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WO2010034435A1 - Organisches photoelektrisches bauelement und ein verfahren zum herstellen eines organischen photoelektrischen bauelements - Google Patents

Organisches photoelektrisches bauelement und ein verfahren zum herstellen eines organischen photoelektrischen bauelements Download PDF

Info

Publication number
WO2010034435A1
WO2010034435A1 PCT/EP2009/006765 EP2009006765W WO2010034435A1 WO 2010034435 A1 WO2010034435 A1 WO 2010034435A1 EP 2009006765 W EP2009006765 W EP 2009006765W WO 2010034435 A1 WO2010034435 A1 WO 2010034435A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
organic photoelectric
contact
layer
substrate
photoelectric device
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/006765
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg AMELUNG
Christian Kirchhof
Jan Hesse
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Publication of WO2010034435A1 publication Critical patent/WO2010034435A1/de

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    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
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    • H10K39/10—Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells
    • H10K39/12—Electrical configurations of PV cells, e.g. series connections or parallel connections
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    • H10K59/86—Series electrical configurations of multiple OLEDs
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    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/18—Tiled displays

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an organic photoelectric device and a method of manufacturing an organic photoelectric device. Further embodiments relate to organic light-emitting diodes and solar cells and the production of large-area functional surfaces.
  • OLED organic light-emitting diodes
  • novel surface-light elements can be realized.
  • a flat luminous element (light element) with a light density which is moderate in comparison with a conventional light-emitting diode (LED) the OLED is ideally suited for producing flat, diffuse light sources. These light sources are predicted to have a similar development to that of the OLED based displays.
  • the OLED is a current-driven component, so that the luminous efficiency or the luminous intensity is proportional to the current flowing through.
  • An important point in the production of large-area lighting elements is therefore to ensure a homogeneous current density distribution over large areas. Otherwise, if the current density distribution is inhomogeneous, the large-area light-emitting element would not radiate homogeneously.
  • a transparent conductive oxide (TCO) or a transparent metal layer is used for the transparent contact.
  • the TCO often has only a low conductivity and the conductivity of the metal layer is also low due to its thin design, since the metal layer should be as transparent as possible and thus as thin as possible. On the other hand, this leads to the said restriction in terms of conductivity.
  • the low conductivity of these layers leads at the same time to a limitation of the maximum possible luminous area size.
  • Solar cells based on organic materials are almost identical in the structure of the OLED. However, due to the organic materials used, these structures enable conversion of optical radiation into electrical current. This current is also dissipated via contacts, in which case the transparent electrical contact, which the incident radiation passes through, limits or reduces the maximum usable component size.
  • metal reinforcements in the form of nets are introduced into the transparent layer.
  • These metal grids which are also called busbars, reduce the effective sheet resistance according to their occupation density and thus enable the realization of larger diode areas.
  • metal grids or metal grids due to the nontransparency of these metal grids or metal grids, the effective device area decreases. For this reason, metal grids up to about 25% of the ITO area can even be usefully used. A sensible improvement would be to increase the grid metal thickness, but this is not meaningful due to the structuring options and the layer thicknesses of the organic layers.
  • the edge or external contacts can be connected, for example via spring contacts or similar electrical contacts with a distributor plate. Since the total current for the anode and cathode (base electrode and top electrode) is supplied or discharged via these contacts, the contact is divided into at least two. In order to achieve a homogeneous light distribution in this configuration, a lateral wide Kunststofftechniks effet is used, which reduces the active light area.
  • the present invention seeks to provide an organic photoelectric device and a method for producing an organic photoelectric device, which is a simple series connection of elements in combination with a reduction of the non-active area (and thus a maximum fill factor).
  • the core idea of the present invention is that, in the case of an organic photoelectric component which has a substrate, a base electrode, an organic layer arrangement and a cover electrode, one of the electrodes (base electrode or cover electrode) is guided by a conductive connection to the back side of the substrate.
  • the conductive connection may be a contact layer formed along a sidewall of the substrate such that a contact region is formed on the opposite side of the substrate from the electrodes.
  • the base electrode can, for example, on a first surface and the contact region may be formed on a second surface of the substrate.
  • both electrodes round and cover electrodes
  • both electrodes can be contacted by one contact layer in each case, so that two connections to two contact areas on the second surface are produced.
  • Organic photo-electric components include, for example, an OLED or an OLED structure as well as an organic solar cell.
  • ITO indium tin oxide
  • an organic layer or an organic layer arrangement which may in some cases have up to seven sub-layers with complementary doped layers, is then applied to the transparent ITO layer.
  • a metallic cathode (cover electrode) is formed. Since the ITO layer is contacted only at the edge of the luminous element, as stated, the high-resistance resistance of the ITO layer leads to an inhomogeneity of the power supply for large-area lighting or solar elements. This procedure limits the maximum size of a uniformly illuminated OLED to approx. 5O x 50 mm 2 .
  • a variant of this structure consists in that, when using a non-transparent substrate, a transparent cover electrode (thin metal or, for example, ITO) can be used in order to achieve a coupling out or coupling in of the light via the top electrode.
  • a transparent cover electrode thin metal or, for example, ITO
  • the substrate is formed, for example, as a glass and the base electrode as a transparent electrode layer having, for example, the ITO.
  • Exemplary embodiments also include a method for producing an organic photoelectric device, wherein the substrate is first provided in which the base electrode, the cover electrode and the organic layer arrangement are arranged such that the organic layer arrangement is formed between the base electrode and the cover electrode. Furthermore, it is optionally possible to form a protective layer which, for example, represents an encapsulation, so that, in particular, the organic layer arrangement is completely protected by an environment, for example. The contacts of the base and cover electrodes are arranged outside the protective layer, wherein plated-through holes through the protective layer make an electrical connection to the cover and base electrode.
  • the substrate is, for example, structured such that the contact of the base electrode and further contact of the cover electrode are formed on a lateral edge of the first surface of the substrate, so that the contact layer via the lateral edge of the substrate, an electrical connection from the contact of the base electrode or the other Contact the cover electrode to the opposite side of the substrate (second surface).
  • the contact layer may extend at least partially along the opposite side surface (second surface) of the substrate or at least project beyond this by a certain amount.
  • the organic photoelectric component may, for example, form an organic light-emitting diode or an organic solar cell, wherein the component may be formed in a plan view of the layer stack, for example four-cornered or hexagonal or octagonal, so that a large-area light module is formed by a mosaic-shaped joining of several components ,
  • Embodiments also include a light emitting module having a plurality of organic photoelectric devices arranged in a juxtaposed manner, that results in a homogeneous luminous surface.
  • a light emitting module having a plurality of organic photoelectric devices arranged in a juxtaposed manner, that results in a homogeneous luminous surface.
  • these can be connected, for example, in series or in parallel, so that the power supply or the current density distribution can be designed homogeneously over the luminous area.
  • the organic photoelectric components are arranged offset from one another perpendicular to the lateral extent, so that at least the lateral contact areas partially overlap. This alternately connects a contact region on the second substrate surface to a contact region on the first substrate surface, resulting in a serial interconnection of organic photoelectric components.
  • diodes are thus structured with an organic layer system and arranged on a substrate, wherein the diodes are protected against environmental influences by means of encapsulation (protective layer).
  • the contacts for the anode and for the cathode are at two
  • Pages (edges) of the device or panel arranged.
  • a flexible metal contact which may for example comprise a metal band
  • one of the contacts eg the cathode in one element
  • the interconnection of the elements takes place perpendicularly to the lateral extent offset by the contacting of the cathode from the first element with the anode of the second element.
  • the cathode of the second element is connected in a staggered manner to the anode of the third element.
  • the staggered joining of the elements reduces the visible contact area by up to 50%.
  • the thickness of the entire panel is limited to twice the element thickness, which is acceptable in practice.
  • the necessary edge surface of the elements is minimized by a skillful Verschaltungs- technology, which allows both the production of large-scale luminous surfaces with a high degree of filling and the series connection of the elements.
  • the integrated series contact thus enables both large-format OLED lighting elements and large-format organic solar cells, which can be expanded flexibly.
  • embodiments make it possible to increase the active device area in combination with the series connection of the elements.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic photoelectric device according to embodiments of the present invention.
  • Fig. 2a are plan views of organic photoelectric devices and 2b elements as shown in Fig. 1;
  • FIG. 3 shows an integrated series contact of three organic photoelectric components
  • 4a shows plan views of two planar arranged and 4b modules with a plurality of organic photoelectric devices.
  • Fig. 1 shows a cross-sectional view through an organic photoelectric device with a flat or lateral extent, wherein the cross-sectional view is shown perpendicular to the lateral extent.
  • the organic photoelectric device 100 includes a substrate 110 having a first surface 111 and a second surface 112 connected by a side wall 114.
  • a base electrode 122 is formed on the first surface 111 and an organic layer arrangement 126 is formed on the base electrode 122 and subsequently a cover electrode 124, so that the organic layer arrangement 126 is arranged between the cover electrode 124 and the base electrode 122 and these layers form a Layer stack 120 form.
  • This layer stack simultaneously defines the optically active region.
  • the layer stack 120 is protected by a protective layer 130, so that the protective layer 130 protects the layer stack 120 both from the side opposite the substrate 110 and on both sides.
  • a protective layer 130 protects the layer stack 120 both from the side opposite the substrate 110 and on both sides.
  • an interior of the protective layer 130 and the substrate 110 may be protected from the environment.
  • the protective layer may in this case be e.g. through a glass lid or thin film system, e.g. made of nitride / oxide or polymeric layers.
  • the organic photoelectric component 100 has a base electrode contact 123 and a cover electrode contact 125, wherein the base electrode contact 123 is electrically connected to the base electrode 122 and the cover electrode contact 125 is electrically connected to the cover electrode 124 (these contacts being plated through the protective layer 130) include).
  • the substrate 110 is bounded laterally by the side wall 114 and a side wall 114 'lying opposite thereto, wherein the cover electrode contact 125 is formed in an edge region to the side wall 114 and the base electrode contact 123 is formed in an edge region of the opposite side wall 114'.
  • the organic photoelectric device 100 as shown in FIG.
  • a contact layer 150 that contacts the cover electrode contact 125 on the first surface 111 and is formed along the sidewall 114 such that a contact region 155 on the second surface 112 of the substrate 110 is provided.
  • the contact layer 150 projects beyond the second surface 112 with an overhang L.
  • the contact layer 150 is formed to extend over a region R along the second surface 112 such that the contact region 155 has a larger area, and thus a larger area safer contact allows.
  • a further contact layer can also be formed, which contacts the base electrode contact 123 on the opposite side 114 'and also establishes an electrical connection from the first surface 111 of the substrate to the second surface 112 of the substrate 110, so that the base electrode contact 123 also via the second surface 112 of the substrate 110 can be contacted.
  • only the base electrode contact 123 can be contacted with a contact layer 150.
  • the base electrode contact 123 and the cover electrode contact 125 are formed laterally flush with the substrate 110, so that the substrate 110 defines the lateral extent of the organic photoelectric component 100.
  • FIG. 2a, 2b show plan views of two different lateral shapes for the organic photoelectric device 100, wherein in FIG. 2a the cutting plane 1-1 'is shown, with respect to which the cross-sectional view of FIG. 1 is shown.
  • FIG. 2 a shows a quadrangular (lateral) shape for the component 100, the plan view being from the side opposite the second surface 112 is shown.
  • the protective layer 130 is visible, which is disposed between a first contact layer 150a and a second contact layer 150b, wherein the first contact layer 150a is formed along the side wall 114 and the second contact layer 150b is formed along the opposite side wall 114 '.
  • FIG. 2b shows a further exemplary embodiment of a lateral form of the organic photoelectric component 100, which is configured hexagonal.
  • the first contact layer 150a On the side wall 114, the first contact layer 150a and on the opposite side wall 114 ', the second contact layer 150b is formed.
  • the first contact layer 150a may be connected to the top electrode contact 125 and the second contact layer 150b may be connected to the bottom electrode contact 123.
  • the protective layer 130 can be seen as the uppermost layer of the layer stack 120.
  • the hexagonal configuration of the organic photoelectric component 100 may, for example, be selected regularly such that a luminous surface is formed by a mosaic-shaped arrangement (see FIG. 4b) of various such components.
  • the configuration of the contact layer 150 may be chosen differently in further embodiments, so that they either extend over the entire side wall 114 or the opposite side wall 114 'or even extend only to partial areas or multiple partial areas.
  • the contact layer 150 is formed as a metal grid, which extends from the first surface 111 of the substrate 110 to the second
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a module having three organic photoelectric devices connected in series.
  • a first organic photoelectric component 100a ' is provided with a first contact layer 150a, which for example makes a contact with the base electrode 122.
  • a second organic photoelectric component 100b is provided with a second contact layer 150b, which produces, for example, a contact with the cover electrode 124.
  • the first organic photoelectric device 110a has a first substrate 110a, a first layer stack 120a and a first protective layer 130a.
  • the second organic photoelectric component 100b has a second substrate 110b, a second layer stack 120b and a second protective layer 130b.
  • the first and second photoelectric components 100a, 100b each have a contact layer 150a, 150b.
  • the further photoelectric component 200 likewise has a substrate 210, a layer stack 220 and a protective layer 230-but no contact layer 150.
  • the first and second organic photoelectric device 100a, 100b are arranged in the example shown in Fig. 3 embodiment, on both sides of the further organic photoelectric device 200, said further organic photoelectric device '200 has no contact layer 150.
  • the further photoelectric device 200 is disposed between the first and second organic photoelectric devices 100a, 100b such that the cover electrode contact 225 of the another organic photoelectric device 200 contacts the first contact layer 150a of the first organic photoelectric device 100a.
  • the base electrode contact 223 of the other organic photoelectric device 200 contacts the second contact layer 150b of the second organic photoelectric device 100b.
  • the resulting series connection between the first organic photoelectric device 100a, the further organic photo- Electrical component 200 and the second organic photoelectric device 100b can be contacted by means of the cover electrode contact 125a of the first organic photoelectric device on the one hand.
  • contacting may be performed on the base electrode contact 123b of the second organic photoelectric device 100b.
  • the series arrangement of three organic photoelectric devices shown in FIG. 3 can be continued. This can be done, for example, by the first organic photoelectric component 100a having a further contact layer 150 which contacts the cover electrode contact 125a and provides a contact region on the side of the substrate 110a opposite the cover electrode contact 125a. As a result, it is possible to insert an additional organic photoelectric component from above analogously to the further organic photoelectric component 200, which in turn contacts the further contact layer 150b. In an analogous manner, the series connection can also be continued along the second organic photoelectric component 100b, so that here too the second organic photoelectric component 100b has a further contact layer 150 which contacts the base electrode contact 123b and a contact region on the side opposite the base electrode contact 123b of the substrate 110b.
  • the edge contact region can thus be minimized, so that the optically active region except for the Edge regions Bl and B2 extends over the entire longitudinal extent.
  • the edge areas Bl and B2 form overlapping areas along which the components overlap.
  • the peripheral regions Bl and B2 are formed only half as large. This represents a significant advantage of embodiments, as this can significantly increase the optical active zone and the edge zone is visually hardly visible due to the halved size (the homogeneity is thereby significantly increased).
  • all the organic photoelectric components 100 each have a contact layer 150 and are arranged one above the other in a stepped arrangement, so that a lower lying organic photoelektr attis device 100 contacts the overlying organic photoelectric device on the one hand from below and the Overlying organic photoelectric device in turn, the following device also contacted from below.
  • FIGS. 4a, 4b again show plan views of the integrated series contact, as shown in FIG. 3 as a cross-sectional view.
  • 4a again shows an embodiment in which the organic photoelectric devices 100, 200 have a quadrangular shape (in the lateral direction), while the embodiment shown in FIG. 4b shows a hexagonal shape of the organic photoelectric devices 100, 200.
  • Fig. 4a a total of eight organic photoelectric devices are shown, which are arranged in two rows and connected in series with each other. In a first row, first, a first organic photoelectric device 100a and a second organic photoelectric device 100b are shown, between which a first further organic photoelectric device 200a is arranged and contacts the organic devices 100a, 100b on both sides, the overlapping region B1
  • Component 200b which laterally contacts the second organic photoelectric device 100b.
  • an analogous interconnection of components 100, 200 is shown, so that a third and fourth organic photoelectric component 100c, 10Od are arranged on both sides of a third further photoelectric component 200c.
  • a fourth further photoelastic component 20Od contacts the fourth organic photoelectric component 100d.
  • the first and second rows of the photoelectric components 100, 200 are arranged at a distance D from each other, wherein the distance D can be selected, for example, such that it is on the one hand as small as possible and on the other hand, however, ensures the electrical insulation of the electrical contacts. This can be achieved, for example, that optically the distance D is not visible, so that a homogeneously radiating luminous surface is formed.
  • the contact layers 150 as shown in FIG. 2a, do not extend to a corner region, and thus no electrical contacting between photoelectric components in the first and second rows is possible.
  • FIG. 4 b shows a further plan view of a series contact, as shown in FIG. 3, wherein 4b, a hexagonal configuration of the organic photoelectric devices 100, 200 is shown in the embodiment of FIG. 4b (see also FIG. 2b). Also in this embodiment, only two rows are shown, wherein in a first row, a first and second photoelectric device 100a, 100b are shown, which are arranged on both sides of a first further photoelectric device 200a, so that the edge region in a first overlapping area Bl and overlap a second overlap area B2.
  • further organic photoelectric components 100, 200 are shown, for example, having a third and fourth organic photoelectric device 100c, 10Od, which in turn a double further photoelectric device 200b are arranged. Similar to Fig. 4a, in the second row of Fig. 4b there is also shown a third further organic photoelectric device 200c laterally contacting the fourth organic photoelectric device 10Od.
  • Fig. 4b shows a possible cross-sectional line 3-3 ', along which, for example, the cross-sectional view of Fig. 3 is shown.
  • embodiments also include modules of organic photoelectric devices 100, 200 connected in series or in parallel to driver electronics.
  • a series circuit is shown in the first row of FIG. 4a.
  • a parallel circuit is possible for example between the components of the first row and the components of the second row in FIG. 4a (or FIG. 4b).
  • the driver electronics are not shown in the figures and may for example be arranged on the side facing away from the substrate of the layer stack 120.
  • the modules, such as those Sectionally shown in Fig. 4a and Fig. 4b can be continued both horizontally and vertically, so that this results in large-area and homogeneously emitted luminous surfaces.
  • embodiments of the present invention thus include an organic light-emitting diode or an organic solar cell and the production thereof, the organic photoelectric component comprising a substrate 110, a base electrode 122, an organic layer arrangement 126 and a cover electrode 124 and an encapsulation 130, which are further characterized in that one of the electrodes is guided by a conductive connection 150 to the rear side of the substrate 112 and with the front side contact of an electrode of another element
  • embodiments include organic photoelectric devices, wherein the conductive compound is performed or performed on the backside by means of a metal strip or metal mesh.
  • the components 100, 200 can also produce a module by a series arrangement of a plurality of elements 100, 200, as shown for example in FIGS. 4a, 4b.
  • the layers may exemplify the following dimensions.
  • the substrate used is, for example, glass with a layer thickness in an exemplary range between 0.5 mm and 2 mm.
  • the organic layer arrangement has, for example, up to seven sub-layers and may comprise a layer thickness in an exemplary range between 50 nm and 500 nm or from approximately 100 nm to 200 nm.
  • the cover electrode as a metallic cathode often has aluminum in a layer thickness in an exemplary range of 50 nm and 1000 nm or from about 100 nm to 500 nm.
  • the ITO layer for example, a sheet resistance of about 10 to 100 Have ohms / squared area.
  • the organic layer arrangement has complementary doped organic layers which form a pn junction.
  • the overhang L may for example be in a range between 0.5 .mu.m and 1 mm.

Landscapes

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Ein organisches photoelektrisches Bauelement (100) weist ein Substrat (110), eine Grundelektrode (122), eine Deckelektrode (124), eine organischen Schichtanordnung (126) und eine Kontaktschicht (150) auf. Das Substrat (110) weist eine erste Oberfläche (111) und eine zweite Oberfläche (112), die durch eine Seitenwand (114) verbunden sind, auf. Die Grundelektrode (122) ist auf der ersten Oberfläche (111) des Substrats (110) ausgebildet und die organische Schichtanordnung (126) ist zwischen der Deckelektrode (124) und der Grundelektrode (122) angeordnet. Die Kontaktschicht (150) kontaktiert die Grundelektrode (122) oder die Deckelektrode (124) elektrisch und ist entlang der Seitenwand (114) zumindest bis zur zweiten Oberfläche (112) ausgebildet, um einen Kontaktbereich (155) an der zweiten Hauptoberfläche (112) bereitzustellen.

Description

Organisches photoelektrisches Bauelement und ein
Verfahren zum Herstellen eines organischen photoelektrischen Bauelements
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein organisches photoelektrisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines organischen photoelektrischen Bauelements. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf organische Leuchtdioden und Solarzellen sowie die Herstellung von großflächigen Funktionsflächen.
Auf der Basis organischer Leuchtdioden (OLED; OLED = orga- nic light emitting diodes) können neuartige Flächenlicht- elemente verwirklicht werden. Als flächiger Leuchtkörper (Lichtelement) mit gegenüber einer herkömmlichen Licht emittierenden Diode (LED) moderater Leuchtdichte ist die OLED ideal geeignet für die Herstellung flächiger diffuser Leuchtquellen. Diesen Lichtquellen wird eine ähnliche Entwicklung vorhergesagt, wie der der OLED-basierenden Displays (Anzeigen) . Ferner wird es möglich werden, OLEDs aufgrund ihrer Dünnschichttechnologie als flexible Leucht- körper zu realisieren, die ganz neue Anwendungen in der Beleuchtung von Räumen gestatten.
Die OLED ist ein stromgetriebenes Bauelement, so dass die Lichtausbeute bzw. die Leuchtstärke proportional zu dem durchfließenden Strom ist. Ein wichtiger Punkt bei der Herstellung großflächiger Leuchtelemente ist deshalb eine homogene Stromdichteverteilung auf großen Flächen sicherzustellen. Andernfalls würde bei inhomogener Stromdichteverteilung das großflächige Leuchtelement nicht homogen strah- len. Da zumindest ein transparenter Kontakt bei der OLED vorhanden ist und der transparente Kontakt in der Regel eine geringe Leitfähigkeit aufweist, ist die Homogenität durch diesen transparenten Kontakt im Allgemeinen limi- tiert. Normalerweise wird für den transparenten Kontakt ein transparent leitfähiges Oxid (TCO) oder eine durchsichtige Metallschichten verwendet. Die TCO weist häufig nur eine geringe Leitfähigkeit auf und die Leitfähigkeit der Metall- schicht ist infolge ihrer dünnen Ausgestaltung ebenfalls nur gering, da die Metallschicht möglichst transparent sein soll und somit möglichst dünn ist. Dies führt anderseits zu der besagten Einschränkung hinsichtlich der Leitfähigkeit. Die geringe Leitfähigkeit dieser Schichten führt gleichzei- tig zu einer Limitierung der maximal möglichen Leuchtflächengröße.
Solarzellen auf Basis organischer Materialien sind im Aufbau der OLED fast gleich. Aufgrund der verwendeten organischen Materialien ermöglichen diese Strukturen aber eine Umwandlung optischer Strahlung in elektrischen Strom. Dieser Strom wird ebenfalls über Kontakte abgeleitet, wobei wiederum der transparente elektrische Kontakt, den die einfallende Strahlung passiert, die maximal nutzbare Bau- elementgröße limitiert bzw. vermindert.
Die Ausbeute bei der Herstellung solcher Elemente (OLED oder Solarzellen basierend auf organischen Materialien) vermindert sich quadratisch mit der Fläche des Bauelements. Aus diesem Grunde werden große Flächen durch eine Unterteilung in kleinere Elemente hergestellt. Zwischen diesen Elementen ermöglichen elektrische Verbindungen die Ansteuerung der einzelnen Elemente. Sowohl bei organischen Leuchtdiodenflächen als auch bei organischen Solarzellen ist ein hoher Füllgrad, der durch das Verhältnis zwischen aktiver Fläche zu Gesamtfläche gegeben ist, ein sehr wichtiges Kriterium für die Einsatzfähigkeit. Die erforderlichen seitlichen Kontakte verringern hierbei die aktive Fläche erheblich - insbesondere wegen der Unterteilung in kleinere Elemente, so dass die Seitenkontakte prozentual mehr Platz einnehmen. Weiterhin ist für beide Anwendungen eine Serien- verschaltung der Bauelemente ein wichtiges Mittel, um den Gesamtstrom zu minimieren oder andersherum für einen gegebenen Gesamtstrom die Fläche zu maximieren.
Um größere Abmaße der kleineren Elemente zu erreichen, werden beispielsweise Metallverstärkungen in Form von Netzen (Metallgrids) in die transparente Schicht eingebracht. Diese Metallgrids, die auch Busbars genannt werden, verringern den effektiven Schichtwiderstand entsprechend ihrer Belegungsdichte und ermöglichen somit die Realisie- rung größerer Diodenflächen.
Aufgrund der Nichttransparenz dieser Metallgrids oder Metallgitter verringert sich jedoch die effektive Bauelementfläche. Aus diesem Grunde sind Metallgrids bis ca. 25 % der ITO-Fläche überhaupt sinnvoll einsetzbar. Eine sinnvolle Verbesserung wäre die Erhöhung der Gridmetalldicke, was aber aufgrund der Strukturierungsmöglichkeiten und der Schichtdicken der organischen Schichten nicht sinnvoll ist.
Die Rand- oder Außenkontakte können beispielsweise über Federkontakte oder ähnlichen elektrischen Kontakten mit einer Verteilerplatte verbunden werden. Da über diese Kontakte der Gesamtstrom für die Anode und Kathode (Grundelektrode und Topelektrode) zugeführt bzw. abgeleitet wird, ist der Kontakt zumindestens zweigeteilt. Um bei dieser Konfiguration eine homogene Lichtverteilung zu erreichen, wird eine seitliche breite Kontaktierungsleitung verwendet, was die aktive Leuchtfläche verringert.
Durch eine Verwendung einer Serienverschaltung der Dioden oder Solarzellen kann eine Verringerung des Gesamtstroms und somit eine Vergrößerung der Leuchtfläche erreicht werden. In US 7,307,278, US 7,034,470 und US 6,693,296 werden Möglichkeiten einer solchen Verschaltung offenbart, wobei jedoch die offenbarte Verschaltung auf einem gemeinsamen Substrat realisiert ist. Eine derartige monolithische Verschaltung erhöht jedoch den Herstellungsaufwand der Elemente. In US 7,276,724 und US 7,122,398 werden weitere Möglichkeiten einer Verschaltung von ganzen Elementen dargestellt. Auch hier werden Modifikationen bei der Prozessführung der Elemente durchgeführt, die zu einer Erhöhung des Herstellungsaufwandes führen. In US 7,122,398 wird ferner zur Kontaktierung ein flexibles Metallband oder Metallgitter verwendet und die Kontaktierung erfolgt unterhalb der Verkapselung, was bei der Herstellung der Dioden/Solarzellen schwierig zu realisieren ist, da die Diode vor Sauerstoff und Wasser geschützt werden muss. Eine weitere konventionelle Realisierungsform beinhaltet auch die Kontaktierung der Vorderseite eines Elements zur Rückseite eines nächsten Elements. Hierzu wird aber ein Rückseitenkontakt benötigt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein organisches photoelektrisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines organischen photoelektrischen Bauelements zu schaffen, welches eine einfache Serienverschaltung von Elementen in einer Kombination mit einer Verringerung der nicht aktiven Fläche (und somit einem maximaler Füllfaktor) ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein organisches photoelektrisches Bauelement nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 16 gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei einem organischen photoelektrischen Bauelement, das ein Substrat, eine Grundelektrode, eine organische Schichtanordnung und eine Deckelektrode aufweist, eine der Elektroden (Grundelektrode oder Deckelektrode) durch eine leitende Verbindung auf die Rückseite des Substrats geführt wird. Die leitende Verbindung kann beispielsweise eine Kontaktschicht sein, die entlang einer Seitenwand des Substrats ausgebildet ist, so dass ein Kontaktbereich auf der den Elektroden gegenüberliegenden Seite des Substrats gebildet wird. Die Grundelektrode kann beispielsweise auf einer ersten Oberfläche und der Kontaktbereich auf einer zweiten Oberfläche des Substrat ausgebildet sein.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können beide Elektroden (Rund- und Deckelektroden) durch jeweils eine Kontaktschicht kontaktiert werden, so dass zwei Verbindungen zu zwei Kontaktbereichen auf der zweiten Oberfläche hergestellt werden.
Organische photo-elektrische Bauelemente umfassen beispielsweise eine OLED oder eine OLED-Struktur als auch eine organische Solarzelle. Ein Standardaufbau einer OLED oder Solarzelle weist als Grundelektrode beispielsweise eine transparente ITO-Schicht (ITO = Indium-Zinn-Oxid) auf. Auf die transparente ITO-Schicht wird dann beispielsweise eine organische Schicht oder einer organische Schichtanordnung, die teilweise bis zu sieben Sublagen mit komplementär dotierte Schichten aufweisen kann, aufgebracht. Abschließend wird eine metallische Kathode (Deckelektrode) ausge- bildet. Da die ITO-Schicht nur am Rand des Leuchtelements kontaktiert wird, führt bei großflächigen Leucht- oder Solarelementen wie gesagt der hochohmige Widerstand der ITO-Schicht zu einer Inhomogenität der Stromeinspeisung. Durch diese Vorgehensweise wird die maximale Größe einer gleichmäßig leuchtenden OLED auf ca. 5O x 50 mm2 limitiert.
Eine Variante dieses Aufbaus besteht darin, dass bei Nutzung eines nicht transparenten Substrats eine transparente Deckelektrode (dünnes Metall oder beispielsweise ITO) genutzt werden kann, um eine Auskopplung oder Einkopplung des Lichtes über die Topelektrode zu erreichen. Bei einer anderen Variante ist das Substrat beispielsweise als Glas ausgebildet und die Grundelektrode als transparente Elektrodenschicht, die beispielsweise das ITO aufweist.
Ausführungsbeispiele umfassen ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines organischen photoelektrischen Bauelements, wobei zunächst das Substrat bereitgestellt wird, auf welches die Grundelektrode, die Deckelektrode und die organische Schichtanordnung derart angeordnet werden, dass die organische Schichtanordnung zwischen der Grundelektrode und der Deckelektrode ausgebildet ist. Ferner kann optional eine Schutzschicht ausgebildet werden, die beispielsweise eine Verkapselung darstellt, so dass insbesondere die organische Schichtanordnung von einer Umgebung beispielsweise vollständig geschützt ist. Die Kontakte der Grund- und Deckelektrode sind dabei außerhalb der Schutzschicht angeordnet, wobei Durchkontaktierungen durch die Schutzschicht eine elektrische Verbindung zu der Deck- und Grundelektrode herstellen.
Das Substrat ist beispielsweise derart strukturiert, dass der Kontakt der Grundelektrode und weitere Kontakt der Deckelektrode an einem seitlichen Rand der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet sind, so dass die Kontaktschicht über den seitlichen Rand des Substrats eine elektrische Verbindung von dem Kontakt der Grundelektrode oder dem weiteren Kontakt der Deckelektrode zu der gegenüberliegenden Seite des Substrats (zweite Oberfläche) herstellt.
Optional kann die Kontaktschicht sich zumindest teilweise entlang der gegenüberliegenden Seitenfläche (zweiten Ober- fläche) des Substrats erstrecken oder diese zumindest um einen bestimmten Betrag überragen.
Das organische photoelektrische Bauelement kann beispielsweise eine organische Licht emittierende Diode oder eine organische Solarzelle bilden, wobei das Bauelement in einer Draufsicht auf den Schichtstapel beispielsweise viereckför- mig oder sechseckförmig oder achteckförmig ausgebildet sein kann, so dass durch ein mosaikförmiges Zusammenfügen mehrerer Bauelemente ein großflächiges Leuchtmodul entsteht.
Ausführungsbeispiele umfassen ebenfalls ein Leuchtmodul, welches eine Vielzahl von organischen photoelektrischen Bauelementen aufweist, die derart aneinandergeordnet sind, dass sich eine homogene Leuchtfläche ergibt. Bei der Anordnung der Vielzahl der organischen photoelektrischen Bauelemente können diese beispielsweise in Reihe oder auch parallel geschaltet werden, so dass die Stromzuführung oder die Stromdichteverteilung homogen über die Leuchtfläche gestaltet werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen werden die organischen photoelektrischen Bauelemente senkrecht zur lateralen Ausdehnung versetzt zueinander angeordnet, so dass sich zumindest die seitlichen Kontaktbereiche teilweise überlappen. Damit wird abwechselnd ein Kontaktbereich auf der zweiten Substratoberfläche mit einem Kontaktbereich auf der ersten Substratoberfläche verbunden und es ergibt sich eine serielle Verschaltung von organischen photoelektrischen Bauelementen .
Bei Ausführungsbeispielen werden somit Dioden mit einem organischen Schichtsystem strukturiert und auf einem Sub- strat angeordnet, wobei die Dioden mittels einer Verkapse- lung (Schutzschicht) vor Umwelteinflüssen geschützt werden.
Die Kontakte für die Anode und für die Kathode sind an zwei
Seiten (Ränder) des Bauelements oder Panels angeordnet. Durch einen flexiblen Metallkontakt, der beispielsweise ein Metallband aufweisen kann, wird einer der Kontakte (z. B. die Kathode bei einem Element) auf die Rückseite des Panels geführt. Die Verschaltung der Elemente (z. B. drei Elemente) erfolgt senkrecht zur lateralen Ausdehnung versetzt durch die Kontaktierung der Kathode aus dem ersten Element mit der Anode des zweiten Elements. In der Folge wird die Kathode des zweiten Elements versetzt mit der Anode des dritten Elements verbunden. Durch das versetzte Verbinden der Elemente wird die sichtbare Kontaktierungsflache auf bis zu 50 % verringert. Gleichzeitig bleibt die Dicke des Gesamtpanels auf das Doppelte der Elementdicke limitiert, was in der Praxis akzeptabel ist. Damit wird bei Ausführungsbeispielen die notwendige Randfläche der Elemente durch eine geschickte Verschaltungs- technik minimiert, was sowohl die Herstellung großflächiger Leuchtflächen mit hohem Füllgrad als auch die Serienver- Schaltung der Elemente ermöglicht. Die integrierte Reihen- kontaktierung ermöglicht somit sowohl großformatige OLED- Leuchtelemente als auch großformatige organische Solarzellen, die sich flexibel erweitern lassen. Ferner ermöglichen Ausführungsbeispiele eine Erhöhung der aktiven Bauelement- fläche in Kombination mit der Serienverschaltung der Elemente .
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch ein organisches photoelektrisches Bauelement gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2a Draufsichten auf organische photoelektrische Bau- und 2b elemente, wie sie in der Fig. 1 gezeigt sind;
Fig. 3 eine integrierte Reihenkontaktierung von drei organischen photoelektrischen Bauelementen; und
Fig. 4a Draufsichten auf zwei flächenförmig angeordnete und 4b Module mit einer Vielzahl von organischen photoelektrischen Bauelementen.
Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind und dass eine wieder- holte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein organisches photoelektrisches Bauelement mit einer flächigen oder lateralen Ausdehnung, wobei die Querschnittsansicht senkrecht zur lateralen Ausdehnung gezeigt ist. Das organische photoelektrische Bauelement 100 weist ein Substrat 110, das eine erste Oberfläche 111 und eine zweite Oberfläche 112, die durch eine Seitenwand 114 verbunden sind, auf. Auf der ersten Oberfläche 111 ist eine Grundelektrode 122 ausgebildet und auf der Grundelektrode 122 ist eine organische Schichtanordnung 126 und daran anschließend eine Deckelektrode 124 ausgebildet, so dass die organische Schichtanord- nung 126 zwischen der Deckelektrode 124 und der Grundelektrode 122 angeordnet ist und diese Schichten einen Schichtstapel 120 bilden. Dieser Schichtstapel definiert gleichzeitig den optisch aktiven Bereich.
Der Schichtstapel 120 wird durch eine Schutzschicht 130 geschützt, so dass die Schutzschicht 130 den Schichtstapel 120 sowohl von der dem Substrat 110 gegenüberliegenden Seite als auch auf beiden Seiten schützt. Somit kann beispielsweise ein Inneres der Schutzschicht 130 und des Substrats 110 von der Umgebung geschützt ist. Die Schutzschicht kann hierbei z.B. durch einen Glasdeckel oder ein Dünnschichtsystem, wie z.B. aus Nitrid/Oxid oder polymeren Schichten, realisiert werden.
Ferner weist das organische photoelektrische Bauelement 100 einen Grundelektrodenkontakt 123 und einen Deckelektrodenkontakt 125 auf, wobei der Grundelektrodenkontakt 123 mit der Grundelektrode 122 elektrisch verbunden ist und der Deckelektrodenkontakt 125 mit der Deckelektrode 124 elekt- risch verbunden ist (wobei diese Kontaktierungen eine Durchkontaktierung durch die Schutzschicht 130 umfassen) . Das Substrat 110 wird seitlich durch die Seitenwand 114 und eine dazu gegenüberliegende Seitenwand 114' seitlich begrenzt, wobei der Deckelektrodenkontakt 125 in einem Rand- bereich zu der Seitenwand 114 ausgebildet ist und der Grundelektrodenkontakt 123 in einem Randbereich der gegenüberliegenden Seitenwand 114' ausgebildet ist. Das organische photoelektrische Bauelement 100, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, weist ferner eine Kontaktschicht 150 auf, die den Deckelektrodenkontakt 125 auf der ersten Oberfläche 111 kontaktiert und entlang der Seitenwand 114 ausgebildet ist, so dass ein Kontaktbereich 155 auf der zweiten Oberfläche 112 des Substrats 110 bereitgestellt ist. Die Kontaktschicht 150 überragt beispielsweise die zweite Oberfläche 112 mit einem Überhang L. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist die Kontaktschicht 150 derart ausgebildet, dass sie sich über einem Bereich R entlang der zweiten Oberfläche 112 erstreckt, so dass der Kontaktbereich 155 eine größere Fläche aufweist und somit eine sicherere Kontaktierung ermöglicht.
Optional kann ferner eine weitere Kontaktschicht ausgebildet sein, die den Grundelektrodenkontakt 123 auf der gegenüberliegenden Seite 114' kontaktiert und ebenfalls eine elektrische Verbindung von der ersten Oberfläche 111 des Substrats zu der zweiten Oberfläche 112 des Substrats 110 herstellt, so dass ebenfalls der Grundelektrodenkontakt 123 über die zweite Oberfläche 112 des Substrats 110 kontak- tierbar wird. Alternativ kann auch lediglich der Grundelektrodenkontakt 123 mit einer Kontaktschicht 150 kontaktiert werden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist ferner der Grundelektrodenkontakt 123 und der Deckelektrodenkontakt 125 seitlich bündig mit dem Substrat 110 ausgebildet, so dass das Substrat 110 die laterale Ausdehnung des organischen photoelektrischen Bauelements 100 definiert.
Fig. 2a, 2b zeigen Draufsichten auf zwei verschiedene laterale Formen für das organische photoelektrische Bauelement 100, wobei in der Fig. 2a die Schnittebene 1-1' eingezeichnet ist, bezüglich derer die Querschnittsansicht der Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 2a zeigt dabei beispielsweise eine viereckige (laterale) Form für das Bauelement 100, wobei die Draufsicht von der der zweiten Oberfläche 112 gegenüberliegenden Seite aus dargestellt ist. Somit ist als oberste Schicht die Schutzschicht 130 sichtbar, die zwischen einer ersten Kontaktschicht 150a und einer zweiten Kontaktschicht 150b angeordnet ist, wobei die erste Kontaktschicht 150a entlang der Seitenwand 114 und die zweite Kontaktschicht 150b entlang der gegenüberliegenden Seitenwand 114' ausgebildet ist.
Die Fig. 2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine laterale Form des organischen photoelektrischen Bauelements 100, welches sechseckförmig ausgestaltet ist. An der Seitenwand 114 ist die erste Kontaktschicht 150a und an der gegenüberliegenden Seitenwand 114' ist die zweite Kontaktschicht 150b ausgebildet. Die erste Kontaktschicht 150a kann beispielsweise mit dem Deckelektrodenkontakt 125 und die zweite Kontaktschicht 150b mit dem Grundelektrodenkontakt 123 verbunden sein. In dieser Draufsicht ist wiederum die Schutzschicht 130 als oberste Schicht des Schichtstapels 120 zu sehen. Die sechseckförmige Ausgestaltung des organischen photoelektrischen Bauelements 100 kann bei- spielsweise derart regelmäßig gewählt werden, dass durch ein mosaikförmiges Anordnen (siehe Fig. 4b) verschiedener solcher Bauelemente eine Leuchtfläche entsteht.
Die Ausgestaltung der Kontaktschicht 150 kann bei weiteren Ausführungsbeispielen anders gewählt sein, so dass sie entweder sich über die gesamte Seitenwand 114 oder die gegenüberliegende Seitenwand 114' erstrecken oder aber auch nur auf Teilbereiche oder mehrere Teilbereiche erstrecken.
Es ist ebenfalls möglich, dass die Kontaktschicht 150 als ein Metallgitter ausgebildet ist, welches sich von der ersten Oberfläche 111 des Substrats 110 zu der zweiten
Oberfläche 112 des Substrats 110 erstreckt.
Die Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht von einem Modul, welches drei organische photoelektrische Bauelemente aufweist, die in Reihe geschaltet sind. Dabei ist ein erstes organisches photoelektrisches Bauelement 100a ' mit einer ersten Kontaktschicht 150a versehen, welches beispielsweise eine Kontaktierung zur Grundelektrode 122 herstellt. Ferner ist ein zweites organisches photoelektrisches Bauelement 100b gemäß Ausführungsbeispielen mit einer zweiten Kontaktschicht 150b versehen, welches beispielsweise eine Kontak- tierung zur Deckelektrode 124 herstellt.
Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste organische photoelektrische Bauelement 110a ein erstes Substrat 110a, einen ersten Schichtstapel 120a und eine erste Schutzschicht 130a auf. Analog weist das zweite organische photoelektrische Bauelement 100b ein zweites Substrat 110b, einen zweiten Schichtstapel 120b und eine zweite Schutzschicht 130b auf. Gemäß Ausführungsbeispielen weist das erste und zweite photoelektrische Bauelement 100a, 100b jeweils eine Kontaktschicht 150a, 150b auf. Das weitere photoelektrische Bauelement 200 weist ebenfalls ein Substrat 210, einen Schichtstapel 220 und eine Schutzschicht 230 auf - allerdings keine Kontaktschicht 150.
Das erste und zweite organische photoelektrische Bauelement 100a, 100b sind bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beidseitig des weiteren organischen photoelektrischen Bauelements 200 angeordnet, wobei das weitere organische photoelektrische Bauelement ' 200 keine Kontaktschicht 150 aufweist. Das weitere photoelektrische Bauelement 200 ist derart zwischen dem ersten und zweiten organischen photoelektrischen Bauelement 100a, 100b angeordnet ist, dass der Deckelektrodenkontakt 225 des weiteren organischen photoelektrischen Bauelements 200 die erste Kontaktschicht 150a des ersten organischen photoelektrischen Bauelements 100a kontaktiert.
Ferner kontaktiert der Grundelektrodenkontakt 223 des weiteren organischen photoelektrischen Bauelements 200 die zweite Kontaktschicht 150b des zweiten organischen photoelektrischen Bauelements 100b. Die dadurch entstandene Reihenschaltung zwischen dem ersten organischen photoelektrischen Bauelement 100a, dem weiteren organischen photo- elektrischen Bauelement 200 und dem zweiten organischen photoelektrischen Bauelements 100b kann mittels dem Deckelektrodenkontakt 125a des ersten organischen photoelektrischen Bauelements einerseits kontaktiert werden. Anderer- seits kann eine Kontaktierung an dem Grundelektrodenkontakt 123b des zweiten organischen photoelektrischen Bauelements 100b erfolgen.
Optional kann die in der Fig. 3 gezeigte Reihenanordnung von drei organischen photoelektrischen Bauelementen fortgesetzt werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das erste organische photoelektrische Bauelement 100a eine weitere Kontaktschicht 150 aufweist, die den Deckelektrodenkontakt 125a kontaktiert und einen Kontaktbereich auf der dem Deckelektrodenkontakt 125a gegenüberliegenden Seite des Substrats 110a bereitstellt. Dadurch ist es möglich, analog zu dem weiteren organischen photoelektrischen Bauelement 200 ein zusätzliches organisches photoelektrisches Bauelement von oben einzusetzen, welches wiederum die weitere Kontaktschicht 150b kontaktiert. In analoger Weise kann die Reihenschaltung auch entlang des zweiten organischen photoelektrischen Bauelements 100b fortgesetzt werden, so dass auch hier das zweite organische photoelektrische Bauelement 100b eine weitere Kontakt- schicht 150 aufweist, die den Grundelektrodenkontakt 123b kontaktiert und einen Kontaktbereich auf der dem Grundelektrodenkontakt 123b gegenüberliegenden Seite des Substrats 110b bereitstellt.
Somit ergibt sich eine Reihenschaltung von einer Vielzahl von photoelektrischen Bauelementen, die abwechselnd oben und unten angeordnet sind. Diese wechselseitige Anordnung erfolgt senkrecht zur lateralen Ausdehnung oder parallel zu einer Flächennormalen der optisch aktiven Bereiche wie sie in der der Fig. 2 dargestellt sind. Bei der erfindungsgemäßen Verschaltung, wie sie beispielsweise in der Fig. 3 zu sehen ist, lässt sich damit der Randkontaktbereich minimieren, so dass sich der optisch aktive Bereich bis auf die Randbereiche Bl und B2 über die gesamte Längsausdehnung erstreckt. Die Randbereiche Bl und B2 bilden Überlappungsbereiche, entlang derer sich die Bauelemente überlappen. Im Vergleich zu einer Reihenverschaltung, bei dem das photo- elektrische Bauelement 200 neben dem ersten und zweiten organischen photoelektrischen Bauelement 100a, 100b angeordnet werden würde, sind die Randbereiche Bl und B2 nur halb so groß ausgebildet. Das stellt einen wesentlichen Vorteil von Ausführungsbeispielen dar, da dadurch die optische aktive Zone deutlich vergrößert werden kann und die Randzone aufgrund der halbierten Größe optisch kaum sichtbar ist (die Homogenität wird dadurch deutlich erhöht) .
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist es ebenfalls möglich, dass sämtliche organische photoelektrische Bauelemente 100 jeweils eine Kontaktschicht 150 aufweisen und in einer stufenförmigen Anordnung übereinander angeordnet werden, so dass ein unten liegendes organisches photoelekt- risches Bauelement 100 das darüberliegende organische photoelektrische Bauelement einerseits von unten kontaktiert und das darüberliegende organische photoelektrische Bauelement seinerseits das folgende Bauelement ebenfalls von unten kontaktiert. Durch die so erhaltene treppen- oder stufenförmige Ausgestaltung ist es möglich, eine Hauptabstrahlrichtung durch ein Kippen oder Neigen der treppenför- migen Ausgestaltung so zu wählen, dass sie nicht senkrecht nach oben, sondern zu einer Seite gekippt ist.
Die Fig. 4a, 4b zeigen wiederum Draufsichten auf die integrierte Reihenkontaktierung, wie sie in der Fig. 3 als Querschnittsansicht gezeigt ist. Die Fig. 4a zeigt wiederum ein Ausführungsbeispiel, bei dem die organischen photoelektrischen Bauelemente 100, 200 eine viereckige Form (in lateraler Richtung) aufweisen, währenddessen das in der Fig. 4b gezeigte Ausführungsbeispiel eine sechseckige Form der organischen photoelektrischen Bauelemente 100, 200 zeigt. In der Fig. 4a sind insgesamt acht organische photoelektrische Bauelemente gezeigt, die sich in zwei Reihen anordnen und seriell miteinander verschaltet sind. In einer ersten Reihe ist zunächst ein erstes organisches photoelektrisches Bauelement 100a und ein zweites organisches photoelektrisches Bauelement 100b gezeigt, zwischen denen ein erstes weitere organisches photoelektrisches Bauelement 200a angeordnet ist und beidseitig die organischen Bauelemente 100a, 100b kontaktiert, wobei der Überlappungsbereich Bl
(siehe Fig. 3) ebenfalls eingezeichnet ist. Ferner ist in der ersten Reihe ein zweites weitere photoelektrisches
Bauelement 200b gezeigt, welches das zweite organische photoelektrische Bauelement 100b seitlich kontaktiert. In einer zweiten Reihe ist eine analoge Verschaltung von Bauelementen 100, 200 gezeigt, so dass ein drittes und viertes organisches photoelektrisches Bauelement 100c, 10Od beidseitig einem dritten weiteren photoelektrischen Bauelement 200c angeordnet sind. Ein viertes weiteres photoelekt- risches Bauelement 20Od kontaktiert das vierte organische photoelektrische Bauelement 100d.
Die erste und zweite Reihe der photoelektrischen Bauelemente 100, 200 sind in einem Abstand D zueinander angeordnet, wobei der Abstand D beispielsweise derart gewählt werden kann, dass er einerseits möglichst klein ist und andererseits jedoch die elektrische Isolierung der elektrischen Kontakte sicherstellt. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass optisch der Abstand D nicht sichtbar ist, so dass eine homogen strahlende Leuchtfläche entsteht. Dazu kann es ferner sinnvoll sein, dass die Kontaktschichten 150, wie sie in der Fig. 2a gezeigt sind, sich nicht bis zu einem Eckbereich erstrecken, und somit keine elektrische Kontaktierung zwischen photoelektrischen Bauelementen in der ersten und zweiten Reihe möglich ist.
Die Fig. 4b zeigt eine weitere Draufsicht auf eine Reihen- kontaktierung, wie sie in der Fig. 3 gezeigt ist, wobei bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4b eine sechseckförmige Ausgestaltung der organischen photoelektrischen Bauelemente 100, 200 gezeigt ist (siehe auch Fig. 2b) . Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei Reihen gezeigt, wobei in einer ersten Reihe ein erstes und zweites photoelektrisches Bauelement 100a, 100b gezeigt sind, die beidseitig von einem ersten weiteren photoelektrische Bauelement 200a angeordnet sind, so dass sich die Randbereich in einem ersten Überlappungsbereich Bl und einem zweiten Überlappungsbereich B2 überlappen.
In einer zweiten Reihe, die sich ebenfalls in einem Abstand D zu der ersten Reihe befindet, sind weitere organische photoelektrische Bauelemente 100, 200 gezeigt, die bei- spielsweise ein drittes und viertes organisches photoelektrisches Bauelement 100c, 10Od aufweisen, die ihrerseits wiederum beidseitig einem zweiten weiteren photoelektrischen Bauelement 200b angeordnet sind. Ähnlich wie in der Fig. 4a sind in der zweiten Reihe der Fig. 4b ebenfalls ein drittes weiteres organisches photoelektrisches Bauelement 200c gezeigt, welches das vierte organische photoelektrische Bauelement 10Od seitlich kontaktiert.
Ferner zeigt die Fig. 4b eine mögliche Querschnittslinie 3- 3' , entlang welcher beispielsweise die Querschnittsansicht der Fig. 3 gezeigt ist.
Somit umfassen Ausführungsbeispiele ebenfalls Module von organischen photoelektrischen Bauelementen 100, 200, die in Serie oder parallel an eine Treiberelektronik angeschlossen sind. Beispielsweise ist in der ersten Reihe der Fig. 4a eine Serienschaltung gezeigt. Eine parallele Schaltung ist beispielsweise zwischen den Bauelementen der ersten Reihe und den Bauelementen der zweiten Reihe in der Fig. 4a (oder der Fig. 4b) möglich. Die Treiberelektronik ist in den Figuren nicht gezeigt und kann beispielsweise auf der dem Substrat abgewandten Seite des Schichtstapels 120 angeordnet sein. Die Module, so wie sie beispielsweise aus- schnittsweise in der Fig. 4a und der Fig. 4b gezeigt sind, können sowohl horizontal als auch vertikal fortgesetzt werden, so dass sich dadurch großflächige und homogen ausgestrahlte Leuchtflächen ergeben.
Zusammenfassend umfassen somit Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine organische Leuchtdiode oder eine organische Solarzelle sowie deren Herstellung, wobei das organische photoelektrische Bauelement ein Substrat 110, eine Grundelektrode 122, eine organische Schichtanordnung 126 und eine Deckelektrode 124 sowie eine Verkapselung 130 aufweisen, die ferner dadurch gekennzeichnet sind, dass eine der Elektroden durch eine leitende Verbindung 150 auf die Rückseite des Substrats 112 geführt wird und mit dem Vorderseitenkontakt einer Elektrode eines anderen Elements
(in dem Bereich B) verbunden wird. Hierbei werden die
Elemente in einer Dimension versetzt angeordnet (vertikale
Richtung in der Fig. 3) und als Serie verschaltet. Ferner umfassen Ausführungsbeispiele organische photoelektrische Bauelemente, wobei die leitende Verbindung auf der Rückseite mittels eines Metallbands oder Metallgitters ausgeführt oder durchgeführt wird. Schließlich können die Bauelemente 100, 200 ebenfalls durch eine Reiheanordnung mehrerer Elemente 100, 200 ein Modul erzeugen, wie es beispielsweise in der Fig. 4a, 4b gezeigt ist.
Bei Ausführungsbeispielen können die Schichten die folgenden Dimensionierungen beispielhaft aufweisen. Als Substrat dient beispielsweise Glas mit einer Schichtdicke in einem beispielhaften Bereich zwischen 0,5 mm und 2 mm. Die organische Schichtanordnung weist beispielsweise bis zu sieben Sublagen auf und kann eine Schichtdicke in einem beispielhaften Bereich zwischen 50 nm und 500 nm oder von ca. 100 nm bis 200 nm umfassen. Die Deckelektrode als metallische Kathode weist häufig Aluminium in einer Schichtdicke in einem beispielhaften Bereich von 50 nm und 1000 nm oder von ca. 100 nm bis 500 nm auf. Die ITO-Schicht kann beispielsweise einem Flächenwiderstand von ca. 10 bis 100 Ohm/Quadratfläche aufweisen. Außerdem weist die organische Schichtanordnung komplementär dotierte organische Schichten, die einen pn-Übergang bilden, auf. Der Überhang L kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,5 μm und 1 mm liegen.

Claims

Patentansprüche
1. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) mit:
einem Substrat (110), das eine erste Oberfläche (111) und eine zweite Oberfläche (112), die durch eine Seitenwand (114) verbunden sind, aufweist;
einer Grundelektrode (122), die auf der ersten Ober- fläche (111) des Substrats (110) ausgebildet ist;
einer Deckelektrode (124);
einer organischen Schichtanordnung (126), die zwischen der Deckelektrode (124) und der Grundelektrode (122) angeordnet ist; und
einer Kontaktschicht (150), die die Grundelektrode (122) oder die Deckelektrode (124) elektrisch kontak- tiert und entlang der Seitenwand (114) zumindest bis zur zweiten Oberfläche (112) ausgebildet ist, um einen Kontaktbereich (155) an der zweiten Hauptoberfläche (112) bereitzustellen.
2. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, das ferner eine Schutzschicht (130) aufweist, so dass ein Schichtstapel (120) mit der Grundelektrode (122), der Deckelektrode (124) und der organischen Schichtanordnung (126) in einem Inneren der Schutzschicht (130) und des Substrats (110) von der Umgebung geschützt ist.
3. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach Anspruch 2, das ferner einen Grundelektrodenkontakt (123) und einen Deckelektrodenkontakt (125) aufweist, wobei der Grundelektrodenkontakt (123) außerhalb der Schutzschicht (130) angeordnet ist und eine elektrische Verbindung mit der Grundelektrode (122) innerhalb der Schutzschicht (130) aufweist und der Deckelektrodenkontakt (125) außerhalb der Schutzschicht (130) angeordnet ist und ebenfalls eine elektrische Verbindung zu der Deckelektrode (124) innerhalb der Schutzschicht (130) aufweist.
4. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktschicht (150) einen Überhang (L) über die zweite Oberfläche (112) bildet.
5. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktschicht (150) ausgebildet ist, um sich in einer Region (R) entlang der zweiten Oberfläche (112) des Substrats (110) zu erstrecken.
6. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kon- taktschicht (150) eine erste Kontaktschicht ist, die den Deckelektrodenkontakt (125) kontaktiert, und
bei dem das organische photoelektrische Bauelement (100) ferner eine zweite Kontaktschicht (150b) auf- weist, wobei die zweite Kontaktschicht (150b) den Grundelektrodenkontakt (123) kontaktiert,
wobei sich die erste Kontaktschicht (150a) entlang der
Seitenwand (114) zur zweiten Oberfläche (112) des Sub- strats (110) erstreckt und die zweite Kontaktschicht
(150b) sich entlang einer gegenüberliegenden Seitenwand (114') des Substrats (110) zur zweiten Oberfläche
(112) des Substrats (110) erstreckt.
7. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine viereck- förmige oder sechseckförmige flächige Ausgestaltung entlang der lateralen Richtungen des Substrats (110) aufweist .
8. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schichtstapel (120) ausgebildet ist, um eine Solarzelle oder eine organische Licht emittierende Diode zu bilden.
9. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (110) Glas aufweist.
10. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Grundelektrode (122) ein transparentes Material aufweist.
11. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kon- taktschicht (150) ein Metall aufweist.
12. Organisches photoelektrisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die organische Schichtanordnung (126) komplementär dotierte Schichten aufweist.
13. Leuchtmodul mit:
einer Vielzahl von organischen photoelektrischen Bauelementen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei das Leuchtmodul eine Leuchtfläche bildet und die Leuchtfläche durch mosaikförmig angeordnete organische photoelektrische Bauelementen (100) gebildet ist.
14. Leuchtmodul nach Anspruch 13, das ferner weiteres organisches photoelektrisches Bauelement (200) , das zwischen einem ersten und einem zweiten organischen photoelektrischen Bauelement (100a, 100b) elektrisch in Reihe geschaltet sind, aufweist und durch die Kontaktschichten (150) des ersten und zweiten organischen photoelektrischen Bauelements (100a, 100b) kontaktiert ist, wobei das weitere organische photoelektrische Bauelement (200) das erste und das zweite organische photoelektrische Bauelement (100a, 100b) in einem ersten und zweiten Überlappungsbereich (Bl, B2) überlappt.
15. Leuchtmodul nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei dem die Vielzahl der organischen photoelektrischen Bauelemente (100) stufenförmig in Reihe geschaltet sind.
16. Verfahren zur Herstellung eines organischen photoelektrischen Bauelements mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Substrats (110), das eine erste und zweite Oberfläche (111, 112) , die durch eine Sei- tenwand (114) verbunden sind, aufweist;
Bilden einer Grundelektrode (122) auf der ersten Oberfläche (111) des Substrats (110);
Bilden einer organischen Schichtanordnung (126) auf Grundelektrode (122);
Bilden einer Deckelektrode (124) auf die organische Schichtanordnung (126); und
Bilden einer Kontaktschicht (150) , die die Grundelektrode (122) oder die Deckelektrode (124) elektrisch kontaktiert und entlang der Seitenwand (114) ausgebildet wird und sich zumindest bis zur zweiten Oberfläche (112) erstreckt, um einen Kontaktbereich (155) an der zweiten Oberfläche (112) bereitzustellen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, das ein Bilden einer Schutzschicht (130) umfasst, wobei die Schutzschicht (130) die organische Schichtanordnung (126) seitlich schützt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem außerhalb der Schutzschicht (130) eine Grundelektrodenkontakt (123) und ein Deckelektrodenkontakt (125) seitlich bündig mit gegenüberliegenden Seitenwänden (114, 114') des Substrat (110) ausgebildet werden, wobei der der Grundelektrodenkontakt (123) eine elektrische Verbindung mit der Grundelektrode (122) und der Deckelektrodenkontakt (125) eine elektrische Verbindung mit der Deckelektrode (124) aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bist 18, bei das Bilden der Kontaktschicht (150) derart ausgeführt wird, dass sich die Kontaktschicht (150) in einer Region (R) entlang der zweiten Oberfläche (112) des Sub- strats (110) erstreckt.
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