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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kennzeichnung von Gegenständen,
welche auf einem Substrat mindestens eine Solarzelle mit mindestens
einer Lichteinfallseite, mindestens eine Antennenstruktur, sowie
mindestens eine auf der mindestens einen Lichteinfallseite angeordnete,
musterförmig ausgebildete Schicht aufweist. Die Erfindung
betrifft weiterhin eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auslesen
einer Information aus einer derartigen Einrichtung.
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Eine
Einrichtung der eingangs genannten Art bzw. ein so genanntes „Tag"
ist aus
WO 01/69517
A2 zur Kennzeichnung von Stückgut bekannt und
weist einen, auf einem Substrat angeordneten elektronischen Schaltkreis
zur Speicherung sowie zur Aus- und/oder Eingabe von Daten auf. Auf
dem Substrat ist dabei weiterhin eine Energiequelle zum Versorgen des
elektronischen Schaltkreises in Form einer Photovoltaik-Zelle bzw.
Solarzelle vorgesehen. Auf der Oberfläche der Einrichtung
ist weiterhin eine optisch auslesbare Information in Form eines
Barcodes aufgedruckt.
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Es
ist nun Aufgabe der Erfindung, eine vom Anwender in einfacher Weise
selbst mit einer Information zu individualisierende Einrichtung
bzw. ein zu individualisierendes Tag sowie eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Auslesen der Information aus einer derartigen Einrichtung
bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird für die Einrichtung zur Kennzeichnung von
Gegenständen, welche auf einem Substrat mindestens eine
Solarzelle mit mindestens einer Lichteinfallseite, mindestens eine
Antennenstruktur, sowie mindestens eine auf der mindestens einen
Lichteinfallseite angeordnete, musterförmig ausgebildete
Schicht aufweist, gelöst, indem die musterförmig
ausgebildete Schicht auf der mindestens einen Lichteinfallseite
auftreffende Strahlung zumindest teilweise absorbiert und/oder reflektiert und/oder
konvertiert und dass die mindestens eine musterförmig ausgebildete
Schicht senkrecht zur Ebene der musterförmig ausgebildeten
Schicht gesehen zumindest teilweise überlappend zu mindestens einem
photovoltaisch aktiven Bereich der mindestens einen Solarzelle angeordnet
ist.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung ist dazu geeignet,
vom Anwender selbst in einfacher Weise individualisiert zu werden.
Die Individualisierung erfolgt durch Auswahl einer bestimmten musterförmig ausgebildeten
Schicht im Hinblick auf Form, Muster, Flächenausdehnung,
Absorptionseigenschaften, Reflektionseigenschaften usw., und deren
Anordnung überlappend zur mindestens einen Solarzelle,
wobei der Überlappungsgrad ausgewählt werden kann.
Als Grundeinheit zur Bildung der erfindungsgemäßen Einrichtung
kann dabei ein in Massenproduktion mit der Solarzelle und der Antennenstruktur
versehenes Substrat eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung
ist besonders gut vor Nachahmung oder Manipulation geschützt.
Ein Speicherchip ist für die erfindungsgemäße
Einrichtung nicht erforderlich.
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Es
hat sich bewährt, wenn die Einrichtung entweder eine Solarzelle
oder mehrere Solarzellen aufweist, die miteinander verschaltet sind.
Unter Solarzellen werden hier Elemente mit einem photovoltaisch
aktiven Bereich verstanden, bei denen durch einen Lichteinfall auf
den photovoltaischen Bereich eine Änderung einer elektrischen
Größe, beispielsweise der Spannung oder des Stroms
bewirkt wird. Solche Elemente werden teilweise auch als Photozelle
bezeichnet. Unter Licht wird hierbei nicht nur Licht im Bereich
des für das menschliche Auge wahrnehmbaren Frequenzbereichs
verstanden, sondern auch Licht in den angrenzenden Spektralbereichen, beispielsweise
UV- oder IR-Strahlung.
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Die
Aufgabe wird für die Vorrichtung zum Auslesen einer Information
aus einer erfindungsgemäßen Einrichtung gelöst
durch:
- – mindestens eine Strahlungsquelle,
welche eine Strahlung auf einer Lichteinfallseite der mindestens
einen Solarzelle bereitstellt, wobei gegebenenfalls eine Position
der Strahlung senkrecht zur Ebene der musterförmig ausgebildeten
Schicht gesehen relativ zur mindestens einen musterförmig
ausgebildeten Schicht veränderbar ist;
- – mindestens eine Empfängereinheit zum Empfang
eines RF-Informationssignals (RF = radio frequency), welches von
der mindestens einen Antennenstruktur an die mindestens eine Empfängereinheit
gesendet wird, wobei das RF-Informationssignal auf einem, gegebenenfalls
durch mindestens eine elektrische Schaltung veränderten,
Ausgangssignal der mindestens einen Solarzelle während
einer Bestrahlung eines der musterförmig ausgebildeten
Schicht zugeordneten photovoltaisch aktiven Bereichs der mindestens einen
Solarzelle basiert, und
- – eine Auswerteeinheit zur Bestimmung der Information
aus dem von der mindestens einen Empfängereinheit empfangenen
RF-Informationssignal.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht
je ein gezieltes Auslesen der Information aus der Einrichtung. Wird
eine Einrichtung eingesetzt, die beispielsweise eine einzelne oder
mehrere in Reihe geschaltete Solarzellen aufweist, so wird insbesondere
eine Punkt- oder linienförmige Strahlungsquelle eingesetzt,
die zu jedem Zeitpunkt lediglich einen Bereich der Solarzelle bestrahlt.
Dabei wird die Strahlungsquelle insbesondere relativ zur mindestens
einen musterförmig ausgebildeten Schicht bewegt. Es erfolgt
ein Scannen bzw. Abtasten der musterförmig ausgebildeten
Schicht mittels der Strahlungsquelle, wobei die Strahlung abhängig
von der gewählten Art und Richtung der Bewegung der Strahlungsquelle
relativ zur musterförmig ausgebildeten Schicht und der Art
der musterförmig ausgebildeten Schicht und deren Anordnung
relativ zur Solarzelle bzw. den Solarzellen in einer vorgegebenen
zeitlichen Taktung zu einer Solarzelle bzw. deren photovoltaisch
aktiven Bereich gelangt, um dort Strom zu erzeugen und eine definierte
Abfolge an einzelnen elektrischen Signalen zu generieren, die sich
in der Signallänge und/oder der Abstände der Signale
zueinander und/oder der Signalstärke und/oder der Signalform
unterscheiden können.
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Wird
eine Einrichtung verwendet, die mehrere parallel geschaltete Solarzellen
aufweist, so kann ebenfalls eine relativ zur mindestens einen musterförmig ausgebildeten
Schicht bewegliche, insbesondere eine Punkt- oder linienförmige
Strahlung erzeugende Strahlungsquelle, wobei die Strahlung lediglich
auf einen Bereich der Solarzelle(n) auftrifft, oder aber eine zeitgesteuerte
Strahlungsquelle, deren Strahlung zu einem Zeitpunkt auf die komplette
Fläche der Einrichtung auftrifft, eingesetzt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass ein selektives Scannen, also ein Scannen
lediglich von Bereichen der musterförmig ausgebildeten
Schicht, möglich ist und dadurch die Abfolge an Signalen
direkt beeinflusst werden kann. Die Abfolge an elektrischen Signalen
wird an die mindestens eine Antennenstruktur übermittelt
und von dieser, unmittelbar oder in modifizierter Form, als RF-Informationssignal
abgestrahlt. Die verwendete Strahlungsquelle, beispielsweise in
Form eines Scanners, kann relativ weit entfernt von der erfindungsgemäßen
Einrichtung angeordnet sein. Dies ist beispielsweise beim Scannen von
mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung gekennzeichneten
Gegenständen in einem Hochregallager von Vorteil.
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Die
Aufgabe wird für das Verfahren zum Auslesen einer Information
aus einer erfindungsgemäßen Einrichtung mittels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst,
indem die Einrichtung vollflächig oder bereichsweise, insbesondere
punktuell oder linienförmig, mit einer Strahlung der Strahlungsquelle beaufschlagt
wird, die zumindest teilweise von der mindestens einen Solarzelle
in elektrische Energie umgewandelt wird, so dass von der mindestens
einen Solarzelle ein erstes Ausgangssignal bereitgestellt wird,
sofern die Strahlung in mindestens einen photovoltaisch aktiven
Bereich gelangt und weiterhin von der mindestens einen Solarzelle
mindestens ein zweites Ausgangssignal bereitgestellt wird, sofern die
Strahlung auf die mindestens eine musterförmig ausgebildete
Schicht auftrifft und von dieser zumindest teilweise absorbiert
und/oder reflektiert und/oder konvertiert wird, wobei das mindestens
eine zweite Ausgangssignal sich von dem ersten Ausgangssignal unterscheidet,
und dass die Folge von erstem Ausgangssignal und mindestens einem
zweiten Ausgangssignal zur Bestimmung der Information verwendet
wird.
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Dabei
hat es sich bewährt, wenn die, die Einrichtung bereichsweise,
insbesondere punktuell oder linienförmig, mit der Strahlung
beaufschlagende Strahlungsquelle relativ zur mindestens einen musterförmig
ausgebildeten Schicht über einen davon teilweise bedeckten
photovoltaisch aktiven Bereich der mindestens einen Solarzelle bewegt
wird.
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Es
hat sich bewährt, wenn die Einrichtung weiterhin mindestens
eine elektrische Schaltung aufweist, welche ein Ausgangssignal der
mindestens einen Solarzelle auf ein Trägersignal aufmoduliert
und an die mindestens eine Antennenstruktur übermittelt.
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Unter
einer musterförmig ausgebildeten Schicht wird im Sinne
der Erfindung
- a) eine bereichsweise ausgebildete
Schicht mit über einen zusammenhängenden Flächenbereich der
Schicht gesehen konstanten Transmissionseigenschaften,
- b) eine bereichsweise ausgebildete Schicht mit über
einen zusammenhängenden Flächenbereich der Schicht
gesehen lokal unterschiedlichen Transmissionseigenschaften oder
- c) eine vollflächig aufgebrachte Schicht mit über die
zusammenhängende Fläche der Schicht gesehen lokal
unterschiedlichen Transmissionseigenschaften verstanden.
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In
Fall a) können zusammenhängende Flächenbereiche
jeweils konstante, aber zueinander unterschiedliche Transmissionseigenschaften
aufweisen.
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In
Fall b) können zusammenhängende Flächenbereiche
mit lokal unterschiedlichen Transmissionseigenschaften zudem mit
zueinander unterschiedlich verteilten Transmissionseigenschaften ausgebildet
sein. Dabei können die Fälle a) und b) auch in
Kombination auftreten.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine musterförmig
ausgebildete Schicht in Form mindestens eines eindimensionalen und/oder zweidimensionalen
Barcodes ausgebildet ist. Dadurch wird ein optisches Auslesen des
Barcodes in Kombination mit einem Auslesen des von der mindestens
einen Antennenstruktur abgestrahlten RF-Informationssignals möglich.
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Für
den Fall a) hat es sich bewährt, wenn ein eindimensionaler,
durch parallele Balken mit unterschiedlichem Abstand und unterschiedlicher
Breite aufgebauter Barcode so ausgebildet ist, dass ein Balken für
die Strahlung der Strahlungsquelle der Vorrichtung undurchlässig
ist, während ein anderer Balken durchlässig ist.
Unabhängig davon können für einen Betrachter
beide Balken visuell gleichwertig erscheinen, beispielsweise in
schwarzer Farbe oder farblos transparent, so dass für diesen
die Unterschiede in der Transmission für die Strahlung
der Strahlungsquelle nicht erkennbar sind.
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Für
den Fall b) oder c) hat es sich bewährt, wenn eine für
den Betrachter im jeweiligen Flächenbereich opak oder farblos
transparent erscheinende Farbschicht ausgebildet ist, deren Transmissionseigenschaften
sich lokal unterscheiden.
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Es
hat sich bewährt, wenn die mindestens eine musterförmig
ausgebildete Schicht Strahlung einer Wellenlänge oder eines
Wellenlängenbereichs zumindest teilweise absorbiert und/oder
reflektiert, die in dem photovoltaisch aktiven Bereich der mindestens
einen Solarzelle verwertbar ist. Auch eine Konvertierung bzw. Umwandlung
von in einem photovoltaisch aktiven Bereich der mindestens einen
Solarzelle verwertbaren Strahlung in nicht verwertbare Strahlung
oder umgekehrt durch die mindestens eine musterförmig ausgebildete
Schicht hat sich bewährt.
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Dabei
sind unterschiedliche Ausgestaltungen der musterförmig
ausgebildeten Schicht möglich. So ist es bevorzugt, diese
undurchlässig oder im wesentlichen undurchlässig
für Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs
auszubilden, die in dem mindestens einen photovoltaisch aktiven Bereich
der mindestens einen Solarzelle verwertbar ist. Insbesondere wird
die musterförmig ausgebildete Schicht für die
Strahlung der Strahlungsquelle, die sowohl von der Solarzelle verwertbare
wie nicht verwertbare Strahlungsanteile umfassen kann, undurchlässig
oder im wesentlichen undurchlässig ausgebildet. Durch derartige
Ausgestaltungen der musterförmig ausgebildeten Schicht
lassen sich elektrische Signale in Rechteckform am Ausgang der Solarzelle generieren.
Dabei ist die Qualität des Rechtecksignals abhängig
von der Strahlbreite, Leistung und dem Spektralbereich der Lichtquelle.
Als Lichtquelle hat sich hierbei Laserlicht bewährt, da
sich hier die Querschnittserweiterung über die Entfernung
nicht oder kaum bemerkbar macht. Strahlquerschnitte in runder wie
auch rechteckiger Form (z. B. im Bereich von 10 mm bis 0,5 mm) sind
denkbar. Dies ist jedoch auch vom gewählten Barcode und
Typ abhängig.
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Weiterhin
ist es möglich, dass die musterförmig ausgebildete
Schicht Bereiche mit unterschiedlicher Durchlässigkeit
für von der Solarzelle verwertbare Strahlung aufweist.
So kann ein Gradient in der Transmission der musterförmig
ausgebildeten Schicht beim Scannen zur Erzeugung eines sinusförmigen
elektrischen Signals dienen. Ein sinusförmiges Signal entsteht
am Ausgang der mindestens einen Solarzelle, wenn beispielsweise
die Strahlungsquelle über einen Bereich der musterförmig
ausgebildeten Schicht bewegt wird, der entlang der Bewegungslinie
zuerst eine hohe Durchlässigkeit aufweist, die im weiteren
Verlauf linear ab- und wieder zunimmt. Ein nicht linearer Verlauf
der Transmission für von der Solarzelle verwertbare Strahlung
innerhalb der musterförmig ausgebildeten Schicht führt
zu unterschiedlichen Signalstärken am Ausgang der mindestens
einen Solarzelle.
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Sind
mehrere Solarzellen vorhanden, so hat es sich bewährt,
wenn die musterförmig ausgebildete Schicht einige Solarzellen
vollständig bedeckt, wobei die musterförmig ausgebildete
Schicht die Erzeugung des Ausgangssignals der davon bedeckten, bestrahlten
Solarzellen beeinflusst. Die musterförmig ausgebildete
Schicht kann dabei so ausgestaltet sein, dass auf die davon bedeckte
Solarzelle keine verwertbare Strahlung auftrifft, während
auf unbedeckte Solarzellen verwertbare Strahlung auftrifft. Die
musterförmig ausgebildete Schicht kann auch derart ausgestaltet
sein, dass diese nicht von der Solarzelle verwertbare Strahlung
in verwertbare Strahlung konvertiert und die konvertierte Strahlung
zur Solarzelle durchlässt, so dass auf die davon bedeckte
Solarzelle verwertbare Strahlung auftrifft, während auf
unbedeckte Solarzellen keine verwertbare Strahlung auftrifft.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, wenn die leitfähige Antennenstruktur
gleichzeitig als musterförmig ausgebildete Schicht genutzt
wird bzw. der musterförmig ausgebildeten Schicht entspricht,
wobei die Antennenstruktur in diesem Fall die Anforderungen an die
musterförmig ausgebildete Schicht erfüllen und
somit mit der mindestens einen Solarzelle überlappend angeordnet
sein muss. Eine Antennenstruktur aus Kupfer, Silber, Gold, Aluminium,
Nickel oder einer Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metalle
hat sich bewährt. Auch eine Funktionsschicht der mindestens
einen Solarzelle kann die musterförmig ausgebildete Schicht
bilden. Dies wird weiter unten bei der näheren Beschreibung
des üblichen Aufbaus einer Solarzelle im Detail erläutert.
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Es
hat sich bewährt, wenn die mindestens eine musterförmig
ausgebildete Schicht Strahlung eines Lasers, insbesondere im Infrarot-
oder UV-Bereich, absorbiert und/oder reflektiert und/oder konvertiert.
Laserlichtquellen sind unter anderem in handelsüblichen
Scannern enthalten, so dass diese ohne weiteres als Strahlungsquelle
für die erfindungsgemäße Vorrichtung
einsetzbar sind.
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Vorzugsweise
weist die mindestens eine musterförmig ausgebildete Schicht
mindestens ein organisches und/oder mindestens ein anorganisches Material
auf.
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Dabei
kann die mindestens eine musterförmig ausgebildete Schicht
bei visueller Betrachtung opak oder semitransparent ausgebildet
sein. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass die mindestens
eine musterförmig ausgebildete Schicht mindestens ein Metall
und/oder mindestens einen farbigen Lack aufweist.
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Die
mindestens eine musterförmig ausgebildete Schicht kann
bei visueller Betrachtung aber auch transparent, insbesondere farblos
transparent, ausgebildet sein. Dies wird insbesondere dadurch realisiert,
dass die mindestens eine musterförmig ausgebildete Schicht
mindestens ein Metalloxid und/oder mindestens einen Klarlack aufweist.
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Weiter
ist es auch möglich, dass die musterförmig ausgebildeten
Schichten die Strahlung der Lichtquelle, insbesondere des verwendeten
Lasers, nicht vollständig absorbieren, reflektieren oder
konvertieren oder dass zusätzlich zu einem Abtaststrahl eine
Hintergrundbeleuchtung in einem Wellenlängenbereich eingesetzt
wird, der von den musterförmig ausgebildeten Schichten
zum größten Teil nicht absorbiert, nicht reflektiert
und/oder nicht konvertiert wird. Als Hintergrundbeleuchtung kann
hierbei auch das Tageslicht oder übliche Leuchtmittel wie
Glühbirnen, Neonröhren, usw. eingesetzt werden.
Hierdurch ist es möglich, die Versorgung der elektrischen Schaltung
durch die Solarzellen auch bei geringer Abmessung der Solarzelle
sicherzustellen, obwohl die Solarzelle in Teilbereichen von den
musterförmigen Schichten abgedeckt ist. Das von der Solarzelle generierte
Signal besteht damit aus einem von der Hintergrundstrahlung generierten
Gleichspannungsanteil, auf den das bei der Abtastung der Einrichtung mittels
des Abtaststrahls oder Abtastlichtquelle generierte Informationssignal
aufmoduliert wird und damit von dem Ausgangssignal durch Subtraktion
des Gleichspannungsanteils in einfacher Weise von der elektrischen
Schaltung wieder getrennt werden kann.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine musterförmig
ausgebildete Schicht gedruckt ist. Die musterförmig ausgebildete
Schicht wird vorzugsweise mittels eines Tintenstrahl-, Thermotransfer-
oder Thermosupplimation-Drucker gedruckt. Als Druckverfahren können
weiter Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck oder auch Kombinationen
der vorgehend angeführten Druckverfahren eingesetzt werden..
Aber auch ein Aufdampfen oder Aufsputtern der musterförmig
ausgebildeten Schicht ist möglich. Weiterhin hat sich ein
Aufprägen oder Auflaminieren der musterförmig
ausgebildeten Schicht bewährt. Weiter ist es auch möglich,
die musterförmig ausgebildete Schicht auf einen Zwischenträger
vorzugsweise mittels eines Druckverfahrens aufzubringen und sodann
mittels dieses Trägers auf ein die Solarzelle enthaltenden
Mehrschichtkörper zu applizieren. Hierbei ist es auch möglich,
dass der Zwischenträger mit auf diesen Mehrschichtkörper
appliziert wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Zwischenträger
mit musterförmigem Aufdruck um ein Etikett mit Barcode handeln,
welches mittels einer Kaltkleberschicht auf dem Mehrschichtkörper
appliziert wird. Der Zwischenträger ist hierbei vorzugsweise
weitgehend transparent für den von der Lichtquelle verwendeten Wellenlängenbereich
auszugestalten. Das Aufbringen der musterförmig ausgebildeten
Schicht kann somit in einem kontinuierlichen Verfahren schnell und unkompliziert
mit geringen Kosten erfolgen.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine Solarzelle eine organische
Solarzelle ist. Aber auch andere dünne Solarzellen, wie
beispielsweise Hybridsolarzellen, farbstoffsensibilisierte Solarzellen
(DSSC: Dye sensitized solar cell) oder Solarzellen basierend auf
amorphem Silizium haben sich als geeignet erwiesen. Verwendbar sind
hierbei nicht nur die sogenannten „Single-Junction Solar Cells",
sondern auch „Multi-Junction Solar Cells", beispielsweise
unter Verwendung von Hybridsolarzellen oder DSSCs, die das Spektrum
der Sonne effizienter nutzen.
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Eine
Single-Junction-Zelle enthält dabei in einem Bereich der
Zelle eine photosensitive Schicht, die bei Bestrahlung einen ganz
bestimmten Wellenlängenbereich absorbiert und für
die Ladungstrennung und Energieumsetzung nutzt. Bei einer Multi-Junction-Zelle
werden jedoch mehrere Schichten herangezogen, die bei unterschiedlichen
Wellenlängenbereichen das Licht absorbieren und für
die Energieumsetzung nutzen. Dadurch kann die Effizienz der Solarzelle
erheblich gesteigert werden. Steigerungen von bis zu 50% bei organischen
Solarzellen sind dadurch denkbar. Eine Kombination verschiedener
Solarzellentypen ist in diesem Zusammenhang auch denkbar.
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Weiterhin
hat es sich bewährt, wenn die optional vorhandene mindestens
eine elektrische Schaltung eine organische Schaltung ist. Aber auch
hier sind konventionelle, planare Schaltungen einsetzbar.
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Organische
Solarzellen und organische elektrische Schaltungen und Verfahren
zu deren Herstellung sind aus der bereits oben genannten
WO 01/69517 A2 bekannt.
Unter einem organischen Bauelement wird im allgemeinen ein solches
verstanden, das mindestens eine Funktionsschicht aufweist, die zumindest
teilweise auf einem organischen Material basiert. Eine Funktionsschicht
ist insbesondere eine elektrisch leitende Schicht, eine Halbleiterschicht, eine
elektrisch isolierende Schicht oder ein Substrat.
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Als
organische Materialien werden alle Arten von organischen, metallorganischen
oder anorganischen Kunststoffen bezeichnet, wobei eine Beschränkung
auf ein kohlenstoffhaltiges Material nicht vorgesehen ist. Vielmehr
werden auch Silikone, Polymere oder Oligomere sowie die so genannten „small molecules"
dazugerechnet.
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Organische
Materialien zur Bildung organischer Funktionsschichten werden bevorzugt
in einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch
gelöst, ein Druckmedium hergestellt und dieses beispielsweise
im Tiefdruck verdruckt. Alternativ kann auch Flexodruck, Siebdruck
oder eine Düse zum strukturierten Applizieren des Druckmediums eingesetzt
werden. Eine Strukturierung über bekannten Verfahren wie
Liff-Off sind hierbei auch denkbar.
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Eine
Solarzelle weist üblicherweise eine strahlungsdurchlässige
erste Elektrodenschicht, mindestens eine strahlungsdurchlässige
Halbleiterschicht als photovoltaisch aktive Schicht(en), eine Elektronenblocker-,
eine Hole-Blocker- und mindestens eine, optional ebenfalls strahlungsdurchlässige, zweite Elektrodenschicht
auf. Weiterhin kann ein Trägersubstrat und/oder eine Verkapselungsschicht
vorhanden sein. Die Trägerschicht ist, je nach Anordnung
zur ersten Elektrodenschicht gegebenenfalls strahlungsdurchlässig
auszubilden, so dass der Lichteinfall durch die erste Elektrodenschicht
hindurch in die Halbleiterschicht nicht behindert wird. Dabei kann
das Trägersubstrat der Solarzelle bereits durch das Substrat
der erfindungsgemäßen Einrichtung bereitgestellt
sein. Eine Verkapselungsschicht dient zur Abschirmung der Funktionsschichten
der Solarzelle vor schädlichen Umwelteinflüssen.
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Es
hat sich bewährt, wenn die strahlungsdurchlässige
erste Elektrodenschicht einer, insbesondere organischen, Solarzelle
aus transparentem Indium-Zinn-Oxid (ITO) gebildet wird. Dieses Material wird üblicherweise
durch Kathodenzerstäubung abgeschieden. Aber auch dotiertes
Polyethylen, Polyanilin, Silber, Gold, organische Halbleiter, nanopartikuläre
Lösungen oder Kombinationen usw. sind verwendbar. Eine
erste Elektrodenschicht aus einem Material mit Eigenfarbe, wie beispielsweise
Gold, wird dabei insbesondere in einer geringen Schichtdicke und/oder
als Gitterstruktur, d. h. partiell ausgebildet, um ausreichend strahlungsdurchlässig
zu sein.
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Die
zweite Elektrodenschicht einer, insbesondere organischen, Solarzelle
wird vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus Gold oder Silber, gebildet
und kann dabei, je nach Schichtdicke, strahlungsdurchlässig,
insbesondere auch transparent, ausgebildet sein. Auch hier kann
eine Gitterstruktur zum Einsatz kommen.
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Die
erste oder zweite Elektrodenschicht der mindestens einen, insbesondere
organischen, Solarzelle kann die musterförmig ausgebildete
Schicht bilden, beispielsweise für den Fall, dass die erste
oder zweite Elektrodenschicht durch eine Gitterstruktur gebildet
ist. Weiterhin kann eine oder beide Elektrodenschichten der Solarzelle
als Antennenstruktur(en) verwendet werden.
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Eine
musterförmig ausgebildete Schicht kann in den Aufbau der
Solarzelle auch anderweitig integriert sein, beispielsweise in die
Halbleiterschicht eingebettet vorliegen. In Falle einer ersten und
zweiten strahlungsdurchlässigen Elektrodenschicht und bei
Verwendung eines strahlungsdurchlässigen Substrats kann
die Strahlung somit von beiden Seiten der Solarzelle auftreffen
und entsprechend verwertet werden.
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Bei
Verwendung einer Solarzelle mit einer ersten und einer zweiten strahlungsdurchlässigen Elektrodenschicht
und bei Verwendung eines strahlungsdurchlässigen Substrats
ist es weiterhin von Vorteil, wenn auf beiden Seiten der Solarzelle
jeweils eine musterförmig ausgebildete Schicht vorgesehen ist
und es somit für die Funktionsfähigkeit der Einrichtung
unbedeutend ist, von welcher Seite die Strahlung auf die mindestens
eine Solarzelle auftrifft.
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Die
mindestens eine organische Halbleiterschicht einer organischen Solarzelle
weist vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von 50 bis 300 nm,
insbesondere im Bereich von 100 bis 250 nm, auf. Besonders bewährt
hat es sich, wenn die mindestens eine organische Halbleiterschicht
durch mindestens zwei organische Halbleitermaterialien gebildet
ist, indem ein Komposit aus mindestens einem Elektronen-Donator
und mindestens einem Elektronen-Akzeptor in einem Verhältnis
von 2:0,5 bis 0,5:2 gebildet ist. Besonders bevorzugt ist hierbei,
wenn der mindestens eine Elektronen-Donator aus einem Polythiophen,
insbesondere aus Poly(3-Hexylthiophen) (P3HT), und der mindestens
eine Elektronen-Akzeptor aus einem Fullerenderivat, insbesondere
aus PCBM, gebildet ist.
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Auch
die Halbleiterschicht einer Solarzelle kann die musterförmig
ausgebildete Schicht ausbilden, sofern die Halbleiterschicht selbst
nur bereichsweise ausgeführt oder aber lokal mit unterschiedlichen
Eigenschaften, beispielsweise hinsichtlich der photovoltaischen
Aktivität, ausgebildet ist.
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Zwischen
einer Elektrodenschicht und der organischen Halbleiterschicht einer
Single-Junction Solarzelle kann eine Lochblocker-Schicht, insbesondere
aus TiOx angeordnet werden, welche die elektrische
Ableitung von Ladungen verbessert. Auf der Seite der organischen
Halbleiterschicht, welche der Lochblocker-Schicht abgewandt ist,
wird mitunter eine Schicht angeordnet, die die Funktion einer Elektronenblocker-Schicht übernimmt.
Hierbei hat sich elektrisch leitfähiges Polymer, insbesondere
Poly-3,4-Ethylenedioxythiophene (PEDOT), bewährt.
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Bei
einer Multi-Junction-Solarzelle können mehrere dieser Aufbauten
(Holeblocker, Halbleiter, Elektronenblocker) zwischen den beiden
Elektrodenpaaren angeordnet sein, wobei die Halbleiter so gewählt
werden, dass unterschiedliche Bereiche des Lichtspektrums absorbiert
werden und somit eine Effizienzsteigerung erreicht wird. Hierbei
sind auch Stoffe oder Stoffkombinationen denkbar, die zusätzlich
in Richtung des nahen IR-Bereiches absorbieren.
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Für
die elektrische Schaltung hat es sich bewährt, wenn diese
einen Schwingkreis enthaltend mindestens eine Spule und mindestens
einen Kondensator, aufweist. Dabei hat es sich bewährt,
wenn einzelne Solarzellen elektrisch mit Schwingkreisen unterschiedlicher
Resonanzfrequenz verbunden sind. Weiterhin hat es sich bewährt,
wenn die elektrische Schaltung zudem mindestens eine Diode und/oder
ein Logikgatter und/oder eine Modulationsschaltung aufweist.
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Es
hat sich bewährt, wenn das Trägersubstrat der
Solarzelle bzw. das Substrat der Einrichtung flexibel ausgebildet
ist. Dabei kann, wie bereits oben erwähnt, das Trägersubstrat
der Solarzelle durch das Substrat der erfindungsgemäßen
Einrichtung gebildet sein oder zusätzlich dazu vorgesehen
sein. Insbesondere weist das jeweilige Substrat eine Schichtdicke
im Bereich von 6 μm bis 1 mm, insbesondere im Bereich von
12 μm bis 150 μm auf. Die Verwendung eines Trägersubstrats
aus einer flexiblen Folie ermöglichst die Bildung biegsamer
organischer Solarzellen, da deren Funktionsschichten üblicherweise eine
sehr viel geringere Schichtdicke als das Trägersubstrat
aufweisen und deren Biegsamkeit nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigen.
Als Substratmaterialien kommen generell anorganische oder organische
Materialien in Frage, insbesondere Papier, Glas oder Kunststoff-Folie,
insbesondere aus PET, PEN oder PVC. Auch Kombinationen daraus sind
möglich.
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Auf
einem derartigen Substrat lassen sich die Funktionsschichten der
Solarzelle(n), die Antennenstruktur(en), gegebenenfalls die Funktionsschichten
der elektrischen Schaltung sowie die mindestens eine musterförmig
ausgebildete Schicht ohne weiteres in einem kontinuierlichen Verfahren aufbringen.
Insbesondere ist für die Bildung der organischen Funktionsschichten
der Solarzelle und/oder der elektrischen Schaltung sowie für
die Bildung der musterförmig ausgebildeten Schicht die
Verwendung eines Druckverfahrens bevorzugt, um niedrige Prozesskosten
zu erzielen. Aber auch die Antennenstruktur oder sonstige Schichten,
beispielsweise Verkapselungsschichten, können durch Drucken
gebildet werden.
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Das
Substrat wird insbesondere als langgestreckter, flexibler Folienstreifen
verwendet, welcher von Rolle zu Rolle transportierbar ist, so dass
eine Vielzahl von Einrichtungen damit gebildet werden können.
Dabei wird der langgestreckte Folienstreifen auf eine Vorratsrolle
aufgewickelt bereitgestellt, von dieser abgezogen, darauf sukzessive
die einzelnen Funktionsschichten der Solarzellen) und der weiteren Elemente
der erfindungsgemäßen Einrichtung gebildet und
schließlich der Folienstreifen auf eine weitere Vorratsrolle
aufgewickelt. Daran kann sich eine Vereinzelung fertiggestellter
Einrichtungen, insbesondere durch Schneiden oder Stanzen, anschließen
oder weitere Verfahrensschritte vorgenommen werden, wie beispielsweise
eine thermische, chemische oder mechanische Behandlung, eine Beschichtung,
eine Bestrahlung usw.. Das Aufbringen der musterförmig ausgebildeten
Schicht und somit die Komplettierung der Einrichtung kann dabei
auch erst nach einer Vereinzelung des Folienstreifens in einzelne
Substrate erfolgen.
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Insbesondere
ist die erfindungsgemäße Einrichtung als solche
flexibel bzw. biegsam ausgebildet, so dass diese sich sicht nur
auf einer ebenen, sondern ohne weiteres auch flächig auf
einer stark gekrümmten Oberfläche befestigen lässt.
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Es
hat sich bewährt, wenn die mindestens eine Solarzelle,
gegebenenfalls auch die mindestens eine elektrische Schaltung, sowie
die mindestens eine Antennenstruktur jeweils aus Funktionsschichten
gebildet sind, die eine Funktionsschichtdicke von kleiner als 1
mm, insbesondere von kleiner als 200 μm aufweisen.
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Eine
Verwendung der Einrichtung als ein Etikett, ein Aufkleber, ein Produktanhänger
oder ein Verpackungsmaterial ist ideal.
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Die
Einrichtung kann generell mehrere Antennenstrukturen, musterförmig
ausgebildete Schichten und Solarzellen aufweisen, welche miteinander verschaltet
sind. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Anzahl an Antennenstrukturen,
musterförmig ausgebildeten Schichten und Solarzellen gleich
ist. So können beispielsweise vier elektrisch miteinander verschaltete
Solarzellen eine Antennenstruktur speisen, usw..
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Die
Einrichtung kann weitere Schichten, wie mindestens eine optisch
variable Schicht, umfassen. Unter einer optisch variablen Schicht
wird eine Schicht verstanden, deren visuelles Erscheinungsbild sich ändert
oder ändern lässt. So kann sich bei Betrachtung
unter unterschiedlichen Blickwinkeln das visuelle Erscheinungsbild ändern.
Eine derartige optisch variable Schicht beinhaltet insbesondere mindestens
ein Element der Gruppe umfassend Hologramme, Kinegram®e,
diffraktive Strukturen, Dünnfilm-Interferenzschichtstapel,
Flüssigkristalle und/oder Perlglanzpigmente. Weiterhin
kann durch eine Änderung der äußeren
Bedingungen, beispielsweise durch Bestrahlung, Temperaturänderung
usw., eine Änderung des visuellen Erscheinungsbilds erzeugt
werden, wenn die optisch variable Schicht beispielsweise lumineszierende
Stoffe, thermochrome Stoffe, photochrome Stoffe, polarisierende
Stoffe usw. aufweist. Hierbei kann die Änderung des Erscheinungsbild
reversibel oder irreversibel erfolgen. So kann eine irreversible
Farbänderung an einer Schicht durch hohe Temperatureinwirkung
auf die Einrichtung als ein Indikator für den Zustand des
damit gekennzeichneten Gegenstandes verwendet werden.
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Die
Einrichtung kann weiterhin spezielle Sensoreinheiten aufweisen,
wie Feuchtigkeitssensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungssensoren
usw., die weitere Informationen zur Historie und zum aktuellen Zustand
des damit gekennzeichneten Gegenstandes bereitstellen.
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Weiterhin
kann die Einrichtung dekorative Schichten aufweisen, welche insbesondere
in Form eines Aufdrucks, Aufklebers oder einer Prägung
enthaltend Bildinformationen, Schriftzeichen und ähnliches,
beispielsweise zu Werbezwecken und/oder einer weiteren Individualisierung,
ausgebildet sind.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Einrichtung als eine Transferfolie ausgebildet
ist, wobei das Substrat eine Trägerfolie ausbildet, auf
der eine Übertragungslage ablösbar angeordnet
ist, wobei die Übertragungslage die mindestens eine Solarzelle, die
mindestens eine optionale elektrische Schaltung, die mindestens
eine Antennenstruktur sowie die mindestens eine musterförmig
ausgebildete Schicht umfasst.
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Weiterhin
hat es sich bewährt, wenn die Einrichtung als eine Laminierfolie
ausgebildet ist, wobei das Substrat eine Trägerfolie ausbildet,
auf der die mindestens eine Solarzelle, die mindestens eine optionale
elektrische Schaltung, die mindestens eine Antennenstruktur sowie
die mindestens eine musterförmig ausgebildete Schicht angeordnet
sind.
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Es
ist aber genauso möglich, dass zur Bildung der Einrichtung
vorgefertigte Antennenstrukturen, Solarzellen, elektrische Schaltungen
und musterförmig ausgebildete Schichten als Teileinheiten auf
dem Substrat zusammengestellt und, wo erforderlich, elektrisch verschaltet
werden. Eine Antennenstruktur kann dabei durch Prägen,
Kleben, Laminieren oder Drucken auf dem Substrat gebildet werden.
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Zur
Festlegung der Einrichtung an einem Gegenstand, insbesondere der
Oberfläche eines Gegenstandes, hat es sich als günstig
erwiesen, wenn die Transferfolie oder Laminierfolie auf ihrer dem Substrat
abgewandten Seite eine Kleberschicht aufweist. Dabei kann es sich
um eine Kaltkleberschicht oder eine Heißkleberschicht handeln.
Aber auch ein Eingießen, Einlaminieren oder Einkleben einer
Einrichtung im Inneren des zu kennzeichnenden Gegenstandes ist möglich.
Ebenso ist eine Verwendung der Einrichtung in einem Touch-Form-Prozess
möglich. Hierbei wird die Einrichtung mit einer speziellen
Trägerfolie auf ein Plattensubstrat aufgebracht und in
einem speziellen Prozess über ein Teil abgeformt.
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Hierbei
ist die Solarzelle auf einem speziell verdehnbaren Polyesterträger
(Dicke im Bereich von 100 μm) aufgebracht. Mit Hilfe einer
Membranpresse erfolgt dann bei Temperaturen bevorzugt im Bereich vom
120°C die Formgebung mittels eines Formteils. Wichtig sind
dabei die einzelnen Zykluszeiten, die das Endprodukt stark beeinflussen
können und individuell ausgetestet werden müssen.
Eine für einen derartigen Prozess geeignete Folie besteht
z. B. aus einem Träger, einer Trennschicht, Schutzlack,
Solzarellen, Kleberschicht. Die Dicke der Trenn- und Schutzlackschicht
bewegt sich üblicherweise im 1 bis 3 μm Bereich,
wobei aber auch andere Dicken vorstellbar sind.
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Auch
die Verwendung der Einrichtung in einem Inmold-Prozess zur Kennzeichnung
von spritzgegossenen Gegenständen ist möglich.
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Weiterhin
können mehrere Einrichtungen an einem zu kennzeichnenden
Gegenstand angeordnet werden, die unabhängig voneinander
oder miteinander elektrisch verschaltet vorliegen können.
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Es
ist bevorzugt, wenn eine Ausgangssignalleitung der mindestens einen
Solarzelle, gegebenenfalls über die mindestens eine elektrische
Schaltung, elektrisch mit der mindestens einen Antennenstruktur verbunden
ist. Dabei hat es sich bewährt, wenn zwischen der mindestens
einen Solarzelle und gegebenenfalls der mindestens einen elektrischen
Schaltung eine Analog-Digital-Wandlerschaltung angeordnet ist.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, wenn zwischen der Analog-Digital-Wandlerschaltung
und gegebenenfalls der mindestens einen elektrischen Schaltung eine
DC/AC-Wandlerschaltung angeordnet ist.
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Für
die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es bevorzugt,
wenn diese weiterhin eine Vergleichseinheit zum Vergleichen der
aus der Einrichtung ausgelesenen Information mit einer Vergleichinformation aufweist
und je nach Vergleichsergebnis ein Akzeptanzsignal oder ein Ablehnungssignal
im Hinblick auf die Information bereitstellt. Es hat sich zudem
bewährt, wenn die Vorrichtung weiterhin eine Warneinheit
zur Ausgabe eines Warnsignals aufweist, welches ausgegeben wird,
wenn von der Vergleichseinheit ein Ablehnungssignal an die Warneinheit übermittelt
wird.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung eine Sendeeinheit, die ausgelegt ist, ein
RF-Signal an die mindestens eine Antennenstruktur der Einrichtung
zu senden. Die Ausgangssignale der Solarzelle(n) werden damit aufmoduliert,
vorzugsweise durch Lastmodulation des an der Antennenstruktur rückreflektierten
RF-Signals, so dass ein moduliertes RF-Informationssignal an die
mindestens eine Empfängereinheit der Vorrichtung gesendet
wird.
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Es
hat sich bewährt, wenn die Position der mindestens einen
Strahlungsquelle der Vorrichtung mittels mindestens einer, insbesondere
rechnergesteuerten, Transporteinrichtung relativ zur mindestens
einen musterförmig ausgebildeten Schicht der Einrichtung
veränderbar ist.
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Weiter
ist es auch möglich, dass die musterförmige ausgebildete
Schicht oder eine der musterförmig ausgebildeten Schichten
von einem passiven, elektrisch/optischen Anzeigenelement, wie an
einer Flüssigkristallanzeige, gebildet sein kann. Jedoch
ist es möglich, dass die musterförmig ausgebildeten
Bereiche der Schicht, in denen die Schicht zumindest als teilweise
absorbierend und/oder reflektierend und/oder konvertiert ist, elektrisch
gesteuert verändert werden kann und damit entsprechend
individualisiert werden kann. Die Einrichtung kann so beliebig wieder
verwendet werden und es ist im weiteren – wie auch bei
den oben beschriebenen Einrichtungen – möglich,
die in die Einreichung kodierte Information nicht nur berührungslos über
die Antennenstruktur, sondern auch Berührungslos über
ein übliches, optisches Abtastgerät, beispielsweie
einen Barcode-Scanner, auszulesen.
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Für
das oben genannte Verfahren hat es sich bewährt, wenn die
Information bestimmt wird, indem eine zeitliche Abfolge und/oder
eine Intensität des ersten Ausgangssignals und des mindestens
einen zweiten Ausgangssignale in der mindestens einen Auswerteeinheit
ausgewertet wird. Das RF-Informationssignal wird insbesondere durch
die mindestens eine Antennenstruktur, gegebenenfalls aufmoduliert auf
ein von der Sendeeinheit gesendetes RF-Signal, an die mindestens
eine Empfängereinheit gesendet wird und von der mindestens
einen Empfängereinheit an die mindestens eine Auswerteeinheit übermittelt.
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Die 1a bis 10 sollen
die Erfindung beispielhaft erläutern. So zeigt:
-
1a eine
erfindungsgemäße Einrichtung in der Draufsicht;
-
1b die
Einrichtung gemäß 1a im Querschnitt
A-A';
-
2 eine
weitere erfindungsgemäße Einrichtung mit strahlungsdurchlässigem
Substrat im Querschnitt;
-
3 eine
weitere erfindungsgemäße Einrichtung mit strahlungsdurchlässigem
Substrat im Querschnitt,
-
4 eine
schematische Darstellung betreffend das Zusammenspiel zwischen einer
Einrichtung und einer Vorrichtung;
-
5 eine
weitere schematische Darstellung betreffend das Zusammenspiel zwischen
einer Einrichtung und einer weiteren Vorrichtung;
-
6 einen
Querschnitt durch eine weitere Einrichtung;
-
7 einen
Querschnitt durch eine weitere Einrichtung im Bereich einer Solarzelle;
-
8 einen
Querschnitt durch eine weitere Einrichtung im Bereich einer Solarzelle;
-
9 das
Ausgangssignal der Solarzelle gemäß 8 bei
Beaufschlagung mit Punkt- oder linienförmiger Laserstrahlung;
und
-
10 eine
Einrichtung mit vier Solarzellen in der Draufsicht.
-
1a zeigt
eine Einrichtung 1 mit einem Substrat 10 aus PET
in der Draufsicht. Auf dem Substrat 10 ist eine Solarzelle 2 in
Form einer organischen Solarzelle angeordnet. Auf der Lichteinfallseite der
Solarzelle 2 ist eine musterförmig ausgebildete Schicht 3 in
Form eines eindimensionalen Barcodes aufgedruckt, wobei eine schwarze,
IR-Strahlung absorbierende Druckfarbe verwendet wurde. Auf dem Substrat 10 ist
weiterhin eine Antennenstruktur 4 aus Kupfer angeordnet,
welche über eine optionale organische elektrische Schaltung 5 mit
der Solarzelle 2 verbunden ist. Ein gestrichelter Pfeil
im Bereich der Solarzelle 2 und der musterförmig
ausgebildeten Schicht 3 gibt einen möglichen Verlauf
für die Bewegung einer Punkt- oder linienförmigen
Strahlung relativ zur musterförmig ausgebildeten Schicht
an.
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1b zeigt
die Einrichtung 1 gemäß 1a im
Querschnitt A-A'. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass die musterförmig
ausgebildete Schicht 3 zwischen der Solarzelle 2 und
einer relativ zur Einrichtung 1 beweglichen Strahlungsquelle 6 angeordnet
ist, welche einer Vorrichtung zum Auslesen einer Information aus
der Einrichtung 1 zuzuordnen ist und eine punktförmige
Strahlung 7 in Form von Infrarotstrahlung bereitstellt.
Wird die Strahlungsquelle 6 senkrecht zur Ebene des Zeichnungsblattes
und relativ zur musterförmig ausgebildeten Schicht 3 bewegt,
so wandert die punktförmige Strahlung 7 über den
Barcode bzw. die musterförmig ausgebildete Schicht 3,
wobei die Strahlung 7 sich auf der Linie des in der 1a gestrichelt
dargestellten Pfeils bewegt. Dabei trifft die punktförmige
Strahlung 7 nacheinander auf Bereiche der Solarzelle 2,
welche nicht von der musterförmig ausgebildeten Schicht 3 bedeckt
sind und auf Bereiche, welche davon bedeckt sind. Bei einem direkten
Auftreffen auf die musterförmig ausgebildete Schicht 3 wird
die Strahlung 7 von der musterförmig ausgebildeten
Schicht 3 absorbiert, so dass keine Strahlung 7 in
den bei Infrarotbestrahlung photovoltaisch aktiven Bereich der darunter
liegenden Solarzelle 2 gelangt. Bei einem direkten Auftreffen
auf die Solarzelle 2 gelangt die Strahlung 7 in deren
photovoltaisch aktive(n) Bereich(e), so dass die Solarzelle die
auftreffende Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandeln
kann und ein Ausgangssignal erzeugt, das in direktem Zusammenhang
mit dem von der punktförmigen Strahlung 7 zurückgelegten
Weg im Bereich der musterförmig ausgebildeten Schicht 3 steht.
Das Ausgangssignal wird an die Antennenstruktur 4 weitergeleitet
und von dieser in Form eines RF-Informationssignals 8 (siehe 4 und 5)
abgestrahlt.
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2 zeigt
eine weitere Einrichtung im Querschnitt, welche ein strahlungsdurchlässiges Substrat 10' aus
PET aufweist. Auf dem Substrat 10' befinden sich, in einer ähnlichen
Anordnung wie bereits in 1a gezeigt,
eine Solarzelle 2, eine optionale elektrische Schaltung 5 und
eine Antennenstruktur 4. Eine erste musterförmig
ausgebildete Schicht 3a in Form eines Barcodes befindet
sich in der gleichen Position wie die in den 1a 1b gezeigte
musterförmig ausgebildete Schicht 3 auf der Solarzelle 2.
Eine zweite musterförmig ausgebildete Schicht 3b befindet
sich zwischen der Solarzelle 2 und dem Substrat 10'.
Eine derartige Einrichtung ermöglicht es, mit einer Vorrichtung
von beiden Seiten eine Information auszulesen. So kann, wie in den 1a und 1b beschrieben,
mittels einer Strahlungsquelle 6a eine punktförmige
Strahlung 7a über die erste musterförmig
ausgebildete Schicht 3a bewegt werden. Alternativ kann
mittels einer Strahlungsquelle 6b eine punktförmige
Strahlung 7b über die zweite musterförmig
ausgebildete Schicht 3b bewegt werden, da das Substrat 10' für
die verwendete Strahlung 7b durchlässig ist und
somit die Strahlung 7b durch dieses hindurch zur Solarzelle 2 gelangen kann.
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3 zeigt
eine weitere Einrichtung im Querschnitt, welche ein strahlungsdurchlässiges Substrat 10' aus
PET aufweist. Auf dem Substrat 10' befinden sich, in einer ähnlichen
Anordnung wie bereits in 1a gezeigt, eine
Solarzelle 2, eine optionale elektrische Schaltung 5 und
eine Antennenstruktur 4. Eine erste musterförmig
ausgebildete Schicht 3a in Form eines Barcodes befindet
sich in der gleichen Position wie die in den 1a und 1b gezeigte
musterförmig ausgebildete Schicht 3 auf der Solarzelle 2.
Eine zweite musterförmig ausgebildete Schicht 3b befindet
sich auf der, der Solarzelle 2 abgewandten Seite des Substrats 10'.
Eine derartige Einrichtung ermöglicht es, mit einer Vorrichtung
von beiden Seiten eine Information auszulesen. So kann, wie in den 1a und 1b beschrieben, mittels
einer Strahlungsquelle 6a eine punktförmige Strahlung 7a über
die erste musterförmig ausgebildete Schicht 3a bewegt
werden. Alternativ kann mittels einer Strahlungsquelle 6b eine
punktförmige Strahlung 7b über die zweite
musterförmig ausgebildete Schicht 3b bewegt werden,
da das Substrat 10' für die verwendete Strahlung 7b durchlässig
ist und somit die Strahlung 7b durch dieses hindurch zur
Solarzelle 2 gelangen kann.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung betreffend das Zusammenspiel zwischen
einer Einrichtung 1 gemäß den 1a und 1b und
einer Vorrichtung zum Auslesen einer Information aus der Einrichtung 1.
Die Vorrichtung umfasst hierbei die Strahlungsquelle 6,
eine Empfängereinheit 11 zum Empfang des von der
Antennenstruktur 4 (siehe 1b) abgestrahlten
RF-Informationssignals 8, das bei Bestrahlung der Solarzelle 2 (siehe 1b)
auf dem von dieser bereitgestellten Ausgangssignal basiert, sowie
eine Auswerteeinheit 12 zur Bestimmung einer Information
aus dem RF-Informationssignal 8.
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5 zeigt
eine weitere schematische Darstellung betreffend das Zusammenspiel
zwischen einer Einrichtung 1 gemäß den 1a und 1b und einer
Vorrichtung zum Auslesen einer Information aus der Einrichtung 1.
Die Vorrichtung umfasst hierbei die Strahlungsquelle 6,
eine Sendeeinheit 13, welche ein RF-Signal 8' an
die Antennenstruktur 4 sendet, eine Empfängereinheit 11 zum
Empfang eines modulierten RF-Informationssignals 8'', sowie eine
Auswerteeinheit 12 zur Bestimmung einer Information aus
dem modulierten RF-Informationssignal 8''. Das von der
Sendeeinheit 13 abgestrahlte RF-Signal 8' wird
mit dem Ausgangssignal 8 aufmoduliert, so dass die Empfängereinheit 11 das
modulierte RF-Informationssignal 8'' empfängt.
Weiterhin weist die Vorrichtung eine Vergleicheinheit 14 auf,
die eine von der Auswerteeinheit 12 aus dem modulierten RF-Informationssignal 8'' ermittelte
Information mit einer Vergleichsinformation vergleicht und je nach Vergleichsergebnis
ein Akzeptanzsignal oder ein Ablehnungssignal im Hinblick auf die
Information bereitstellt. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Warneinheit 15 zur
Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Warnsignals auf, welches
ausgegeben wird, wenn von der Vergleichseinheit 14 ein
Ablehnungssignal an die Warneinheit 15 übermittelt
wird
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6 zeigt
einen Querschnitt durch eine weitere Einrichtung, bei welcher auf
einem Substrat 10 eine Solarzelle 2 angeordnet
ist. Die Solarzelle 2 weist hier eine photovoltaisch aktive
Halbleiterschicht 2a, eine strahlungsundurchlässige
erste Elektrodenschicht 2b aus Gold und eine strahlungsdurchlässige zweite
Elektrodenschicht 2c in Form einer Gitterstruktur aus Gold
auf. Die Solarzelle 2 kann aber auch mehrere photovoltaisch
aktive Halbleiterschichten aufweisen, beispielsweise kann es sich
um eine "Multi-Junction-Zelle" handeln. Weitere für den
Aufbau der Solarzelle erforderliche Schichten wie beispielsweise
die Blocker-Schichten (siehe oben), sind der Einfachheit halber
hier, wie auch in den nachfolgenden Beispielen, nicht gesondert
dargestellt. Die Bereiche 2c' zeigen die Lage der Schnittflächen
der Gitterlinien der ersten Elektrodenschicht 2c auf, die senkrecht
zur Papierebene verlaufen. Die erste Elektrodenschicht 2c fungiert
gleichzeitig als musterförmig ausgebildete Schicht 3c und
zudem als Antennenstruktur 4a. Beim Auslesen einer Information
aus der Einrichtung kommt die Strahlungsquelle 6a zum Einsatz.
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7 zeigt
einen Querschnitt durch einen Bereich einer weiteren Einrichtung,
in dem auf einem strahlungsdurchlässigen Substrat 10' eine
Solarzelle 2 angeordnet ist. Die Antennenstruktur der Einrichtung
ist hier nicht dargestellt. Die Solarzelle 2 weist hier
eine, gegebenenfalls aber auch mehrere photovoltaisch aktive Halbleiterschicht(en) 2a,
weiterhin eine strahlungsdurchlässige erste Elektrodenschicht 2b aus
ITO und eine strahlungsdurchlässige zweite Elektrodenschicht 2c aus
einer durchgehenden, semitransparenten Metallschicht, aus insbesondere Gold,
auf. Eine musterförmig ausgebildete Schicht 3 in
Form eines Barcodes liegt eingebettet in der oder den Halbleiterschicht(en) 2a der
Solarzelle 2 vor. Ein Auslesen einer Information aus der
Einrichtung ist von beiden Seiten möglich, wobei entweder
die Strahlungsquelle 6a oder die Strahlungsquelle 6b zum
Einsatz kommt.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch eine weitere Einrichtung im Bereich einer
Solarzelle 2, wobei die Antennenstruktur der Einrichtung
nicht dargestellt ist. Auf einem Substrat 10 ist eine Solarzelle 2 angeordnet,
die hier eine, gegebenenfalls aber auch mehrere photovoltaisch aktive
Halbleiterschicht(en) 2a, weiterhin eine erste Elektrodenschicht 2b aus Gold
und eine strahlungsdurchlässige zweite Elektrodenschicht 2c aus
ITO aufweist. Eine musterförmig ausgebildete Schicht 3 in
Form eines Barcodes ist auf der zweiten Elektrodenschicht 2c aufgedruckt. Die
Strahlungsquelle 6, welche die Punkt- oder linienförmige
Strahlung 7 bereitstellt, wird relativ zur musterförmig
ausgebildeten Schicht 3 über einen davon teilweise
bedeckten photovoltaisch aktiven Bereich der Solarzelle 2 bewegt,
wobei die Strahlung 7 punktuell oder linienförmig
auf die Solarzelle 2 oder die musterförmig ausgebildete
Schicht 3 auftrifft. Trifft die Strahlung 7 in
einem ersten Bereich auf die Solarzelle 2, so wird die
Strahlung 7 zumindest teilweise in elektrische Energie
umgewandelt, so dass von der Solarzelle 2 ein erstes Ausgangssignal
bereitgestellt wird. Trifft die Strahlung 7 auf die musterförmig
ausgebildete Schicht 3 und wird von dieser zumindest teilweise
absorbiert und/oder reflektiert und/oder konvertiert, so wird von
der Solarzelle 2 mindestens ein zweites Ausgangssignal
bereitgestellt, das sich von dem ersten Ausgangssignal unterscheidet.
Die sich ergebende Folge von Ausgangssignalen wird zur Bestimmung
der Information verwendet.
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9 zeigt
das sich ergebende Ausgangssignal 9 der Solarzelle 2 gemäß 8 bei
Beaufschlagung mit einer Punkt- oder linienförmigen Laserstrahlung 7,
die in Pfeilrichtung (siehe 8) über
die musterförmig ausgebildete Schicht 3 bewegt
wird. Aufgetragen ist die Stromstärke 1 (in Ampere)
des Ausgangssignals 9 in Abhängigkeit von der
Zeit t (in Sekunden).
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10 zeigt
eine Einrichtung (1') mit vier Solarzellen (2a, 2b, 2c, 2d)
und einem Substrat 10 aus PET in der Draufsicht. Eine erste
Solarzelle 2a und eine vierte Solarzelle 2d sind
komplett von der musterförmig ausgebildeten Schicht 3 bedeckt,
während eine zweite Solarzelle 2b und eine dritte
Solarzelle 2c unbedeckt sind. Die musterförmig
ausgebildete Schicht 3 ist halbtransparent dargestellt,
um die Lage der darunter angeordneten Solarzellen 2a, 2d aufzuzeigen.
Die musterförmig ausgebildete Schicht 3 ist dabei
derart ausgebildet, dass diese für die Strahlung einer
hier nicht dargestellten Strahlungsquelle, welche von den Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d verwertbar
ist, undurchlässig ist. Die vier Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d sind
jeweils über Leiterbahnen 16 mit einer elektrischen
Schaltung 5 verbunden. Die elektrische Schaltung 5 ist
mit einer Antennenstruktur 4 aus Kupfer verbunden. Bei
einer vollflächigen Bestrahlung der Einrichtung 1' über
eine bestimmte Zeitspanne wird von der ersten Solarzelle 2a und
der vierten Solarzelle 2d kein Strom und somit jeweils
das Ausgangssignal „0" erzeugt, während von der
zweiten Solarzelle und der dritten Solarzelle ein Strom und somit
das Ausgangssignal „1” erzeugt wird. Die elektrische Schaltung 5 erzeugt
aus den einzelnen Ausgangssignalen der vier Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d beispielsweise
die Ausgangssignalfolge „0-1-1-0" entsprechend einer Reihung
der Ausgangssignale der Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d,
die an die Antennenstruktur 4 übermittelt und
von dieser als RF-Informationssignal abgestrahlt wird.
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Je
nach Ausgestaltung der elektrischen Schaltung 5 kann diese
mit den Ausgangssignalen der Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d auch
andere Signalfolgen bilden, wie beispielsweise „0-0-1-1''"
entsprechend einer Reihenfolge der Ausgangssignale der Solarzellen 2b, 2c, 2d, 2a usw..
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Wird
gemäß 10 die
Anordnung der musterförmig ausgebildeten Schicht 3 verändert
(hier nicht gezeigt), so dass beispielsweise die Solarzelle 2d nicht
von der Schicht 3 bedeckt ist, so wird bei einer vollflächigen
Bestrahlung der Einrichtung 1' über eine bestimmte
Zeitspanne von der ersten Solarzelle 2a kein Strom und
somit jeweils das Ausgangssignal „0" erzeugt, während
von der zweiten Solarzelle 2b, der dritten Solarzelle 2c und
der vierten Solarzelle 2d ein Strom und somit das Ausgangssignal „1"
erzeugt wird. Die elektrische Schaltung 5 erzeugt aus den einzelnen
Ausgangssignalen der vier Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d dann
beispielsweise die Ausgangssignalfolge „0-1-1-1" entsprechend
einer Reihung der Ausgangssignale der Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d,
die an die Antennenstruktur 4 übermittelt und
von dieser als RF-Informationssignal abgestrahlt wird. Je nach Ausgestaltung
der elektrischen Schaltung 5 kann diese mit den Ausgangssignalen
der Solarzellen 2a, 2b, 2c, 2d auch
hier andere Signalfolgen bilden.
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Die
Bildung unterschiedlichster Signalfolgen ist je nach Ausgestaltung
der musterförmig ausgebildeten Schicht 3 und der
jeweils verwendeten elektrischen Schaltung 5 mit Hilfe
der Einrichtung 1' in einfacher Weise möglich.
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Eine
Vielzahl weiterer Ausgestaltungen der Einrichtung, insbesondere
der musterförmig ausgebildeten Schicht(en), der Solarzelle(n)
und Antennenstruktur(en), sind im Lichte der Erfindung für
einen Fachmann in einfacher und nicht erfinderischer Weise realisierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 01/69517
A2 [0002, 0034]