密封。该膜和间隙图案将具有高于任何随后层压或所述器件的使用温度的软化点或玻璃化转变温度，使得间隙图案将在随后的制造加工和器件的使用中始终保持。

[0030] 前侧阻挡层和间隙路径/间隙图案两者的光传输，无论由层压膜或由单独的膜提供，必须对于所述器件起作用是足够的，并且在所述具体的光电子器件的相关波长上优选是＞50％，更优选＞80％，并且最优选大于90％的传输。优选地，相关波长与具体光学器件的发射或吸收的波长匹配。在一个实施方案中，特别对于基于硫属元素化物的光伏电池，相关波长为约400-1100nm，优选400-700nm。

[0031] 邻接间隙路径在前侧阻挡层和活性部分(并且任选地，后侧材料和活性部分)之间的深度或间隙优选为至少1微米并且更优选至少5微米。考虑到了许多图案(合为一体的多个)、形状、深度、频率、组合。间隙部分可以具有部分真空或可以用惰性气体诸如氮气填充。在密封所述结构时，应当小心地从外壳除去如果可能的不合需要的材料，以致延长器件和吸气剂材料的寿命。

[0032] 一种形成间隙图案的便利方式是使用压花膜。这些膜可以由各种材料诸如聚乙烯、聚丙烯等制成并且可以用不同深度的压花制成图案。例如，压花图案可以是菱形、正方形、织纹、地板、遮片(matte)、皮革纹理或亚麻布类型的图案。优选的是，压花图案使最大空气间隙成为可能，同时防止顶侧阻挡层坍塌到活性部分上。令人惊奇地，本申请人已经发现，具有向下对着活性部分的脊侧(ridge side)的菱形或正方形图案比脊侧向上的情况对于水渗透通过前侧阻挡层的水提供更好的管理。这是令人惊奇的，因为没有预期向下的脊侧会形成邻接间隙路径。不希望受限于理论，本发明人相信，如果甚至在脊上存在充分的间隙，则向下的脊侧优于向上有脊侧，因为向下的脊侧直接在活性部分以上提供更多空间，则所述的空间可以增加渗入外壳中的不合需要的分子至吸气剂的移动。

[0033] 图1显示本发明的一个实施方案，其中密封材料22连接前侧阻挡层14和后侧材料12。备选地，在适当选择的情况下，可以替代地通过直接将前侧材料简单热密封、焊接或层压到围绕器件周边的后侧材料而将前侧14和后侧12密封(优选气密地密封)在一起。该工作对于其中压花膜30和32是相同材料的实例特别好。

[0034] 图1显示通过器件5那侧的具有环绕金属导线密封剂44的电导线7，其中金属导线密封剂44又密封(优选气密地密封)到密封材料22。备选地，电导线可以通过具有涂覆以保持优选封闭性的适当密封剂的后侧膜12。也可以使用如本领域已知的其它层或元件，未显示。例如，可能理想的是将封装剂(encapsulant)或涂料涂覆在活性层周围。这种密封剂或涂料可以抑制水的输送，例如，抑制水的输送达活性部分，或可以防止活性部分的任何腐蚀或使其最小化。

[0035] 活性部分

[0036] 活性部分是将光转变成电或将电转变成光的光电子材料或结构。

[0037] 根据第一优选实施方案，活性部分是薄膜太阳能电池。该薄膜太阳能电池可以是如本领域已知的任何这样的电池。所述电池优选将具有pn异质结，所述pn异质结包括：p-型半导体诸如多元化合物(multinary compound)半导体薄膜，特别是，I-III-VI2(.sub.2)族黄铜矿半导体，作为光吸收层(例如，IB-IIIA-硫属元素化物，诸如IB-IIIA-硒化物，IB-IIIA-硫化物，或IB-IIIA-硒化物硫化物。更具体实例包括：铜铟硒化物，铜铟镓硒化物，铜镓硒化物，铜铟硫化物，铜铟镓硫化物，铜镓硒化物，铜铟硫化物硒化物，铜镓硫化物硒化物，和铜铟镓硫化物硒化物(本文中将其全部称为CIGSS)。这些还可以由式CuIn(1-x)GaxSe(2-y)Sy表示，其中x是0至1并且y是0至2。铜铟硒化物和铜铟镓硒化物是优选的。)。备选地，可以使用任何IB-III-VI2族半导体；实例包括AgInS2、AgInSe2、AgGaSe2、AgGaTe2、AgInTe2、CuAlS2等。

[0038] 薄膜太阳能电池一般还包括高电阻缓冲层；和通过所述缓冲层叠加在光吸收层上的n-型窗层(透明导电膜)。缓冲层可以由材料诸如硫化镉、硫化锌、硫化铟、硒化铟、硒化镉、硒化锌、硒化锌铟、氧化铟和氧化镉形成。透明导电膜典型地是透明导电氧化物。通常，在电池的后侧上还存在导电材料用作后侧电接触。该材料可以选自已知的导电材料诸如钼、钨、钽和铌，但是优选是钼。

[0039] 备选地，活性部分可以包括多种湿气或氧气敏感的基于无机和有机的光伏器件的使用。湿气敏感的无机光伏器件的实例包括基于CdTe的异质结器件。湿气和氧气敏感的有机光伏器件的实例包括其基于共轭有机化合物的平面的、块状的和有序的异质结器件，所述共轭有机化合物如聚(3.4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)、聚(2-甲氧基-5-(3′，7′-二甲基辛氧基)-1，4-苯撑乙烯撑)(MDMO-PPV)和(6，6)-苯基C61-丁酸甲酯(PCBM)。

[0040] 根据第三优选实施方案，光电子器件是有机发光二极管。

[0041] 可以将活性部分封装而针对全部器件装配以前的环境条件提供一些保护并且在装配以后对活性层也提供一些另外的保护。这些封装材料对于用于相关器件的辐射线的相关波长是透明的。这些材料的实例包括乙基乙酸乙烯酯(ethylvinyl acetate)(EVA)；透明的烯烃、硅氧烷或丙烯酸酯；聚乙烯醇缩丁醛，以及离子交联聚合物诸，如来自杜邦公司TM(DuPont)的Surlyn 。

[0042] 活性部分优选具有小于约500微米，更优选小于约250微米的总厚度。

[0043] 前侧阻挡层材料

[0044] 前侧阻挡层材料提供对大气中元件的保护并且允许光传输到活性部分或从活性部分传输光。前侧阻挡层可以是玻璃。前侧阻挡层更优选是挠性材料。它可以是呈片或膜形式的单层或多层结构。

[0045] 优选的前侧阻挡层的特征在于，当由ASTM F1249测量时，在23℃/100％RH，小于1克的水/平方米/天经过膜，或者当由ASTM D3985测量时，在23℃/0％RH，1cc的氧气/平方米/天经过膜。更优选的前侧阻挡层的特征在于，当由ASTM F1249测量时，在23C/100％RH，小于0.1克的水/平方米/天经过膜，或者当由ASTM D3985测量时，在23C/0％RH，0.1cc的氧气/平方米/天经过膜。最优选的前侧阻挡层的特征在于，当由ASTM F1249测量时，在涂覆温度和湿度，小于0.1克的水/平方米/天经过膜，或者当由ASTM D3985测量时，在涂覆温度和湿度，0.1cc的氧气/平方米/天经过膜。

[0046] 根据一个优选实施方案，前侧阻挡层包括膜或片顶部上的外部耐气候性膜或涂层，其提供对于水蒸气和氧气的良好阻挡层。如上所指出，前侧阻挡层的内部结构可以自身带有压花图案或被层压到具有压花图案的膜，其中压花图案用于形成邻接间隙路径。

[0047] 外部膜或涂层，保护前侧阻挡层免受可以降低传输效率的紫外线损伤、擦伤、毁伤、磨损和不合需要的污染。其中，用于前侧阻挡层的这个部分的可用材料含氟聚合物诸如乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚二氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯的氯三氟乙烯(CTFE)三元共聚物、六氟丙烯(EFEP)、氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、聚氟乙烯(PVF)和聚四氟乙烯(PTFE)。

[0048] 对于水和/或氧气具有良好阻挡性能的膜或片可以在有或者没有优选的外部膜或涂层的情况下使用。优选材料的实例包括多层膜，特别是交替的无机和有机层的多层膜，诸如U.S.7,018,713中所教导的。这些示例性膜可由下列获得：Kureha(Cellel F2350)、富士胶片株式会社(Fuji Film Corporation)(透明的超高阻挡膜)、Vitex(挠性膜和挠性玻TM璃工程衬底上的Barix 封装)。

[0049] 前侧阻挡层的总厚度优选是至少25微米，更优选至少50微米，并且优选小于约800微米，更优选小于约500微米。

[0050] 后侧材料

[0051] 后侧材料对元件提供保护。它不必是透明的或允许传输光。

[0052] 优选的后侧材料的特征在于，当由ASTM F1249测量时，在23C/100％RH，小于1克的水/平方米/天经过膜，或者当由ASTM D3985测量时，在23C/0％RH，1cc的氧气/平方米/天经过膜。更优选的后侧阻挡层的特征在于，当由ASTM F1249测量时，在23C/100％RH，小于0.1克的水/平方米/天经过膜，或者当由ASTM D3985测量时，在23C/0％RH，0.1cc的氧气/平方米/天经过膜。最优选的后侧阻挡层的特征在于，当由ASTM F1249测量时，在涂覆温度和湿度，小于0.1克的水/平方米/天经过膜，或者当由ASTM D3985测量时，在涂覆温度和湿度，0.1cc的氧气/平方米/天经过膜。

[0053] 后侧材料可以是呈片或膜形式的单层或多层结构。如上所指出，可以在后侧材料和活性部分之间存在邻接间隙路径，并且所述间隙路径可以由隔离物或由后板上或附到后板的压花膜或图案形成。所述后板可以是玻璃、金属、聚合物膜或片或层压膜或片复合材料，所述层压膜或片复合材料优选包括金属箔诸如铝箔。后侧阻挡层更优选是挠性材料。一种在光伏器件中用作后板的优选层压阻挡膜复合材料例如是下列的四层层压板结构：含氟聚合物膜诸如TEDLAR聚氟乙烯(PVF)、铝箔、双轴取向的聚酯(OPET)的膜和密封层诸如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。可商购的后板可从多个供应商获得，后板供应商的一些实例包括Krempel、Honeywell、Kureha、Toppan Printing、BioSolar、Madico和Dai Nippon Printing。来自Madico公司的普通后板称为TAPE，具有下列结构：TEDLAR PVF、铝箔、OPET、乙烯乙酸乙烯酯。

[0054] 后侧材料的总厚度优选是至少25微米，更优选至少50微米，并且优选小于800微米，更优选小于500微米。

[0055] 吸气剂材料

[0056] 这里使用的术语吸气剂是从封闭环境捕获(例如化学吸附、吸收或吸附)组分的材料。当吸气剂捕获水时，这里将它称为干燥剂。通常，吸气剂被认为是用于从真空体系除去痕量气体的反应性材料。根据一个实施方案，待捕获的物质是对活性器件的操作和效率有害的氧、水蒸气、CO、CO2、N2、H2、酸、碱、其它低分子量物种。例如，氧气有助于氧化和光氧化过程，这可以涉及外壳材料或器件的劣化。

[0057] 吸气剂定位在外壳中以不妨碍光的传输。吸气剂可以在器件的一个或多个侧边或位于活性部分的后侧。

[0058] 要选取的吸气剂体系应当被选择以保持使用的电子器件所需要的所需相对湿度(％RH)和氧气水平以及所需寿命。更具体地，理想的是能够以充分高的速率捕获不合需要的分子，以便在对活性部分发生损伤以前收集不合需要的分子。另外，需要的吸气速度还应当匹配或超越所述活性器件的竞争速率。减小的粒度或增加的表面积经常提供增加的捕获速率。一些吸气剂固有地比其它吸气剂捕获得更快。

[0059] 取决于电子器件对于湿气的敏感性，在外壳内部可以容忍或多或少的％RH。对于电子器件，诸如非晶硅PV器件，能够在不降解的情况下处理更高的％RH，物理吸附干燥剂体系诸如分子筛可以成功地长时期使用。然而，对于更湿气敏感的器件诸如CIGS，优选的是化学吸附水以降低外壳内的％RH。

[0060] 当正在捕获氧气时，适合的吸气剂可以是可从SAES作为Combogetters获得的BaLi4。BaLi4还捕获N2、CO2和CO气体。

[0061] 氢气的存在可以劣化一些电子产品的性能。在含有具有Pd或Pt作为栅极金属的砷化镓(GaAs)离散FET的气密密封包装中由氢气引起的劣化是众所周知的现象：栅极的贵金属将分子H2转变成原子H2，所述原子H2可以在半导体材料内部扩散并导致器件的电流和增益减小。能够选择性吸收氢气的适当吸气剂的使用已经证明是防止这些劣化现象的最有效方式。SAES Rel-Hy氢气吸气剂在其中存在其它气体的环境中也不显示微粒化(particulation)，氢气的选择性吸附并且不需要活化过程。同样，可以使用聚合物氢气吸气剂并且可以将其制成各种各样的形式。可以将它们制备为细粉末、粒料、复杂形状、粘合剂、薄膜、可喷雾的油漆、高粘度液体、凝胶等。商业聚合物H2吸气剂的一个实例是可从真空能源公司(Vacuum Energies，Inc)获得的LTG-2(参见US 5703378)。Co3O4也是氢气吸气剂。

[0062] 其中，用于湿气的适合吸气剂(干燥剂)是分子筛/沸石或化学吸附剂。化学吸附剂，诸如氧化钙，涉及实际的化学键并且在低温(＜300℃)可以从直到～0％RH的环境除去水。该类型的材料是碱金属氧化物，碱土金属氧化物(例如，Na2O、K2O、CaO、BaO、MgO)，碱金属和碱土金属的硫酸盐、卤化物、高氯酸盐、氢化物(例如NaH，LiAlH4)，五氧化磷，和比氢具有更高电离倾向的金属(Li、K、NA、Ca、Ba、Al)。当然，也可以使用上述的混合物。例如，也参见US 6740145B2中对于干燥剂的说明。一种可商购的种类是DryFlex，可从SAES吸气剂公司(SAES Getters Inc.)获得，其被开发成与OLED要求完全相容。它由基质中捕获的氧化钙组成。通过专有方法将该基质产生到不锈钢衬底上，所述专有方法赋予DryFlex其独特的多孔结构、机械稳定性、挠性和容易操作。将DryFlex粘在粘合层上，目的在于容易且可靠地插入所述器件中。其它产品是可商购的，诸如商购自SAES吸气剂公司(SAES Getters，Inc)，诸如作为沸石混合物的SAES干燥剂，单一类型或两种不同类型的混合物，其容易地在真空或干氮气下在110℃活化＞6小时，从而提供约为沸石质量16％的水蒸气吸附容量。

[0063] 在高温工作的不可蒸发的吸气剂(NEG)可以用作用于气体的吸气剂。一般地，这些由特殊合金的膜组成，所述特殊合金通常主要由锆组成。这些合金材料必须在室温形成钝化层，所述钝化层在加热时消失。NEG的一些实例是可从SAES吸气剂公司获得的，诸如St2002、St172、St175和St122。每种产品具有用于捕获一种或多种气体分子的独特的特异性。

[0064] 理想的是，以所述材料基本上是平坦的这种方式在外壳内在后侧上包括吸气剂。优选的是可能具有被状物设计的平坦袋以便使成块最小化。也可以使用由平片或其它薄膜形式的吸气剂。

[0065] 电导线

[0066] 电导线连接到活性部分的导电底层和透明导电膜顶层。电导线从活性部分通过外壳，或者经过密封或者经过经由外壳中的某处的中途(via)，优选后侧。用于导线对密封(lead-to-seal)的适合密封剂具有气密地同时结合到电导线并且到外壳材料或密封的性能。在一个实施方案中，密封剂是电导线上的涂层或套管，并且其中密封剂不干扰构成电连接。实例是将EVA密封结合到金属导线的EVA接枝的马来酸酐、将HDPE密封结合到金属导线的HDPE接枝的马来酸酐或将EAA密封结合到金属导线的乙烯丙烯酸(EAA)。金属导线可以需要具有预处理以增强粘附性，诸如火焰或其它适当的处理以增强金属结合。在另一个实施方案中，可以具有多个通过外壳的电导线。

[0067] 外壳密封

[0068] 密封材料是将顶侧阻挡层结构连接到后侧阻挡层结构以形成气密外壳的材料。这种材料可以是环氧树脂诸如工业中通常使用的环氧树脂(见例如US 6,720,203 B2)。在一个实施方案中，可以将密封剂在形成密封以后交联到所需程度。在其它实施方案中，外壳密封材料是粘附到顶侧和后侧阻挡层结构两者的热密封层，诸如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物(EVA)诸如可从杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and Company)获得的ELVAX，LLDPE诸如可从陶氏化学公司(DoW Chemical Company)获得的DOWLEX，全部可从陶氏化学公司获得的LDPE、MDPE、HDPE，EAA诸如可从陶氏化学公司获得的PRIMACOR，离子交联聚合物诸如可从杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and Company)获得的SURLYN，可从陶氏化学公司获得的乙烯-丙烯共聚物，以VERSIFY的商品名出售并且可从陶氏化学公司获得的基本上全同立构的丙烯/α-烯烃共聚物，或对于本领域技术人员而言通常用作热密封材料的其它适合的塑料。在另一个实施方案中，外壳密封材料是邻近于前侧和后侧材料这两者而且可热密封到两者的热密封层。优选的是熔点大于器件的使用温度，并且更优选密封剂材料软化温度大于器件的使用温度。可能并且优选的是，如果压花膜用于形成邻接间隙路径，则它也用作密封层。

[0069] 装配

[0070] 可以如下装配所述器件的优选实施方案。

[0071] 优选将活性部分保持在干燥气氛中直到准备好用于装配。将电导线用密封剂封装并焊接到活性部分上。可以在这时用封装剂(encapsulant)材料封装或涂敷活性部分。在将前侧和后侧阻挡层切到尺寸以后，使用＞9.5微米宽的密封将前侧和后侧膜沿着最长边热密封。至少，前侧阻挡层优选在内表面上包括压花图案或压花膜。将活性器件对着密封放置，其中活性侧面对前侧膜。将吸气剂放在活性器件的侧面或后面，其之间可能具有任选的薄材料，以保护活性器件免于吸气剂形态影响。将外壳的第二边缘热密封。外壳的第三边缘和长边缘是通过热密封导线制成的，其中将涂覆的导线密封剂定位以影响气密密封。现将目前含有活性器件与两个引出外壳的导线的外壳放在真空密封机中，以除去吸附到器件或外壳表面的空气和湿气以及任何其它不合需要的成分。一旦在室中获得所需真空和/或气氛，就在外壳的最终边缘处制成热密封以产生气密密封的器件，并且然后将真空室中的真空还原成标准大气压并移走器件。实施例

[0072] 材料

[0073] 使用的前侧和后侧阻挡膜都是高阻挡膜：具有EVA密封剂层的RPP 37-1232阻挡膜层压材料可从Rollprint包装制品公司(Rollprint Packaging Products)获得。

[0074] 使用的间隙图案层是聚乙烯压花膜，具有100个菱形/英寸(dpi)压花图案，其中菱形形状的块状体凹进到膜中，从而提供89微米的压花厚度和75微米的标称厚度。将压花侧对着活性部分放置。

[0075] 封装剂膜：DNP PV-FSZ68，一种硅烷接枝的α-烯烃基的膜，其可从日本的大日本印刷株式会社(Dai Nippon Printing)获得并且用作此研究中的封装剂。材料的厚度是约16密耳并且在38℃/100％RH测量的WVTR为～2g/m2/天。

[0076] 吸气剂：使用的化学吸附干燥剂CaO是Natrasorb StripPax干燥剂。

[0077] 引线：来自鱼雷特种电线公司(Torpedo Specialty Wire)的扁平线(汇流线(bussing wire))。电线尺寸是0.015”×.200”。电线材料是软化回火的无氧铜(OFCU)，其以13-20微米厚度涂敷/镀敷有100％的锡。

[0078] 用于金属导线的密封剂：4密耳单层流延膜具有97重量％的可从杜邦公司获得的Bynel 30E783、2重量％的可从PolyOne公司获得的CN4420滑动-防粘连母料(slip-antiblock masterbatch)和1重量％的可从Ampacet公司获得的101830-U防粘连母料。

[0079] 光伏电池组列：来自全球太阳能公司(Global Solar Energy)的由全球太阳能公司描述为“12电池子组件”的CIGS电池组列。该子组件由12个串联“挤压”的CIGS电池组成，以产生下表中所示的电性质。

[0080] 表-GSE 12个电池CIGS阵列电参数

[0081]

[0082] 测试参数是在STC：1000W/m2，25℃电池温度AM 1.5光谱。成品组件的功率容差是-10％/+5％，这取决于加工、储存和处理的样式。

[0083] 用于测试器件的结构

[0084] 金属导线的制备

[0085] 通过在金属导线上热密封1″宽(8密耳)的由两层金属导线用的密封剂流延膜层组成的叠层而在另外两层这种膜层(8密耳)上制备5英寸长的导线(每次以该方式制备5个导线)。在每个具有顶侧加热/底侧橡胶构造的侧面上进行热密封，从而允许在金属导线周围良好接触。在75％调压变压器(Powerstat)设定值和40psi，在Vertrod型号30 LAB II热封机上使用Tempulse模式，将每个侧面在190℃密封12秒。

[0086] 电阻焊接

[0087] 使用电阻焊接机将已经用密封剂制备的引线连接到12个电池CIGS组列。用CIGS电池组列汇流条将两个均匀间隔的焊接制成5英寸长的导线，将其从CIGS顶部放置1/2英寸并放在CIGS电池组列的顶侧(对着光)上。

[0088] 层压

[0089] 对于一些实验样品，将Spire Nisshinbo 1222S层压机用于封装(两侧)一些具有保护膜-DNP Z-68的CIGS电池组列。用于产生这些样品的层压条件显示在下表中。

[0090] 表.层压条件

[0091]

[0092] 聚碳酸酯载体片

[0093] 使用沿着18英寸长度施用在顶部和底部的两条3.5密耳×12.7mm的3M Scotch665双面永久带(3M Scotch 665 Double-Sided Permanent Tape)，将具有焊接导线并且可th
能被封装的CIGS电池组列(7.5英寸×18英寸)连接到1/8 英寸聚碳酸酯片(Lexan)，以在样品制备、湿热测试和PV效率/重量测量过程中使对于CIGS电池组列的任何机械损害最小化。

[0094] 光伏器件的装配和外壳的密封

[0095] 用于外壳的密封具有三种类型。袋内部尺寸是9英寸×20英寸。密封全部是1/2英寸宽，全部在40psi，全部具有一侧抗热的橡胶条(one side heat against a rubber bar)并且全部在具有35℃的钳口(jaw opening)设置温度的温度控制模式中的Vertrod型30 LAB II上制成。

[0096] 前两个密封(第一类型，相同类型)是RPP 37-1232EVA密封剂对RPP 37-1232 EVA密封剂并且都在9英寸侧面和20英寸侧面上在140℃用65％调压变压器制造4秒。这两个密封是首先制成的，然后插入CIGS部件(封装或未封装的并且用带子固定到聚碳酸酯片)，其中压花膜覆盖所述部件(压花侧面对着CIGS)。将添加的任何CaO干燥剂放到聚碳酸酯片的背侧上，之后用MDF 7200压花膜覆盖(压花侧对着干燥剂)，其不伸入到包括金属导线的密封中。

[0097] 接着，在具有导线伸出的外壳的20英寸长的侧面上制造第三密封(第二类型)。通过将密封条定位在导线的密封剂处并且经过RPP 37-1232 EVA密封剂对含有金属导线的金属导线用密封剂对RPP 37-1232 EVA密封剂的叠层，由此产生两条到PV器件的导线经过密封伸出，制成密封。将该密封在65％调压变压器设置值在140℃进行4秒。在制成密封以后，将外壳倒转，并在相反侧上制成相同密封以保证充分的焊接。应当注意，导线上的密封剂目前总共是16密耳，并且在导线的每个侧面上伸出1/4英寸的翼，以允许密封剂更加逐步的过渡，以防止在导线周围的通道漏孔。

[0098] 最终，经过由RPP 37-1232EVA密封剂到MDF 7200到MDF 7200到RPP 37-1232组成的叠层，制成最后的密封(第三类型)。在65％调压变压器设置值，将关闭外壳的该最终密封在140℃进行4秒。在将外壳抽真空到100托压力达2分钟以后制成该密封。将真空施加到封闭的CIGS导致所述膜稳固地对着CIGS压制。

[0099] 湿热老化和性能测量

[0100] 太阳能模拟和电表征

[0101] 将SPIRE 4600单一长脉冲(SLP)太阳能模拟机用于测定CIGS组列的电特征(IV曲线、占空因数、分流电阻、串联电阻和效率)。用于测试的参数显示在表1中。测量的典型标准误差是约+/-2％。

[0102] 表1.太阳能模拟机参数

[0103]

[0104] 在85C/85％RH的热老化

[0105] 蓝色M(Blue M)环境室用于CIGS组件的湿热测试。按照IEC 61646薄膜陆地光伏(PV)组件设计资格和类型批准(IEC 61646 Thin-film Terrestrial Photovoltaic(PV)Module Design Qualification and Type Approval)标准湿热测试，将环境室设置在85℃和85％相对湿度(RH)。将温度和湿度保持在设置值的约+/-5％内。

[0106] 将样品垂直加载到具有木定位分离器的木托架中以使消耗的炉空间最小化但是使每个样品的曝光最大化并且确保每个样品的曝光。在测量过程过程中，通过将样品一次一个地移入和移出托架，将样品表面保持具有最高的清洁度和最低的表面损伤。在从炉移开以后，在电弧放电(flashing)和称重之前，允许将样品冷却。在提供两个小数位精度的Sartorius天平上进行称重。

[0107] 实验设计

[0108] 基本上如上所述制备样品，其中有和没有压花膜，有和没有在多种水平的干燥剂并且具有封装和不封装的CIGS。按照上面描述的程序装配样品并且暴露于光63小时，之后测量效率。然后立即称重样品，并且开始在85C/85％RH的湿热老化。将样品留在其中达多个时期，并且然后取出，以测定电池中的水吸收量和电池效率。

[0109] 图2显示：在前侧都具有压花膜并且具有吸气剂的电池可以比没有吸气剂的电池以及没有压花膜的电池忍耐更多的水吸收并且保留效率。

[0110] 图3显示：在电池组列周围包括封装剂进一步增强对于水吸收的耐受性。