(57)【要約】光電子デバイスモジュール、光電子デバイスアレイ、光電子デバイスモジュールの製造方法が開示される。デバイスモジュールは、可撓性バルク導電体より形成された下部電極と導電性バックプレーンとの間に挟まれた絶縁体層を備えたスタート基板を使用して作られる。下部電極と透明導電層との間に活性層が配置される。透明導電層とバックプレーンとの間には、透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫通して１または複数の電気接点が形成される。電気接点は活性層、下部電極および絶縁層から電気的に絶縁される。
2008529281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子デバイスモジュールであって、
可撓性バルク導電体より形成された下部電極と、下部電極と導電性バックプレーンの間に挟まれた絶縁体層と、導電性バックプレーンと、を備えたスタート基板と；
活性層が下部電極と透明導電層の間にあるように配置された活性層および透明導電層と；
透明導電層とバックプレーンの間の１または複数の電気接点と、電気接点は透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫通して形成されており、電気接点は、活性層、下部電極および絶縁層から電気的に絶縁されていることと；
を備えたデバイスモジュール。
【請求項２】
可撓性バルク導電体が第１金属箔である請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項３】
第１金属箔がアルミニウム箔である請求項２に記載のデバイスモジュール。
【請求項４】
第１金属箔の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項２に記載のデバイスモジュール。
【請求項５】
第１金属箔の厚みが約２５μｍと約５０μｍの間にある請求項４に記載のデバイスモジュール。
【請求項６】
バックプレーンが導電性グリッドである請求項２に記載のデバイスモジュール。
【請求項７】
絶縁層が第１金属箔の陽極酸化表面である請求項２に記載のデバイスモジュール。
【請求項８】
バックプレーンが第２金属箔である請求項２に記載のデバイスモジュール。
【請求項９】
絶縁層が第１金属箔と第２金属箔の間に積層されている請求項８に記載のデバイスモジュール。
【請求項１０】
絶縁層がプラスチック箔より形成されている請求項８に記載のデバイスモジュール。
【請求項１１】
プラスチック箔の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項１０に記載のデバイスモジュール。
【請求項１２】
プラスチック箔の厚みが約１０μｍと約５０μｍの間にある請求項１１に記載のデバイスモジュール。
【請求項１３】
第２金属箔の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項８に記載のデバイスモジュール。
【請求項１４】
第２金属箔の厚みが約２５μｍと約５０μｍの間にある請求項１３に記載のデバイスモジュール。
【請求項１５】
絶縁層が第１金属箔または第２金属箔陽極酸化表面である請求項８に記載のデバイスモジュール。
【請求項１６】
前記透明導電層と前記バックプレーンの間の前記１または複数の電気接点が、
第１デバイスモジュールの透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫
通して形成されたビア；
透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫通してバックプレーンまで通路が形成されるようにする、前記ビアの絶縁材被覆側壁；および
前記通路を少なくとも実質的に充填すると共に透明導電層とバックプレーンの間の電気接点を形成する、導電性材料より形成されたプラグ；
を備えた請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項１７】
前記ビアの直径が約０．１ミリメートルと約１．５ミリメートルの間にある請求項１６に記載のデバイスモジュール。
【請求項１８】
前記ビアの直径が約０．５ミリメートルと約１ミリメートルの間にある請求項１７に記載のデバイスモジュール。
【請求項１９】
前記ビアの側壁に沿った絶縁材の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項１７に記載のデバイスモジュール。
【請求項２０】
前記ビアの側壁に沿った絶縁材の厚みが約１０μｍと約１００μｍの間にある請求項１９に記載のデバイスモジュール。
【請求項２１】
前記プラグの直径が約５μｍと約５００μｍの間にある請求項２０に記載のデバイスモジュール。
【請求項２２】
前記プラグの直径が約２５μｍと約１００μｍの間にある請求項２１に記載のデバイスモジュール。
【請求項２３】
隣接するビア間のピッチが約０．２ｃｍと約２ｃｍの間にある請求項１６に記載のデバイスモジュール。
【請求項２４】
プラグと電気接触した状態で透明導電層上に配置された１または複数の導電トレースをさらに備える請求項１６に記載のデバイスモジュール。
【請求項２５】
前記１または複数の導電トレースが、互いに隣接している２またはそれより多い電気接点と電気的に接続する請求項２４に記載のデバイスモジュール。
【請求項２６】
導電トレースが、複数のトレースが１または複数の電気接点から放射状に外側に広がるパタ−ンを形成する請求項２５に記載のデバイスモジュール。
【請求項２７】
導電トレースが分岐に分かれて「分水界」パタ−ンを形成する請求項２６に記載のデバイスモジュール。
【請求項２８】
導電トレースが電気接点の各々の周囲にパタ−ンを形成する請求項２４に記載のデバイスモジュール。
【請求項２９】
１または複数の電気接点が、透明導電層、活性層および下部電極の一部を包囲する閉ループトレンチを備える請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項３０】
１または複数の電気接点が、閉ループトレンチ内に配置された絶縁材をさらに備える請求項２９に記載のデバイスモジュール。
【請求項３１】
１または複数の電気接点が、第１デバイスモジュールの透明導電層、絶縁層、および下部
電極を貫通して絶縁材まで形成された閉ループトレンチを備え、閉ループトレンチは透明導電層、活性層、および下部電極の一部を分離し、閉ループトレンチにより閉じられた部分が、
閉ループトレンチ内に配置された電気絶縁材料；
分離された部分の透明導電層と分離された部分の下部電極との間の電気接続；
透明導電層の１または複数の部分の上に配置された１または複数の導電性フィンガーと、透明導電層の１または複数の部分は分離部分を有することと；
導電性フィンガーと分離された部分の下部電極との間の電気接点を作成することと；および
分離部分の下部電極とバックプレーンとの間の絶縁層を通る電気接続と；
を備える請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項３２】
透明導電層と活性層を貫通して下部電極まで形成され、前記閉ループトレンチを包囲する分離トレンチをさらに備える請求項３１に記載のデバイスモジュール。
【請求項３３】
絶縁性キャリア基板をさらに備え、バックプレーンがキャリア基板に取り付けられている請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項３４】
ポリマールーフィング膜材料から形成された構造膜をさらに備え、キャリア基板が構造膜に取り付けられている請求項３３に記載のデバイスモジュール。
【請求項３５】
ポリマールーフィング膜材料が熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）またはエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）である請求項３４に記載のデバイスモジュール。
【請求項３６】
活性層が光起電性活性層である請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項３７】
光起電性活性層が、ＩＢ、ＩＩＩＡおよびＶＩＡ群元素を含む材料に基づく吸収材層、シリコン（ドープまたは非ドープ）、マイクロまたはポリ結晶シリコン（ドープまたは非ドープ）、アモルファスシリコン（ドープまたは非ドープ）、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、Ｇｒａｅｔｚｅｌセル構造、有機材料により充填された孔を備えた無機多孔性鋳型を有するナノ構造化層（ドープまたは非ドープ）、ポリマー／混合セル構造、オリゴマー吸収材（ドープまたは非ドープ）、有機染料、Ｃ60および／または他の小分子、マイクロ結晶シリコンセル構造、ランダムに配置されたナノロッドおよび／または有機マトリックス中に分散された無機材料のテトラポッド、量子ドットセル、またはそれらの組み合わせの１または複数に基づいている請求項３６に記載のデバイスモジュール。
【請求項３８】
活性層が発光デバイスの活性層である請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項３９】
発光デバイスの活性層が有機発光ダイオードの活性層である請求項３８に記載のデバイスモジュール。
【請求項４０】
前記有機発光ダイオードの活性層が発光ポリマー系活性層である請求項３９に記載のデバイスモジュール。
【請求項４１】
デバイスモジュールの長さが約１ｃｍと約３０ｃｍの間で、幅が約１ｃｍと約３０ｃｍの間にある請求項１に記載のデバイスモジュール。
【請求項４２】
直列に相互接続された光電子デバイスモジュールのアレイであって、
第１デバイスモジュールおよび第２デバイスモジュールと、各デバイスモジュールはａ）可撓性バルク導電体より形成された下部電極、ｂ）下部電極と導電性バックプレーンの
間に挟まれた絶縁体層、およびｃ）導電性バックプレーンを備えたスタート基板を有することと；
活性層が下部電極と透明導電層の間にあるように配置された活性層および透明導電層と；
透明導電層とバックプレーンの間の１または複数の電気接点と、電気接点は透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫通して形成されており、電気接点は、活性層、下部電極および絶縁層から電気的に絶縁されていることと；
を備えたアレイ。
【請求項４３】
可撓性バルク導電体が第１金属箔である請求項４２に記載のアレイ。
【請求項４４】
絶縁層が第１金属箔の陽極酸化表面である請求項４３に記載のアレイ。
【請求項４５】
第１金属箔がアルミニウム箔、ステンレス鋼箔、銅箔、チタン箔またはモリブデン箔である請求項４３に記載のアレイ。
【請求項４６】
第１金属箔の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項４３に記載のアレイ。
【請求項４７】
第１金属箔の厚みが約２５μｍと約５０μｍの間にある請求項４６に記載のアレイ。
【請求項４８】
バックプレーンが導電性グリッドである請求項４３に記載のアレイ。
【請求項４９】
バックプレーンが第２金属箔である請求項４３に記載のアレイ。
【請求項５０】
絶縁層が第１金属箔および第２金属箔の少なくとも一方の陽極酸化表面である請求項４９に記載のアレイ。
【請求項５１】
絶縁層が第１金属泊と第２金属箔の間に積層されている請求項４９に記載のアレイ。
【請求項５２】
絶縁層がプラスチック箔より形成されている請求項４３に記載のアレイ。
【請求項５３】
プラスチック箔の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項５２に記載のアレイ。
【請求項５４】
プラスチック箔の厚みが約１０μｍと約５０μｍの間にある請求項５３に記載のアレイ。
【請求項５５】
第２金属箔の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項４９に記載のアレイ。
【請求項５６】
第２が金属箔の厚みが約２５μｍと約５０μｍの間にある請求項４６に記載のアレイ。
【請求項５７】
前記透明導電層と前記バックプレーンの間の前記１または複数の電気接点が、
第１デバイスモジュールの透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫通して形成されたビア；
透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫通してバックプレーンまで通路が形成されるようにする、前記ビアの絶縁材被覆側壁；および
前記通路を少なくとも実質的に充填すると共に透明導電層とバックプレーンの間の電気接点を形成する、導電性材料より形成されたプラグ；
を備えた請求項４２に記載のアレイ。
【請求項５８】
前記ビアの直径が約０．１ミリメートルと約１．５ミリメートルの間にある請求項５７に記載のアレイ。
【請求項５９】
前記ビアの直径が約０．５ミリメートルと約１ミリメートルの間にある請求項５８に記載のアレイ。
【請求項６０】
絶縁材の厚みが約１μｍと約２００μｍの間にある請求項５８に記載のアレイ。
【請求項６１】
絶縁材の厚みが約１０μｍと約２００μｍの間にある請求項６０に記載のアレイ。
【請求項６２】
前記プラグの直径が約５μｍと約５００μｍの間にある請求項５７に記載のアレイ。
【請求項６３】
前記プラグの直径が約２５μｍと約１００μｍの間にある請求項６２に記載のアレイ。
【請求項６４】
隣接するビア間のピッチが約０．２ｃｍと約２ｃｍの間にある請求項５７に記載のアレイ。
【請求項６５】
プラグと電気接触した状態で透明導電層上に配置された１または複数の導電トレースをさらに備える請求項５７に記載のアレイ。
【請求項６６】
前記１または複数の導電トレースが、互いに隣接している２またはそれより多い電気接点と電気的に接続する請求項５７に記載のアレイ。
【請求項６７】
導電トレースが、複数のトレースが１または複数の電気接点から放射状に外側に広がるパタ−ンを形成する請求項６６に記載のアレイ。
【請求項６８】
導電トレースが分岐に分かれて「分水界」パタ−ンを形成する請求項６７に記載のアレイ。
【請求項６９】
第１デバイスモジュールのバックプレーンが第２デバイスモジュールの下部電極に電気接続される請求項４２に記載のアレイ。
【請求項７０】
第２デバイスモジュールのバックプレーンの一部が、第２デバイスモジュールの絶縁層の一部を露出するよう切除され、絶縁層の露出部分は、第２デバイスモジュールの下部電極の一部を露出するように少なくとも部分的に露出され、アレイはさらに、第１デバイスモジュールのバックプレーンと第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分との間の電気接点を備える請求項６９に記載のアレイ。
【請求項７１】
前記第１デバイスモジュールのバックプレーンと第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分との間の電気接点が、第１デバイスモジュールの背面上部電極に近接してキャリア基板の一部の上に配置された導電性接着剤の層を含み、第１デバイスモジュールは、第１デバイスモジュールのバックプレーンが導電性接着剤と電気接触しつつ導電性接着剤の露出部分とは離れているようにキャリア基板に取り付けられ、第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分は導電性接着剤の露出部分と電気接触する請求項７０に記載のアレイ。
【請求項７２】
絶縁性キャリア基板をさらに備え、第１および第２デバイスモジュールがキャリア基板に取り付けられている請求項４２に記載のアレイ。
【請求項７３】
ポリマールーフィング膜材料から形成された構造膜をさらに備え、キャリア基板が構造膜に取り付けられている請求項７０に記載のアレイ。
【請求項７４】
、光電子デバイスモジュールを製造する方法であって、
可撓性バルク導電体より形成された下部電極と、下部電極と導電性バックプレーンの間に挟まれた絶縁体層と、導電性バックプレーンと、を備えたスタート基板を形成する工程と；
活性層が下部電極と透明導電層の間にあるように、活性層と透明導電層とを形成する工程と；
透明導電層、活性層、可撓性バルク導電体および絶縁層を貫通して、透明導電層とバックプレーンとの間に１または複数の電気接点を形成する工程と；
活性層、下部電極および絶縁層から電気接点を電気的に絶縁する工程と；
からなる方法。
【請求項７５】
スタート基板を形成する工程が、第１金属箔と第２金属箔の間にプラスチック箔を積層することを含む請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
第１金属箔および第２金属箔の少なくとも１つがアルミニウム箔である請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
２またはそれより多いデバイスモジュールが請求項５４に記載されているように形成される請求項７４に記載の方法。
【請求項７８】
１または複数の性能特性に関して２またはそれより多いデバイスモジュールをテストする工程と、同１または複数の性能特性についての許容基準を満たす１または複数のデバイスモジュールを２またはそれより多いデバイスモジュールのアレイに使用する工程とをさらに含む請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
直列に相互接続された光電子デバイスモジュールのアレイの製造方法であって、各デバイスモジュールは下部電極と透明導電層の間に配置された活性層を備え、前記方法は、
第１デバイスモジュールの下部電極と第１デバイスモジュールの背面上部電極との間に絶縁層を配置する工程と；
第１デバイスモジュールの透明導電層、活性層、下部電極および絶縁層を貫通して、透明導電層と背面上部電極との間に電気接点を形成する１または複数の電気接点を形成する工程と；
絶縁層の一部を露出するために第２デバイスモジュールの背面上部電極の一部を切除する工程と；
第２デバイスモジュールの下部電極の一部を露出するために第２デバイスモジュールの絶縁層の一部を少なくとも部分的に切除する工程と；
絶縁キャリア基板に第１および第２デバイスモジュールを取り付ける工程と；および
第１デバイスモジュールの背面上部電極と、第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分との間の電気接触を行なう工程と；
からなる方法。
【請求項８０】
第１デバイスモジュールの背面上部電極と、第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分との間の電気接触を行なう工程が、
絶縁性キャリア基板の一部の上に導電性接着剤の層を配置する工程と；
背面上部電極が導電性接着剤と電気接触しつつ導電性接着剤の露出部分とは離れているように第１デバイスモジュールがキャリア基板に取り付けられる工程と・
導電性接着剤の露出部分と第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分とを電気接触する工程と、からなる請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記導電性接着剤の露出部分と第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分とを電気接触する工程は、第２のデバイスモジュールの下部電極の露出部分と整列する位置で導電性
接着剤の層の上に導電性接着剤のバンプを配置することからなり、前記バンプは、前記第２のデバイスモジュールがキャリア基板に取り付けられた場合に下部電極の露出部分と接触するのに十分な長さがある請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
第２デバイスモジュールの背面上部電極の一部を切除する工程は、第２デバイスモジュールの第２デバイスモジュールの背面上部電極のエッジに１または複数の切欠を形成することを含む請求項７９に記載の方法。
【請求項８３】
第２デバイスモジュールの絶縁層の一部を少なくとも部分的に切除する工程は、背面上部電極のエッジに近接して絶縁層のエッジに１または複数の切欠を形成することを含む請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
絶縁層の切欠と背面上部電極の切欠とが、少なくとも部分的に重なっている請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
背面上部電極の切欠が絶縁層の切欠よりも大きい請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
第２デバイスモジュールの絶縁層の一部を切除する工程が、絶縁層を第２デバイスモジュールの残りの部分よりも短くし、下部電極の部分が絶縁層のエッジを超えて突出するようにすることを含む請求項７９に記載の方法。
【請求項８７】
背面上部電極の一部を切除する工程が、背面上部電極を絶縁層より短くし、絶縁層の部分が背面上部電極のエッジを超えて突出するようにすることを含む請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
第１および第２光電子デバイスモジュールが光起電性デバイスモジュールである請求項７９に記載の方法。
【請求項８９】
前記１または複数の電気接点を活性層、下部電極および絶縁層から電気的に絶縁する工程をさらに含む請求項７９に記載の方法。
【請求項９０】
第１デバイスモジュールの下部電極と背面上部電極との間に絶縁層を配置する工程は、背面上部電極に絶縁層を積層して積層物を形成することと、同積層物を第１デバイスモジュールの下部電極と背面上部電極との間の絶縁層へ取り付けることとを含む請求項７９に記載の方法。
【請求項９１】
絶縁層を切除し、背面上部電極層を切除する工程は、背面上部電極に絶縁層を積層する前に起こる請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
前記背面上部電極に絶縁層を積層して積層物を形成することは、積層物を背面上部電極に積層した後で積層物を所望の長さに切断することを含む請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記背面上部電極に絶縁層を積層して積層物を形成することは、積層物を背面上部電極に積層する前に絶縁層および背面上部電極を所望の長さに切断することを含む請求項９１に記載の方法。
【請求項９４】
前記１または複数の電気接点を形成する工程は、背面上部電極と下部電極との間の短絡接続を回避することを含む請求項７９に記載の方法。
【請求項９５】
前記短絡接続を回避することが、ビアのリップ付近で少量の材料をレーザ切除することに
よる機械的切断技術を補足することを含む請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記短絡接続を回避することが、ビアのリップ付近で少量の材料を化学エッチングすることによる機械的切断技術を補足することを含む請求項９４に記載の方法。
【請求項９７】
前記短絡接続を回避することが、透明導電層を形成する前にビアが形成される予定の領域に近接して活性層の上に絶縁材の薄層を堆積させることを含む請求項９４に記載の方法。
【請求項９８】
前記薄い絶縁層の厚みが約１μｍから約１００μｍまでの範囲である請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記１または複数の電気接点を形成する工程が、
第１デバイスモジュールの活性層、透明導電層および絶縁層を貫通して１または複数のビアを形成することと；
絶縁材を貫通して第１デバイスモジュールの背面上部電極まで通路が形成されるように、絶縁材料でビアの側壁をコーティングすることと；
第１デバイスモジュールの透明導電層と背面上部電極との間の電気接点を構成するプラグを形成するために、導電材料で前記通路を少なくとも部分的に充填することと；
を含む請求項８０に記載の方法。
【請求項１００】
前記ビアを形成することが、絶縁層と活性層の間に下部電極が配置された複合体を形成し、ビアが形成された後であってかつビアが充填される前に同複合体を背面上部基板に積層することとを含む請求項９９に記載の方法。１
【請求項１０１】
第１デバイスモジュールの下部電極と第１デバイスモジュールの背面上部電極との間に絶縁層を配置する工程は、電気絶縁接着剤を使用して下部電極にアルミニウムテープを積層することを含み、それによってアルミニウムテープは背面上部電極として機能すると共に絶縁接着剤は絶縁層として機能する請求項８０に記載の方法。
【請求項１０２】
前記１または複数の電気的に絶縁された電気接点を形成する工程が、
第１デバイスモジュールの透明導電層、活性層および下部電極を貫通して、絶縁層まで閉ループトレンチを形成し、それにより閉ループトレンチにより閉じられた透明導電層、活性層および下部電極絶縁層の分離部分を形成する工程と；
閉ループトレンチに電気絶縁材を配置する工程と；
分離部分の下部電極に分離部分の透明導電層を電気接続する工程と；
前記分離部分を含む１または複数の透明導電層の部分の上に導電性フィンガーを形成する工程と；
導電性フィンガーと分離部分の下部電極との間で電気接点を形成する工程と；
分離部分の下部電極と背面上部電極層との間の絶縁層を通って電気接続を形成する工程と；
を含む請求項８０に記載の方法。
【請求項１０３】
第１デバイスモジュールの下部電極と第１デバイスモジュールの背面上部電極との間に絶縁層を配置する工程は、電気絶縁接着剤を使用して下部電極にアルミニウムテープを積層することを含み、それによってアルミニウムテープは背面上部電極として機能すると共に絶縁接着剤は絶縁層として機能する請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
閉ループトレンチを包囲する分離トレンチを形成するために、透明導電層および活性層を貫通して下部電極までスクライブする工程をさらに含む請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０５】
分離部分の下部電極と背面上部電極層との間の絶縁層を通って電気接続を形成する工程が、閉ループトレンチを形成する前に起こる請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０６】
分離部分の下部電極と背面上部電極層との間の絶縁層を通って電気接続を形成する工程が、閉ループトレンチを形成した後に起こる請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０７】
前記閉ループトレンチを形成し、電気接続を形成する工程が、第１レーザ光線を第２レーザ光線に関して整列すること；第１レーザ光線で閉ループトレンチを形成すること；および分離部分の下部電極と背面上部電極との間の絶縁層を通って第２レーザ光線により接合点を形成すること；を含む請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０８】
分離部分の透明導電層を分離部分の下部電極に電気接続することが、閉ループトレンチの形成の間に、分離部分の透明導電層と分離部分の下部電極の間に短絡回路を形成することを含む請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０９】
分離部分の透明導電層を分離部分の下部電極に電気接続することが、導電性フィンガーを形成する前に分離部分の透明導電層を貫通する開口部を形成することを含む請求項１０２に記載の方法。
【請求項１１０】
直列に相互接続された光電子デバイスモジュールのアレイであって、
絶縁性キャリア基板と；
キャリア基板に取り付けられた第１デバイスモジュールおよび第２デバイスモジュールと、各デバイスモジュールは、下部電極と透明導電層の間に配置された活性層と、下部電極と背面上部電極の間に配置された絶縁層とを備えていることと；
透明導電層と背面上部電極の間の１または複数の電気接点と、電気接点は、透明導電層、活性層、下部電極および絶縁層を貫通して形成され、電気接点は活性層、下部電極および絶縁層から電気的に絶縁されることと；
第２デバイスモジュールの背面上部電極は第２デバイスモジュールの絶縁層の一部を露出させるために切除されることと；
絶縁層の露出部分は第２デバイスモジュールの下部電極の一部を露出させるために部分的に切除されることと；
第１デバイスモジュールの背面上部電極と第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分との間の電気接点と、
を備えたアレイ。
【請求項１１１】
第１デバイスモジュールおよび第２デバイスモジュールの少なくとも一方の活性層は光起電性活性層である請求項１１０に記載のアレイ。
【請求項１１２】
第１デバイスモジュールの背面上部電極と第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分との間の電気接点が、第１デバイスモジュールの背面上部電極に近接してキャリア基板の一部の上に配置された導電性接着剤層を含み、第１デバイスモジュールは、第１デバイスモジュールのバックプレーンが導電性接着剤と電気接触しつつ導電性接着剤の露出部分とは離れているようにキャリア基板に取り付けられ、第２デバイスモジュールの下部電極の露出部分は導電性接着剤の露出部分と電気接触する請求項１１０に記載のアレイ。
【請求項１１３】
光起電性活性層が、ＩＢ、ＩＩＩＡおよびＶＩＡ群元素を含む材料に基づく吸収材層、シリコン（ドープまたは非ドープ）、マイクロまたはポリ結晶シリコン（ドープまたは非ドープ）、アモルファスシリコン（ドープまたは非ドープ）、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、Ｇｒａｅｔｚｅｌセル構造、有機材料により充填された孔を備えた無機多孔性鋳型を有するナノ構造化層（ドープまたは非ドープ）、ポリマー／混合セル構造、オリゴマー吸収材（ドー
プまたは非ドープ）、有機染料、Ｃ60および／または他の小分子、マイクロ結晶シリコンセル構造、ランダムに配置されたナノロッドおよび／または有機マトリックス中に分散された無機材料のテトラポッド、量子ドットに基づくセル、またはそれらの組み合わせの１または複数に基づいている請求項１１２に記載のアレイ。
【請求項１１４】
前記１または複数の電気接点が、
第１デバイスモジュールの活性層、透明導電層および絶縁層を貫通して形成されたビア；
絶縁材を貫通して第１デバイスモジュールの背面上部電極まで通路が形成されるようにビアの側壁をコーティングする絶縁材；および
前記通路を部分的に充填すると共に、第１デバイスモジュールの透明導電層と背面上部電極との間に電気接点を形成する、導電性材料より形成されたプラグ；
を備えた請求項１１０に記載のアレイ。
【請求項１１５】
プラグと電気接触した状態で透明導電層上に配置された１または複数の導電トレースをさらに備える請求項１１４に記載のアレイ。
【請求項１１６】
前記１または複数の導電トレースが、互いに隣接している２またはそれより多い電気接点と電気的に接続する請求項１１４に記載のアレイ。
【請求項１１７】
１または複数の電気接点が、透明導電層、活性層および下部電極の一部を包囲する閉ループトレンチを備える請求項１１０に記載のアレイ。
【請求項１１８】
１または複数の電気接点が絶縁材をさらに備える請求項１１７に記載のアレイ。
【請求項１１９】
１または複数の電気接点が、第１デバイスモジュールの透明導電層、絶縁層、および下部電極を貫通して絶縁材まで形成された閉ループトレンチを備え、閉ループトレンチは透明導電層、活性層、および下部電極の一部を分離し、閉ループトレンチにより閉じられた部分が、
閉ループトレンチ内に配置された電気絶縁材料と；
分離部分の透明導電層と分離部分の下部電極との間の電気接続と；
透明導電層の１または複数の部分の上に配置された１または複数の導電性フィンガーと、透明導電層の１または複数の部分は分離部分を有することと；
導電性フィンガーと分離部分の下部電極との間の電気接点を作成することと；および
分離部分の下部電極と背面上部電極層との間の絶縁層を通る電気接続と；
を備える請求項１１０に記載のアレイ。
【請求項１２０】
透明導電層と活性層を貫通して下部電極まで形成され、前記閉ループトレンチを包囲する分離トレンチをさらに備える請求項１１９に記載のアレイ。
【請求項１２１】
ポリマールーフィング膜材料から形成された構造膜をさらに備え、キャリア基板が構造膜に取り付けられている請求項１１０に記載のアレイ。
【請求項１２２】
ポリマールーフィング膜材料が熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）またはエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）である請求項１２１に記載のアレイ。
【請求項１２３】
第１および第２光電子デバイスが発光デバイスである請求項１１０に記載のアレイ。
【請求項１２４】
発光デバイスが有機発光ダイオードである請求項１２３に記載のアレイ。
【請求項１２５】
有機発光ダイオードが発光ポリマー系装置である請求項１２４に記載のアレイ。
【請求項１２６】
光電子デバイスモジュールであって、
下部電極と、下部電極と導電性バックプレーンの間に挟まれた絶縁体層と、導電性バックプレーンとを備えたスタート基板と；
活性層が下部電極と透明導電層の間にあるように配置された活性層および透明導電層と；
透明導電層とバックプレーンの間の１または複数の電気接点と、電気接点は透明導電層、活性層および絶縁層を貫通して形成されており、電気接点は、活性層、下部電極および絶縁層から電気的に絶縁されていることと；
を備えた光電子デバイスモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電子デバイスに関し、より詳細には太陽電池等の光電子デバイスの大量生産に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子デバイスは放射エネルギーを電気エネルギーに変換したり、その逆を行ったりすることができる。これらのデバイスは通常、２つの電極間に挟まれた活性層を一般に備えている。２つの電極は、しばしば正面電極と背面電極と称される、少なくとも一方の電極は通常透明である。活性層は通常、１または複数の半導体材料を備えている。発光デバイス（例えば発光ダイオード）（ＬＥＤ）では、２つの電極間に印加された電圧により電流が活性層を通って流れる。この電流は活性層に光を放射させる。光起電性装置（例えば太陽電池）では、活性層は光からエネルギーを吸収し、このエネルギーを、２つの電極間の電圧および電流の少なくとも一方として示された電気エネルギーに変換する。このような太陽電池の大規模アレイは、化石燃料の燃焼に依存する従来の発電プラントに置き換わる潜在的可能性があるが、太陽電池が従来の発電に対するコスト効率の良い代替手段を供給するには、生成ワット当たりのコストが現在の配電網の率に匹敵しなければならない。現在、この目標に到達するには多くの技術的課題が存在する。
【０００３】
従来の大半の太陽電池はシリコンベースの半導体によるものである。一般的なシリコンベースの太陽電池では、ｐ型シリコン層の上にｎ型シリコン層（エミッタ層とも称される）が配置される。ｐ型層とｎ型層の間の接合付近で吸収された放射線は、電子と正孔を生成する。電子はｎ型層に接する電極により集められ、正孔はｐ型層に接する電極により集められる。光が接合に到達しなければならないため、２つの電極のうちの少なくとも１つは少なくとも部分的に透明でなければならない。多くの現在の太陽電池の設計は、透明電極としてインジウム酸化錫（ＩＴＯ）等の透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）を使用している。
【０００４】
既存の太陽電池制作技術に関連するさらなる問題点は、個々の光電子デバイスが比較的小さな電圧しか生成しないという事実に起因する。したがって、高電圧−低電流動作に関連する効率を利用すべく高電圧を得るためには、いくつかの光電子デバイスを直列に電気接続することがしばしば必要である（例えば比較的高い電圧を用いて回路に送電すると、比較的高い電流を用いて回路に送電する間に起こり得る抵抗損失が低減される）。
【０００５】
太陽電池をモジュールへ相互接続する設計がこれまでにいくつか開発されている。例えば、例えば、初期の光起電性モジュールの製造業者は、太陽電池を相互接続するために屋根板が屋根に配置されるのと同様に、一つの電池の底部を次の電池の上部エッジに配置するという「屋根板（shingle）」アプローチの使用を試みた。不運にも、ハンダとシリコ
ンウエハ材料は相性が悪く、シリコンとハンダの熱膨張率が異なることおよびウエハが堅いことにより、熱サイクルによるハンダ接合は早々に失敗した。
【０００６】
光電子デバイスの直列的相互接続に関連するさらなる問題点は、透明電極に使用されるＴＣＯに関連する電気抵抗が高いことに起因する。抵抗が高いと、直列に接続される個々の電池のサイズが制限される。１つのセルから次のセルに電流を流すには、透明電極がＴＣＯ層上に形成されたバスとフィンガーの導電性グリッドで増強されることが多い。しかしながら、フィンガーとバスはセル全体の効率を減少するシャドウイングを生じさせる。抵抗の有効損失とシャドウイングを小さくするためには、セルを比較的小さくしなければならない。従って、多数の小さなセルを共に接続しなければならず、これには多数の相互
接続と、セル間のより大きなスペースが必要となる。多数の小さなセルのアレイは製造が比較的困難で、コストもかかる。さらに、可撓性の太陽光モジュールでは、多数の屋根板の相互接続が比較的複雑で、時間も労力もかかり、モジュール設置プロセスの間にかかる費用も大きいという点で「屋根板」アプローチは不利である。
【０００７】
これを克服するために、透明な「正面」電極から活性層および「背面」電極を通って背面電極の下に位置する電気絶縁電極までを通過する、電気絶縁された導電性接点を備えた光電子デバイスが開発された。特許文献１は、シリコンベースの太陽電池におけるそのような接点の使用例について記載している。この技術は抵抗損失を減少させ、太陽電池デバイスの全体効率を改善することができるが、セルの制作に真空加工技術が使用されると共に厚みのある単結晶シリコンウエハに費用がかかることから、シリコンベースの太陽電池のコストが依然として高いままである。
【０００８】
このため、太陽電池の研究者や製造業者は、従来のシリコンベースの太陽電池よりもより少ない費用で大規模に製作することができる種々のタイプの太陽電池を開発している。そのような太陽電池の例には、シリコン（例えばアモルファスシリコンセル、マイクロ結晶シリコンセル、または多結晶シリコンセル用）を備えたセル；有機オリゴマーまたはポリマー（有機太陽電池用）、二層または相互貫通層もしくは無機および有機材料（有機／無機ハイブリッド太陽電池用）より構成された活性吸収材層を備えたセル、液状またはゲル状電解質に溶解した染料感知チタンナノ粒子（Ｇｒａｅｔｚｅｌセル用）を備えたセル、銅−インジウム―ガリウム−セレン（ＣＩＧ太陽電池用）を備えたセル、活性層がＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、および上記の組み合わせから構成され、活性物質がバルク材料、マイクロ粒子、ナノ粒子または量子ドットを含むがこれらに限定されないいくつかの形式のうちのいずれかであるセルが挙げられる。これらのセルのタイプの多くは可撓性基板（例えばステンレス鋼箔）上に製作することができる。これらのタイプの活性層は非真空環境中で製造することが可能であるが、セル内およびセル間の電気接続には通常１または複数の金属導電層の真空蒸着が必要である。
【０００９】
例えば、図６Ａは、先行技術の太陽電池アレイ６００の一部を示している。アレイ６００は可撓性絶縁基板６０２上に製造される。基板６０２には複数の直列の相互接続孔６０４が形成され、下部電極層６０６が蒸着されているが、これは例えば基板正面と孔６０４の側壁に対するスパッタリングによりなされる。その後、電流収集孔６０８が下部電極６０６および基板６０２を貫通するよう選択位置に形成され、次に１または複数の半導体層６１０が、下部電極６０６、直列相互接続孔６０４および電流収集孔６０８の上に配置される。その後、直列相互接続孔６０４をカバーするシャドウマスクを用いて透明導電体層６１２が配置される。次に、基板６０２の裏側に第２金属層６１４が配置される。第２金属層６１４は、電流収集孔６０８を介して透明導電体層６１２と電気接触すると共に、直列相互接続孔６０４によりセル間に直列相互接続を提供する。正面および背面におけるレーザスクライビング６１６，６１８により、モノリシックデバイスが個々のセルに分けられる。
【００１０】
図６Ｂは、アレイ６００上の変更態様である別の先行技術アレイ６２０を示している。アレイ６２０も可撓性絶縁基板６２２上に製造される。基板６２２には複数の直列相互接続孔６２４が形成され、下部電極層６２６が蒸着されているが、これは例えば基板６２２の正面および裏面ならびに孔６２４の側壁に対するスパッタリングによりなされる。その後、電流収集孔６２８が下部電極および基板を貫通するように選択位置に形成され、次に１または複数の半導体層６３０ならびに透明導電層６３２が、正面側の下部電極６２６の上と、直列相互接続孔６２４の側壁および電流収集孔６２８の上に配置される。その後、電流収集孔６２８以外のすべてをカバーするシャドウマスクを用いて第２の金属層６３４が基板６２２の裏側に配置され、第２の金属層６３４は透明導電体層６３２と電気接触す
る。正面および背面におけるレーザスクライビング６３６，６３８により、モノリシックデバイスが個々のセルに分けられる。
【００１１】
図６Ａ−６Ｂに示されるような太陽電池アレイの製造には２つの重大な欠点がある。第１には、金属層がスパッタリングにより蒸着されるが、これは真空技術である。真空技術は比較的時間がかかる上に、難しく、大規模なRoll-to-Roll生産環境で実施するには費用がかかる。第２には、製造プロセスによってモノリシックすなわち単一体のアレイが生産されるため、生産用に個々のセルをソートすることができない。これは、ほんの少数の品質の悪いセルがアレイを台無しにし、したがってコストが増大し得ることを意味する。さらに、この製造プロセスは、孔の形態および寸法に非常に対して大きく影響を受ける。正面から裏面への電気伝導は孔の側壁に沿って起こるので、孔を大きく製造されると導電性が十分に増加しない。したがって、狭いプロセスウィンドウが存在することとなるが、これは製造コストを増大させ、使用可能な装置の生産を減少させる可能性がある。さらに、真空蒸着はアモルファスシリコン半導体層には実用的であるが、非常に効率的な太陽電池（例えば銅、インジウム、ガリウム、およびセレンまたはイオウの組み合わせに基づく、ＣＩＧＳセルと称される太陽電池）には非実用的である。ＣＩＧＳ層を蒸着するには、３つまたは４つの元素を正確に制御された比で蒸着しなければならない。これを真空蒸着プロセスを使用して達成することは非常に難しい。
【００１２】
したがって、上記の欠点を克服する光電子デバイス構造およびそのようなセルの対応する製造方法が、当該技術分野において求められている。
本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付図面と共に考慮すれば容易に理解される。
【特許文献１】米国特許第３，９０３，４２７号
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の詳細な説明は例示の目的で多くの特定の詳細を含むが、当業者には以下の詳細に対する多くの変更が本発明の範囲内に包含されることが理解されるだろう。従って、以下に説明する発明の例証的実施形態は、本発明の一般法則を損なうことなく、また、本発明に対する限定を課すことなく、説明されるものである。
【００１４】
図１Ａ−ＩＢは、本発明の１実施形態による光電子デバイスアレイ１００を示す。いくつかの実施形態では、これは光電子デバイスアレイ１００中の直列相互接続とみなされてもよい。アレイ１００は第１デバイスモジュール１０１および第２デバイスモジュール１１１を備えている。デバイスモジュール１０１，１１１は太陽電池のような光起電性装置であってもよいし、または発光ダイオードのような発光装置であってもよい。好ましい実施形態では、デバイスモジュール１０１，１１１は太陽電池である。第１および第２デバイスモジュール１０１，１１１は絶縁性のキャリア基板１０３に取り付けられる。キャリア基板１０３は、例えば厚さ約５０μｍの、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック材料より形成される。次にキャリア基板１０３は、より厚みのある構造膜１０５に取り付けられる。構造膜１０５は、屋根等の戸外の場所でのアレイ１００の設置を容易にするために、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）またはエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のポリマールーフィング膜材料により形成される。
【００１５】
デバイスモジュール１０１，１１１は、例えば長さ約４インチ（約１０．１６ｃｍ）および幅約１２インチ（約３０．４８ｃｍ）であるが、互いに積層されたいくつかの層を含むもっと長いシートから切断されてもよい。各デバイスモジュール１０１，１１１は通常、下部電極１０４，１１４に接触するデバイス層１０２，１１２と、下部電極１０４，１１４と導電性バックプレーン１０８，１１８の間の絶縁層１０６，１１６とを備えている。本発明のいくつかの実施形態では、バックプレーン１０８，１１８は背面上部電極１０８，１１８と称される場合がある。下部電極１０４，１１４、絶縁層１０６，１１６、お
よびバックプレーン１０８，１１８は、デバイス層１０２，１１２を上に形成する基板Ｓ1，Ｓ2を構成する。
【００１６】
絶縁基板に薄い金属層を蒸着することにより基板が形成される先行技術のセルとは対照的に、本発明の実施形態は箔（foil）のような可撓性バルク導電性材料に基づく基板Ｓ1
，Ｓ2を使用する。箔のようなバルク材料は先行技術の真空蒸着金属層よりも厚みがある
が、より安価で、より容易に入手でき、加工が容易である。好ましくは、少なくとも下部電極１０４，１１４は、アルミニウム箔等の金属箔より形成される。代わりに、銅、ステンレス鋼、チタン、モリブデンまたは他の適切な金属箔が使用されてもよい。例として、下部電極１０４，１１４およびバックプレーン１０８，１１８は、アルミニウム箔で、厚さ約１μｍから約２００μｍ、好ましくは厚さ約２５μｍから約１００μｍに形成され、絶縁層１０６，１１６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック箔材料で、厚さ約１μｍから約２００μｍ、好ましくは厚さ約１０μｍから約５０μｍに形成される。１実施形態では、特に、下部電極１０４，１１４、絶縁層１０６，１１６、およびバックプレーン１０８，１１８は、スタート基板Ｓ1，Ｓ2を形成するために共に積層される。箔は下部電極１０４，１１４およびバックプレーン１０８，１１８の両方に使用されてもよいが、バックプレーンとして絶縁層１０６，１１６の背後にメッシュグリッドを使用することも可能である。そのようなグリッドは導電性塗料またはインクを使用して絶縁層１０６，１１６の背面に印刷され得る。適当な導電性塗料またはインクの例に、ミシガン州ミッドランド市のダウコーニング社（Dow Corning Corporation）から入手可能なDow Corning(登録商標) PI-2000 Highly Conductive Silver Inkがある。さらに、絶縁層
１０６，１１６は、下部電極１０４，１１４またはバックプレーン１０８，１１８もしくはその両方に使用される箔の表面を陽極酸化することにより、または当該技術分野で周知の噴霧、コーティング、印刷技術で絶縁コーティングを塗布することにより、形成され得る。
【００１７】
デバイス層１０２，１１２は通常、透明導電層１０９と下部電極１０４の間に配置された活性層１０７を備えている。例えば、デバイス層１０２，１１２は厚さ約２μｍである。少なくとも第１装置１０１は透明導電層１０９とバックプレーン１０８の間に１または複数の電気接点１２０を備えている。電気接点１２０は、透明導電層１０９、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６により形成される。電気接点１２０は透明導電層１０９とバックプレーン１０８の間の導電性通路を提供する。電気接点１２０は活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６から電気的に絶縁される。
【００１８】
接点１２０は、各々、活性層１０７、透明導電層１０９、下部電極１０４および絶縁層１０６を貫通するよう形成されたビアを備え得る。各ビアは、直径約０．１ミリメートルから約１．５ミリメートル、好ましくは直径約０．５ミリメートルから約１ミリメートルである。ビアはパンチングにより、またはドリリングにより（例えば機械的穿孔、レーザ穿孔または電子ビーム穿孔）、もしくはこれらの技術の組み合わせにより形成される。絶縁材１２２はビアの側壁をコートし、その結果絶縁材１２２の中を通ってバックプレーン１０８へ至る通路が形成される。絶縁材１２２の厚みは、約１μｍと約２００μｍの間、好ましくは約１０μｍと約２００μｍの間である。
【００１９】
絶縁材１２２の厚みは、その背後の露出した導電性表面の完全なカバーを保証するために、好ましくは少なくとも１０μｍの厚みとする。絶縁材１２２は、例えばインクジェット印刷や環状ノズルによるディスペンスを始めとする種々の印刷技術により形成可能である。導電性材料製のプラグ１２４は、通路を少なくとも部分的に充填し、透明導電層１０９とバックプレーン１０８の間の電気接触を形成する、すなわち透明導電層１０９とバックプレーン１０８の間に電流が流れるようにする。この導電性材料も同様に印刷可能である。適切な材料および方法は、例えば、テキサス州プレーノ市所在のマイクロファブ社（
Microfab, Inc.）（この目的に役立つ装置を販売している）の「solderjet」と称される
ハンダのインクジェット印刷である。ハンダの除去および硬化のための時間が引き続き許容されているならば、電子回路パッケージングの技術分野で周知の導電性接着材料の印刷も使用可能であるプラグ１２４は、約５μｍと約５００μｍの間、好ましくは約２５と約１００μｍの間の直径を有し得る。
【００２０】
非限定的な例では、別の実施形態では、デバイス層１０２，１１２は厚さ約２μｍであり、下部電極１０４，１１４は厚さ約１００μｍのアルミニウム箔より形成され、絶縁層１０６，１１６は、厚さ約２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック材料より形成され、背面上部電極１０８，１１８は厚さ約２５μｍのアルミニウム箔より形成される。デバイス層１０２，１１２は、透明導電層１０９と下部電極１０４の間に配置された活性層１０７を備え得る。そのような実施形態では、少なくとも第１装置１０１は、透明導電層１０９と背面上部電極１０８との間に１または複数の電気接点１２０を備える。電気接点１２０は、透明導電層１０９、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６を貫通するように形成される。電気接点１２０は透明導電層１０９と背面上部電極１０８との間の導電性通路を提供する。電気接点１２０は、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６から電気的に絶縁される。
【００２１】
導電プラグ１２４と基板１０８の間の良好な接点の形成は、超音波溶接等の他の接点形成技術の使用により支援され得る。有用な技術の例は、金のスタッドバンプ（stud-bump
）の形成であり、これは例えば参照により本明細書に組み込まれる3-D Chip Scale with Lead-Free Processes" in Semiconductor International, October 1, 2003に記載されている。通常のハンダもしくは導電性インクまたは接着剤がスタッドバンプの上に印刷され得る。
【００２２】
ビアを形成する際に、上部電極１０９と下部電極１０４の短絡接続を回避することは重要である。したがって、ドリリングまたはパンチングような機械的切断技術は、ビアのリップ付近の少量の材料（深さ数μｍおよび幅数μｍ）をレーザアブレーション除去することにより補足され得る。代わりに、ビアよりもわずかに大きな直径にわたって透明導電層を除去するために、化学エッチングプロセスが使用されてもよい。エッチングは、例えば、インクジェット印刷またはステンシル印刷を使用して適切な場所にエッチ液の滴を印刷することにより、局所的に行うことが可能である。
【００２３】
短絡を回避するさらなる方法は、透明導電層１０９の配置の前に、活性層１０７の上に絶縁材の薄層を配置することである。この絶縁層は好ましくは厚さ数μｍで、１〜１００μｍの範囲であり得る。この絶縁層はビアが形成される予定の領域（およびわずかにビアの境界線を超える）にのみ配置されるため、その存在が光電子デバイスの動作に干渉することはない。本発明のいくつかの実施形態では、層は参照により本明細書に組み込まれるKarl Pichlerの２００４年３月２５日出願の米国特許出願出願番号１０／８１０，０７２号ｎ記載されている構造と類似のものであってもよい。そのような構造を通って孔がドリリングまたはパンチングされる場合、透明導電層１０９と、下部電極１０４の間には絶縁体層が存在するが、これは層１０９，１０４よりも比較的厚みがあり、機械的切断よりも精度が優れているため、その結果短絡は生じなくなる。
【００２４】
この層の材料は、任意の便利な絶縁体であってよく、好ましくはデジタルで（例えばインクジェット）印刷できるものである。ナイロンＰＡ６（融点２２３℃）、アセタール（融点１６５℃）、ＰＢＴ（ＰＥＴと構造上似ているがブチル基がエチル基と置き換わっている）（融点２１７℃）およびポリプロピレン（融点１６５℃）のような熱可塑性ポリマーは、有用な材料のリストを網羅するわけではない例である。そのような材料は絶縁層１２２にも使用可能である。インクジェット印刷は絶縁体アイランドを形成する望ましい方
法であるが、他の印刷方法または堆積方法（従来のフォトリソグラフィを含む）も本発明の範囲内にある。
【００２５】
ビアを形成する際に、第１は絶縁層１０６、下部電極１０４、およびその上の層１０２から構成されたもの、第２はバックプレーン１０８で構成されたものの、少なくとも２つの最初は分かれた要素に光電子デバイスを製作することは有用である。これらの２つの要素は、ビアが１０６／１０４／１０２の複合構造を貫通して形成された後であってビアが充填される前に、共に積層される。この積層およびビア形成後に、複合体にバックプレーン１０８が積層され、上述したようにビアが充填される。
【００２６】
ジェット印刷ハンダまたは導電性接着剤には、導電性ビアプラグ１２４を形成するための有用な材料が含まれるが、機械的手段によってプラグを形成することも可能である。したがって、金のスタッドバンプの形成と同様な方法で、例えば適切な直径のワイヤがビアの中に配置され、それがバックプレーン１０８と接触するようにされ、そしてプラグ１２４を形成するよう所望の高さで切断されてもよい。代わりに、そのようなサイズを有する予め形成しておいたピンをロボットアームで孔の中に配置することも可能である。そのようなピンまたはワイヤは定位置に配置され、基板に対するそれらの電気接続は、ピンの配置に先立って導電性接着剤の非常に薄い層を印刷することにより支援または確保され得る。したがって、導電性接着剤からなる厚みのあるプラグの乾燥時間が長いという問題がなくなる。ピンは、接触をさらに支援するために、バックプレーン１０８にわずかに打ち込まれる先端または鋸歯状部分を備え得る。そのようなピンは絶縁ワイヤまたはコートされたワイヤ（例えば蒸着または酸化により）の場合と同様に、既に存在する絶縁材に設けられる。ピンは、絶縁材を適用する前にビアの中に配置され、これにより絶縁材の導入が容易となる。
【００２７】
ピンが適切な硬い金属から形成され、わずかにテーパ状になった先端を有する場合、ピンはパンチング工程の間にビアを形成するために使用されてもよい。パンチまたはドリルを使用する代わりに、ピンは先端がちょうど底を貫通する深さまで複合体１０６／１０４／１０２に挿入され、その後、基板１０８がこの複合体に積層されると、先端はわずかに基板１０８に進入し、良好な接触を形成する。これらのピンは、例えばピンがちょうど中にはめ込まれるチューブを介して向けられた機械的圧力または空気圧により、パンチされていない基板の中に貫入され得る。
【００２８】
透明導電層１０９の上には、導電性材料１２４と電気接触した状態で、１または複数の導電トレース１２６が配置され得る。導電トレース１２６は例えば、Ａｌ、ＮｉまたはＡｇより形成される。図１Ｂに示されるように、トレース１２６は全体のシート抵抗を減少するために多数の接点１２０を相互接続してもよい。例えば、接点１２０は、トレース１２６が各接点をそれと最も近い隣接する接点と接続し、場合によってはその接点を方位する透明導電層と接続する状態で、互いに約１ｃｍ離間され得る。好ましくは、トレース１２６の数、幅および間隔は、接点１２０およびトレース１２６がデバイスモジュール１０１の表面の約１％未満を占めるように選択される。トレース１２６は約１μｍと約２００μｍの間、好ましくは約５μｍと約５０μｍの間の幅を有し得る。トレース１２６は、約０．１ミリメートルと約１０ミリメートルの間、好ましくは約０．５ミリメートルと約２ミリメートルの間の中心−中心距離だけ好ましくは離れている。過度なシャドウイング損失を回避するために、ラインの幅を広くするにはより大きく離間させることが必要となる。ラインが互いにほぼ等距離にある限り（例えば２倍以内）、トレース１２６に対して種々のパターンまたは配向が使用され得る。トレース１２６が接点１２０から扇型に広がる代替パタ−ンが図１Ｃに示されている。図１Ｄに示される別の代替パタ−ンでは、トレース１２６は「分水界（watershed）」パタ−ンを形成し、接点１２０から放射状に延びる
より太いトレース１２６からより細いトレース１２６が分岐している。図１Ｅに示される
別の代替パタ−ンでは、トレース１２６が接点１２０から出て長方形のパタ−ンを形成している。各接点に接続されるトレース１２６の数は、図１Ｅに示された数より多くても少なくてもよい。いくつかの実施形態は、１つ多く、２つ多く、３つ多くのトレース１２６の数を有するといった具合である。図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、１Ｅに示された例に描かれているトレースパターンは例示を目的とするものであって、本発明の実施形態に使用可能なトレースパタ−ンを制限するわけではない。導電性バックプレーン１０８，１１８は１つのデバイスモジュールから次のデバイスモジュールに電流を伝えるため、導電トレース１２６は太い「バス」を避けて「フィンガー」を備えることが可能である。これにより、バスによるシャドウイング量が減少すると共に、装置アレイ１００により見た目に美しい外観が提供される。
【００２９】
比較的厚く導電性が高い可撓性バルク導電体の下部電極１０４，１１４およびバックプレーン１０８より形成された基板Ｓ1，Ｓ2にデバイスモジュール１０１，１１１を製作し、透明導電層１０９、活性層１３０、下部電極１０４，１１４、および絶縁層１０６，１１６を貫通するように絶縁された電気接点１２０を形成すると、デバイスモジュール１０１，１１１が比較的大きくなる。従って、アレイ１００は、先行技術のアレイと比較して、より少数の直列相互接続を必要とする、より少数のデバイスモジュールより形成され得る。例えば、デバイスモジュール１０１，１１１は長さが約１ｃｍと約３０ｃｍの間で、幅が約１ｃｍと約３０ｃｍの間である。より小さなセル（例えば長さが１ｃｍ未満および／または幅が１ｃｍ未満）も希望に応じて形成可能である。
【００３０】
バックプレーン１０８，１１８が１つのデバイスモジュールからの次のデバイスモジュールに電流を伝えるため、トレース１２６のパタ−ンは、この目的で先行技術に使用されるような太いバスを備える必要はない。代わりに、トレース１２６のパタ−ンは、電流を接点１２０へ伝えるのに十分に導電性のある「フィンガー」を提供すればよい。バスがないので、活性層１０２，１１２のより大きな部分が露出され、これにより効率が上昇する。さらに、バスのないトレース１２６のパタ−ンは見た目にも美しい。
【００３１】
第１デバイスモジュール１０１のバックプレーン１０８と第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４との間の電気接触は、第２デバイスモジュールのバックプレーン１１８および絶縁層１１６を切除して下部電極１１４の一部を露出させることにより実行され得る。図１Ｂはとりわけバックプレーン１１８および絶縁層１１６を切除する１つの方法の例を示している。特に、絶縁層１１６のエッジには切欠１１７が形成されうる。複数の切欠１１７は同様に整列しているが、バックプレーン１１８の切欠１１９はわずかに大きくなっている。切欠１１７，１１９の配列は第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の一部を露出させる。
【００３２】
電気接触は、第１デバイスモジュール１０１のバックプレーン１０８と、第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の露出部分との間で、多くの異なる方法で形成され得る。例えば、図１Ａに示されるように、切欠１１７，１１９と整列するパターンで、薄い導電層１２８がキャリア基板１０３の一部の上に配置される。
【００３３】
薄い導電層１２８は、例えば導電性（充填）ポリマーまたは銀のインクである。導電層は非常に薄く、例えば厚さ約１μｍである。薄い導電層１２８の最小厚さを決定する一般的基準は、この層で放散される部分出力ｐ＝（Ｊ／Ｖ）ρ（Ｌo2／ｄ）が約１０-5であることである。式中、Ｊは電流密度、Ｖは電圧、Ｌoは薄い導電層１２８の長さ（ほぼ第１
デバイスモジュールと第２デバイスモジュールの間のギャップの幅に相当）であり、ρとｄはそれぞれ導電層１２８の抵抗および厚さである。多くの用途の数値の例では、（Ｊ／Ｖ）は約）０．０６のＡ／Ｖｃｍ2であり、Ｌo＝４００μｍ＝０．０４ｃｍの場合、ｐは約１０-4（ρ／ｄ）に等しい。したがって、抵抗ρが約１０-5Ωｃｍ（これは良好なバル
ク導電体よりも約１０倍少ない）であってもｄは厚さ約１μｍ（１０-4ｃｍ）である。したがって、ほとんどの妥当な厚さの比較的抵抗の高いポリマー導電体でも機能する。
【００３４】
薄い導電層１２８の一部を露出させたまま、バックプレーン１０８が薄い導電層１２８と電気接触するように、第１デバイスモジュール１０１はキャリア基板１０３に取り付けられる。その後、薄い導電層１２８の露出部分と、第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の露出部分との間で電気接触が形成される。例えば、導電材料１２９のバンプ（例えばより導電率の高い接着剤）が、下部電極１１４の露出部分と整列した薄い導電層１２８上の位置に配置される。第２デバイスモジュール１１１がキャリア基板に取り付けられる際、導電材料１２９のバンプは下部電極１１４の露出部分と接触する程度に十分に高い。薄い導電層１２８が第２デバイスモジュール１１１のバックプレーン１１８と望ましくない接触を行なう可能性が実質的にないように、切欠１１７，１１９の寸法が選択され得る。例えば、下部電極１１４のエッジは、約４００μｍのカットバックＣＢ1の量だ
け絶縁層１１６に対して切除され得る。バックプレーン１１８は、ＣＢ1より有意に大き
い量ＣＢ2dだけ絶縁層１１６に対して切除され得る。
【００３５】
デバイス層１０２，１１２は、好ましくは大規模で（例えばRoll-to-Roll処理システムシステムで）製造可能なタイプである。デバイス層１０２，１１２で使用可能なデバイス構造には多数の異なるタイプのものが存在する。例えば、一般性を失わないとして、図１Ａの挿入図はデバイス層１０２におけるＣＩＧＳ活性層１０７およびその関連層の構造を示す。例えば、活性層１０７は、ＩＢ群、ＩＩＩＡ群およびＶＩＡ群の元素を含む材料に基づく吸収材層１３０を備え得る。好ましくは、吸収材層１３０は、ＩＢ群として銅（Ｃｕ）と、ＩＩＡ群元素としてガリウム（Ｇａ）および／またはインジウム（Ｉｎ）および／またはアルミニウム、ならびにＶＩＡ群としてセレン（Ｓｅ）および／またはイオウ（Ｓ）を含んでいる。そのような材料（ＣＩＧＳ材料と称される場合もある）の例が、いずれも参照により本明細書に組み込まれるEberspacherらの２００１年７月31日発行の米国
特許第６，２６８，０１４号およびBulent Basolの２００４年１１月４日公開の米国出願公開第２００４−０２１９７３０号に記載されている。ウィンドウ層１３２は吸収材層１３０と透明導電層１０９の間の結合パートナーとして通常使用される。例えばウィンドウ層１３２は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）またはセレン亜鉛（ＺｎＳｅ）、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含む。これらの材料の層は、例えば化学浴蒸着または化学表面蒸着により、約５０ｎｍから約１００ｎｍの厚さに堆積される。下部電極１０４から金属の拡散を阻止するために、下部電極と異なる金属の接触層１３４が、下部電極１０４と吸収材層１３０の間に配置され得る。例えば、下部電極１０４がアルミニウムにより形成されている場合、接触層１３４はモリブデン層であり得る。
【００３６】
ＣＩＧＳ太陽電池を例として説明しているが、当業者には直列相互接続技術の実施形態がほとんどすべてのタイプの太陽電池構造に適用可能であることが理解されるであろう。そのような太陽電池の例には、アモルファスシリコンセル、Ｇｒａｅｔｚｅｌセル構造（サイズが数ナノメートルの二酸化チタン粒子から構成された透光性フィルムが、該フィルムの光収集に対する感受性を高めるために電荷移動染料によりコーティングされている）、有機材料により充填された孔を備えた無機多孔性鋳型を有するナノ構造化層（例えば参照により本明細書に組み込まれる米国出願公開第２００５−０１２１０６８号参照）、ポリマー／混合セル構造、有機染料および／またはＣ60分子および／または他の小分子、マイクロ結晶シリコンセル構造、ランダムに配置されたナノロッドおよび／または有機マトリックス中に分散された無機材料のテトラポッド、量子ドットセル、またはそれらの組み合わせが含まれるが、それらに限定されるわけではない。さらに、本明細書で説明する直列相互接続技術の実施形態は、太陽電池以外の光電子デバイスと共に使用することができる。
【００３７】
代わりに、光電子デバイス１０１，１１１は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような発光デバイスであってもよい。ＯＬＥＤの例には発光ポリマー（ＬＥＰ）デバイスが含まれる。そのような場合、活性層１０７は、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン：スルホン酸ポリスチレン（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の層を含み、これはウェブコーティングや同様な方法により下部電極１０４，１１４上に通常５０〜２００ｎｍの厚さで堆積され、その後水を除去するためにベークされる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはドイツ国レーバークーゼンのバイエル社（Bayer）から入手可能である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上には、例え
ばウェブコーティングにより、ポリフルオレン系ＬＥＰが約６０−７０ｎｍの厚さで配置され得る。適切なポリフルオレン系ＬＥＰはダウケミカルズ社（Dow Chemicals Company
）から入手可能である。
【００３８】
透明導電層１０９は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）であってよく、これはスパッタリング、蒸発、ＣＢＤ、電気めっき、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤおよびその他同種のものを含むがこれらに限定されない任意の種々の手段を使用して配置することができる、代わりに、透明導電層１０９は透明の導電性ポリマー層、例えばドープＰＥＤＯＴ（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン）の透明層を含んでもよく、これはスピンコーティング、ディップコーティング、またはスプレーコーティング、および同種のものを使用して配置することができる。ＰＳＳ：ＰＥＤＯＴはジエーテルにより架橋された複素環チオフェンに基づくドープされた導電性ポリマーである。ポリ（スルホン酸スチレン）（ＰＳＳ）でドープされたＰＥＤＯＴの水分散液はBaytron（登録商標）Pの商品名でマサチューセッツ州ニュートン市のH. C. Starckから入手可能である。Baytron（登録商標）はドイツ国レーバー
クーゼンのバイエル社（Bayer Aktiengesellshaft）の登録商標である。その導電性に加
えて、ＰＳＳ：ＰＥＤＯＴは平坦化層として使用することができ、これはデバイス性能を改善できる。ＰＥＤＯＴの使用における欠点は通常のコーティングが酸性の性質であることであり、これはＰＥＤＯＴが太陽電池中の他の材料を化学的に攻撃したり、反応したり、他の態様で品質を劣化させるソースとして機能する場合がある。ＰＥＤＯＴ中の酸性成分の除去は陰イオン交換法により行なわれ得る。非酸性ＰＥＤＯＴは市場で購入することができる。代わりに、同様の材料を、コロラド州ウィートリッジ市のＴＤＡ社の材料、例えばOligotron（登録商標）およびAedotron（登録商標）から購入することができる。
【００３９】
第１デバイスモジュール１０１と第２デバイスモジュール１１１の間のギャップは、硬化可能なポリマーエポキシ樹脂（例えばシリコーン）により充填され得る。環境への抵抗、例えば水や空気への露出に対する保護を与えるために、任意選択の封止材料層（図示しない）がアレイ１００をカバーしてよい。封止材料は、その下にある層を保護するために、ＵＶ光をさらに吸収してもよい。適切な封止材料の例には、ＴＨＶ（例えばDyneonのTHV220フッ素化ターポリマー、テトラフロオルエチレンのフッ素系熱可塑性ポリマー、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデン）などのフルオロポリマー、Tefzer（登録商標）（DuPont社）、Tefdel、エチレン酢酸ビニル、熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミド、プラスチックとガラスのナノ積層複合物（例えば参照により本明細書に組み込まれる本願出願人の同時継続のBrian SagerおよびMartin Roscheisenの発明の名称が「INORGANIC/ORGANIC HYBRID NANOLAMINATE BARRIER FILM」である米国出願公開第２００５−００９５４２２号に記載されているようなバリアフィルム）、およびこれらの組み合わせからなる１または複数の層を含む。
【００４０】
本発明の実施形態による相互接続デバイスを製作する、多くの異なる方法がある。例えば、図２はそのような方法の１つを例証する。この方法では、例えば図１Ａ−１Ｂに関して上述したように、デバイスは下部電極と透明導電層の間に活性層を備えた連続的なデバイスシート２０２の上で製作される。デバイスシート２０２には、図１Ａに示された接点１２０のような接点２０３でパターンが形成される。接点２０３は、上述したように導電
トレース（図示しない）により電気接続されてもよい。絶縁層２０４およびバックプレーン２０６も、連続シートとして製作される。図２に示された例では、絶縁層２０４は例えば、バックプレーン層２０６の同様な切欠２０７と整列する切欠２０５を形成するよう切除される。バックプレーン層２０６の切欠２０７は絶縁層２０４の切欠２０５よりも大きい。デバイスシート２０２、絶縁層２０４およびバックプレーン層２０６は一つに積層されて、デバイスシート２０２とバックプレーン２０６の間に絶縁層２０４を備えた積層体２０８を形成する。その後、積層体２０８は、切欠２０５，２０７と交差する点線に沿って２つ以上のデバイスモジュールＡ，Ｂに切断される。その後、導電性接着剤２１０（例えば導電性ポリマーまたは銀のインク）のパタ−ンがキャリア基板２１１に配置され、キャリア基板２１１にモジュールが接着される。導電性接着剤２１０のより大きな領域２１２がモジュールＡのバックプレーン２０６と電気接触する。導電性接着剤２１０のフィンガー２１４が、より大きな領域２１２から突出している。フィンガー２１４はモジュールＢの切欠２０５，２０７と整列する。フィンガー２１４の上に追加の導電性接着剤が配置され、切欠２０５，２０７を通じたモジュールＢの下部電極との電気接触を促進する。好ましくは、フィンガー２１４は、導電性接着剤２１０がモジュールＢのバックプレーン２０６と望ましくない電気接触を形成しないように、バックプレーン２０６の切欠２０７よりも狭い。
【００４１】
図２に示された実施形態では、デバイスシート、絶縁層およびバックプレーンは、個々のモジュールに切断される前に一つに積層された。別の実施形態では、これらの層がまず切断されてから、次に（例えば積層により）モジュールに組み立てられてもよい。例えば、図３に示されるように、第１および第２デバイスモジュールＡ’，Ｂ’は予め切断されたデバイス層３０２Ａ，３０２Ｂ、絶縁層３０４Ａ，３０４Ｂおよびバックプレーン３０６Ａ，３０６Ｂからそれぞれ積層されてもよい。各デバイス層３０２Ａ，３０２Ｂは、透明導電層と下部電極の間に活性層を備えている。少なくとも１つのデバイス層３０２Ａは、上述したタイプの電気接点３０３Ａ（および任意選択の導電トレース）を有する。
【００４２】
この例では、モジュールＢのバックプレーン層３０６Ｂは、絶縁層３０４Ｂがバックプレーン層３０６Ｂのエッジの上に突出するように、絶縁層３０４Ｂよりも短く切除される。同様に、絶縁層３０４Ｂは、デバイス層３０２Ｂよりも短く切除されるか、あるいはより詳しくはデバイス層３０２Ｂの下部電極よりも短く切除される。予め切除した層が一つに積層されてモジュールＡ’，Ｂ’を形成した後、モジュールがキャリア基板３０８に取り付けられ、モジュールＡ’のバックプレーン３０６ＡとモジュールＢ’のデバイス層３０２Ｂの下部電極との間に電気接続が形成される。図３に示された例では、高くした部分３１２を備えた導電性接着剤３１０により接続が形成され、高くした部分３１２は下部電極との接触を形成すると同時に、モジュールＢ’のバックプレーン３０６Ｂとの望ましくない接触を回避する。
【００４３】
図４Ａ−４Ｂは、導電性接着剤の使用を減らした図３に示した方法の変更態様を示す。第１および第２デバイスモジュールＡ”，Ｂ”が、予め切断されたデバイス層４０２Ａ，４０２Ｂ、絶縁層４０４Ａ，４０４Ｂおよびバックプレーン層４０６Ａ，４０６Ｂから組み立てられ、キャリア基板４０８に取り付けられる。図４Ｂに示されるように、デバイス層４０２Ａ、下部電極４０５Ａおよび絶縁層４０４Ａを貫通して電気接点４０３Ａが形成される。絶縁層４０４Ｂの前方エッジおよびモジュールＢ”のバックプレーン４０６Ｂが図３に関して上述したようにデバイス層４０２Ｂに対して切除される。しかしながら、通電を容易にするため、モジュールＡ”のバックプレーン４０６Ａの後方エッジはデバイス層４０２Ａおよび絶縁層４０４Ａの後方エッジを越えて延びる。その結果、モジュールＢ”のデバイス層４０２ＢはモジュールＡ”のバックプレーン４０６Ａとオーバラップする。バックプレーン４０６Ａの露出部分４０７Ａの導電性接着剤４１２の隆起部分は、図４Ｂに示されるように、デバイス層４０２Ｂの下部電極４０５Ｂの露出部分と電気接触を形
成する。
【００４４】
上述した方法の好ましい実施形態では、個々のモジュールが例えば上述したように製作され、次に収率を高めるためにソートされ得る。例えば、光電子効率、開回路電圧、短絡回路電流、充填比のような１または複数の性能特性に関して２つ以上のデバイスモジュールを試験することが可能である。性能特性の合格規準を満たすかまたは超えるデバイスモジュールは、アレイで使用され得るが、合格規準を満たさないデバイスモジュールは廃棄され得る。合格基準の例には、光電子効率または開回路電圧に対する閾値や許容範囲が含まれる。デバイスモジュールを個別にソートし、それらをアレイに形成することにより、デバイスのアレイをモノリシックに構成するよりも高い収率が得られる。
【００４５】
透明導電層とバックプレーンの間の電気接点１２０の議論では、バイアが形成され、絶縁材で覆われ、導電性材料で充填された。別の実施形態では、透明導電層とバックプレーンの接続は電気接触の一部として下部電極の一部を使用して達成されてもよい。図５Ａ−５Ｈは、それがどのように実現可能であるかの例を示している。詳細には、透明導電層５０２（例えばＡｌ：ＺｎＯ、ｉ：ＺｎＯ）、活性層５０４（例えばＣＩＧＳ）、下部電極５０６（例えば１００μｍ  Ａｌ）、絶縁層５０８（例えば５０μｍ  ＰＥＴ）およびバックプレーン５１０（例えば２５μｍ  Ａｌ）を備えた構造５００（図５Ａに図示）から開始される。好ましくはバックプレーン５１０は絶縁層５０８として絶縁性接着剤を使用して下部電極５０６に積層された薄いアルミニウムテープの形をしている。これは製造を非常に容易にし、材料コストを低減させる。
【００４６】
電気接続５１２は、図５Ｂに示されるような１または複数の位置で下部電極５０６とバックプレーンの５１０の間で形成され得る。例えば、レーザ溶接を例えば使用して、スポット溶接部が絶縁層５０８を貫通するように形成され得る。そのようなプロセスは一つのステップで電気接続を形成できるため魅力的である。代わりに、電気接続５１２は、バックプレーン５１０および絶縁層５０８を通って下部電極までブラインド孔をドリルで形成し、そのブラインド孔をハンダまたは導電性接着剤のような導電性材料で充填するプロセスにより形成することも可能である。
【００４７】
その後、図５Ｃに示されるように、電気接続５１２の周囲に閉ループ（例えば円形）にトレンチ５１４が形成される。閉ループトレンチ５１４は、透明導電層５０２、活性層５０４および下部電極５０６を通ってバックプレーン５１０まで切り抜いている。トレンチ５１４は、下部電極５０６、活性層５０４および透明導電層５０２の一部を、構造５００の残りの部分から分離する。レーザマシニング等の技術がトレンチ５１４を形成するために使用されてもよい。レーザ溶接がある１つのレーザ光線との電気接続５１２を形成し、第２レーザ光線がトレンチ５１４を形成する場合、２つのレーザ光線は互いに構造５００の反対側から予め整列され得る。２つのレーザが予め整列されていると、電気接続５１２およびトレンチ５１４が一回の工程で形成可能であり、そのため全体の処理速度が向上する。
【００４８】
分離トレンチを形成するプロセスにより、透明導電層５０２と下部電極５０６の間には電気短絡回路５１１，５１７が生じ得る。トレンチ５１４の外側壁５１３に形成された望ましくない短絡回路５１１を電気絶縁するために、図５Ｄに示されるように、透明導電層および活性層を貫通して下部電極５０６まで分離トレンチ５１６が形成される。分離トレンチ５１６は閉ループトレンチ５１４を包囲し、トレンチの外側壁５１３の短絡回路５１１を構造５００の残りの部分から電気絶縁する。レーザスクライビングプロセスにより分離トレンチ５１６が形成され得る。材料をより薄い厚みでスクライブすると、分離トレンチ５１６の形成に起因する望ましくない短絡回路が生じる可能性が低下する。
【００４９】
透明導電層５０２と下部電極５０６の間のすべての短絡回路が望ましくないとは限らない。トレンチ５１４の内側壁５１５に沿った電気的短絡５１７は、電気接続５１２に所望の電気的通路の一部を提供し得る。十分な量の望ましい短絡が存在する場合、電気接触は図５Ｅおよび５Ｆに示すように完了され得る。最初に、例えば図５Ｅに示されたような真ん中に孔がある「ドーナツ」のパターンで、閉ループトレンチ５１４および分離トレンチ５１６の中に絶縁材５１８が配置される。次に、図Ｆに示されたように、トレンチ５１４により包囲された分離部分と、分離部分とを含む構造５００の一部の上に、電気導電性フィンガー５２０が配置される。絶縁材５１８は、導電性フィンガー５２０を形成するのに適する程度に十分に平面な表面を提供するように配置され得る。その後、フィンガー５２０、分離部分内の透明導電層、トレンチ５１４の内壁の電気的短絡５１７、トレンチ５１４の内部の下部電極５０６の部分および電気接続５１２を介して、トレンチ５１４の外側の非分離部分の透明導電層５０２とバックプレーン５１０との間で電気接触が形成される。
【００５０】
代わりに、もし短絡５１７が十分な電気接点を提供しない場合には、ドリリングおよび充填プロセスがフィンガー５２０と下部電極５０６の分離部分との間の電気接点を提供してもよい。図５Ｇ−５Ｉに示された代替実施形態では、絶縁材料５１８’が図５Ｇに示されるように配置される場合、絶縁材５１８’が分離部分をカバーすることが可能である。分離部分をカバーする絶縁材５１８’は、図５Ｈに示されるように開口部５１９を介して下部電極５０６を露出させるように、透明導電層５０２および活性層５０４の対応部分と共に、レーザマシニングもしくはドリリングまたはパンチングのような機械的プロセスにより除去されてもよい。導電性材料５２０’は上述したように導電性フィンガーを形成する。図５Ｉに示されるように、導電性材料は開口部５１９を介して露出された下部電極５０６と接点を形成し、所望の電気接触を完成させる。
【００５１】
図５Ａ−５Ｉに関して上述された技術にはいくつかの変更態様があることに注意する。例えば、いくつかの実施形態では、閉ループトレンチが形成されて絶縁材料が充填された後で、電気接続５１２を形成することが望ましい。電気接触を形成する上述のプロセスにはいくつかの利点がある。プロセスの工程が単純化される。バックプレーンを完全に覆うことを心配せずに、絶縁層を容易に配置することが簡単である。このプロセスは、フィンガー５２０，５２０’を配置するための平坦な表面を可能にする。レーザ溶接により信頼性の高い電気接触を下部電極５０６とバックプレーン５１０の間に形成することができる。さらに、１００％の収率を損なうことなく電気短絡を分離することができる。
【００５２】
本発明の実施形態は、直列に接続している光電子デバイスの大規模アレイの、比較的低コストな製造を容易にする。バックプレーンと透明導電層がデバイスモジュールのそれらの層を貫通する接点を通じて接続された結果、シート抵抗が減少するため、大型装置が直列に接続され得る。導電トレースはシート抵抗をさらに減少させることが可能である。大型装置はより少ない接続で配列することができる。
【００５３】
例示の目的であるが、本明細書に記載した例は直列に接続されたわずか２つの光電子デバイスモジュールのみを示しているが、３つ以上のそのようなデバイスモジュールが本発明の実施形態に従ってそのように接続可能である。
【００５４】
本明細書で議論し引用した刊行物はもっぱら本願の出願日前の開示のために与えられたものである。本願発明が、先の発明によってそのような刊行物よりも前に予期できたものではないことを認めるものとして解釈されるべきではない。さらに、与えられた刊行物の日付は、それぞれに確認される必要がある実際の公表日とは異なっている場合がある。刊行物が引用されているものに関連する構造および／方法について開示および記載するために、本明細書で言及した刊行物はすべて参照により本明細書に組み込まれる。例えば２０
０５年１月２０日出願の米国特許出願出願番号第１１／０３９，０５３号および２００５年８月１６日出願の米国特許出願出願番号第１１／２０７，１５７号はすべての目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５５】
上記のものは本発明の好ましい実施形態を十分に説明したものであるが、種々の代替物、改変物および等価物を使用することが可能である。したがって、本発明の範囲は上記の説明に関して決定されるべきではなく、特許請求の範囲と、それらの等価物の全範囲とに関して決定されるべきである。好むか好まざるかに関わらない本明細書で説明したいかなる特徴も、好むか好まざるかに関わらない本明細書で説明した他の特徴と組み合わせることが可能である。数詞を限定しない名詞は、特段明示しない限り、単数と複数の両方を含む。請求項は、「〜のための手段」というフレーズを用いて請求項が明示的に記載されていない限り、ミーンズプラスファンクションの限定を含むものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】本発明の１実施形態による光電子デバイスのアレイの一部分の略縦断面図。
【図１Ｂ】図１Ａのアレイの略平面図。
【図１Ｃ】図１Ａ−１Ｂに示されたタイプの光電子デバイスに対する別のトレースパターンを示す略平面図。
【図１Ｄ】また別のトレースパターンを示す略平面図。
【図１Ｅ】また別のトレースパターンを示す略平面図。
【図２】本発明の１実施形態による光電子デバイスアレイの製作を示す略図のシーケンス。
【図３】本発明の代替実施形態による光電子デバイスアレイの製作を示す略組立分解図。
【図４Ａ】本発明の別の代替実施形態による光電子デバイスアレイの製作を示す略組立分解図。
【図４Ｂ】図４Ａのアレイの一部を示す略横断面図。
【図５Ａ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｂ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｃ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｄ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｅ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｆ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｇ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｈ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図５Ｉ】本発明の１実施形態による電気接点の形成を示す略断面図。
【図６Ａ】先行技術による太陽電池アレイの一部の略断面図。
【図６Ｂ】先行技術による代替太陽電池アレイの一部の略断面図。
【図１Ａ】
2008529281.tif 000003
【図１Ｂ】
2008529281.tif 000004
【図１Ｃ】
2008529281.tif 000005
【図１Ｄ】
2008529281.tif 000006
【図１Ｅ】
2008529281.tif 000007
【図２】
2008529281.tif 000008
【図３】
2008529281.tif 000009
【図４Ａ】
2008529281.tif 000010
【図４Ｂ】
2008529281.tif 000011
【図５Ａ】
2008529281.tif 000012
【図５Ｂ】
2008529281.tif 000013
【図５Ｃ】
2008529281.tif 000014
【図５Ｄ】
2008529281.tif 000015
【図５Ｅ】
2008529281.tif 000016
【図５Ｆ】
2008529281.tif 000017
【図５Ｇ】
2008529281.tif 000018
【図５Ｈ】
2008529281.tif 000019
【図５Ｉ】
2008529281.tif 000020
【図６Ａ】
2008529281.tif 000021
【図６Ｂ】
2008529281.tif 000022
【国際調査報告】
2008529281.tif 000023
2008529281.tif 000024