用于太陽能電池模塊的集成背板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于太陽能電池模塊的集成背板，具體地公開了用于制備所述集成背板的一種聚合物組合物的制備方法，包括：(a)將約3-50重量%的小片無機(jī)納米填料與載體混合物熔融混合形成母料，其中所述母料中包含的所有組分的總重量%合計100重量%，并且其中所述載體混合物包含約5-50重量%的第一離聚物和約50-95重量%的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物；(b)將約5-40重量%的步驟(a)中獲得的母料與聚合物基料熔融混合形成聚合物組合物，其中所述聚合物組合物中包含的所有組分的總重量%合計100重量%，并且其中所述聚合物基料包含第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，所述第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物與所述第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物)相同或不同。
【專利說明】用于太陽能電池模塊的集成背板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及光伏模塊用的集成背板。
【背景技術(shù)】
[0002]由于太陽能電池提供了可持續(xù)能源，因此它們的使用得到快速推廣。基于所用的吸光材料，太陽能電池通常可以分成兩大類，即塊體或晶片類太陽能電池和薄膜太陽能電池。
[0003]單晶娃(C-Si)、聚-或多-晶娃(聚-Si或mc-Si)和帶娃是形成最常規(guī)晶片基太陽能電池時最常用的材料。由晶片類太陽能電池獲得的太陽能電池模塊經(jīng)常包括一系列約180至約240 μ m厚的自載晶片(或電池)，它們被焊接在一起并經(jīng)電連接。這種太陽能電池板，與導(dǎo)電糊和/或其表面上沉積的連接線的層一起，可以稱之為太陽能電池組件。該太陽能電池組件可以被聚合物封裝層包封、夾在其間、或者層壓在其間。所得結(jié)構(gòu)然后再夾在兩個保護(hù)外層(即，前板 和背板)之間形成耐候性模塊。這些保護(hù)外層可以由玻璃、金屬片或薄膜、或者塑料片或薄膜形成。然而一般說來，面對太陽光的外層需要足夠透明以使得光子到達(dá)太陽能電池。
[0004]封裝材料在太陽能電池模塊中達(dá)到幾個重要功能。例如，它們包住太陽能電池材料(它們可能脆或者對物理攻擊如磨損敏感)并保護(hù)它。此外，在一些太陽能電池模塊中封裝材料將太陽能電池與模塊外層粘合。對耐用、透明、易于加工的封裝材料的需求導(dǎo)致了對熱塑性聚合物的研究，例如為乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯醇縮醛類(例如，聚乙烯醇縮丁醛(PVB))、聚氯化乙烯類、聚乙烯(例如，線性低密度聚乙烯)、α-烯烴和α，β-烯鍵式不飽和羧酸酯的共聚物(例如，乙烯/丙烯酸甲酯共聚物和乙烯/丙烯酸丁酯共聚物)、和離聚物。
[0005]中國專利申請公開CN101823355和PCT專利申請W02010/101582A1公開了一種用于太陽能電池模塊的背板結(jié)構(gòu)，它包括基底層(例如，聚酯或含氟聚合物層)和與基底層的內(nèi)表面相連的乙烯共聚物連接層。然而，發(fā)現(xiàn)當(dāng)將這種背板結(jié)構(gòu)加入到太陽能電池模塊中時，乙烯共聚物基連接層在壓力下傾向于蠕變，并因此在使用期間引起分層。仍然需要開發(fā)這種用途的抗蠕變乙烯共聚物。
[0006]已知向聚合物中加入無機(jī)填料可以強(qiáng)化它們的機(jī)械性能。例如，PCT專利申請W02009/059387教導(dǎo)在聚合物中加入頁硅酸鹽可以改善其抗蠕變性。然而，由于無機(jī)填料和聚合物之間的不相容性，仍然需要開發(fā)一種新的方法，其中可以改善無機(jī)填料與聚合物基料的可混合性，并因此使聚合物的抗蠕變性改善最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開提供了一種聚合物組合物的制備方法，包括:(a)將3-50重量％的小片無機(jī)納米填料與載體混合物熔融混合形成母料，其中所述母料中包含的所有組分的總重量％合計100重量％，并且其中所述載體混合物包含5-50重量％的第一離聚物和50-95重量％的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物；和(b)將5-40重量％的步驟(a)中獲得的母料與聚合物基料熔融混合形成聚合物組合物，其中所述聚合物組合物中包含的所有組分的總重量％合計100重量％，并且其中所述聚合物基料包含第二乙烯/ (甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，其中所述第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物與所述第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物)相同或不同。
[0008]在該方法的一個實施方式中，第一和第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯各自獨立地選自以下組中:乙烯/丙烯酸酯共聚物和乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物。
[0009]在該方法的又一實施方式中，在步驟(a)中，基于所得母料的總重量，將3-50重量％，或者5-40重量％，或者8-30重量％的小片無機(jī)納米填料與50-97重量％，或者60-95重量％，或者70-92重量％的載體混合物混合。 [0010]在該方法的再一實施方式中，在步驟(a)中，基于載體混合物的總重量，所述載體混合物包含10-40重量％或15-35重量％的第一離聚物和60-90重量％或65-85重量％的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物。
[0011]在該方法的再一實施方式中，在步驟(b)中，基于聚合物組合物的總重量，將5-40重量％，或者10-30重量％，或者15-25重量％的母料與60-95重量％，或者70-90重量％，或者75-85重量％的聚合物基料混合。
[0012]在該方法的再一實施方式中，所述聚合物基料還包含與第一離聚物相同或不同的第二離聚物。在這些實施方式中，基于聚合物基料的總重量，該第二離聚物可以不大于35重量％，或者5-30重量％，或者10-30重量％的水平存在于聚合物基料中。
[0013]本公開還提供了一種抗蠕變板或薄膜，它是由上述方法獲得的聚合物組合物形成的。
[0014]本公開還提供了一種多層物品，包括由上述抗蠕變板或薄膜形成的層。
[0015]本公開還提供了一種太陽能電池模塊，包括太陽能電池層和由上述方法獲得的聚合物組合物形成的背封裝層，其中(a)所述太陽能電池層包含一個或多個電互連的太陽能電池；(b)所述太陽能電池層具有光接收面和非光接收面；和(C)所述背封裝層層壓在所述太陽能電池層的非光接收面上。
[0016]本公開還提供了一種用于太陽能電池模塊的集成背板的制備方法，包括:(i)制備如上所述的聚合物組合物；(ii)提供基底層；和(iii)在所述基底層上擠出涂布所述聚合物組合物獲得集成背板。
[0017]在該方法的一個實施方式中，所述基底層包含選自以下組中的聚合物材料:聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴、降冰片烯聚合物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜類、聚酰胺類、聚氨酯類、丙烯酸樹脂、乙酸纖維素類、玻璃紙、聚硅氧烷、聚氯化乙烯類、含氟聚合物、及其兩種或多種的組合。
[0018]在該方法的又一實施方式中，所述基底層中包含的聚合物材料選自聚酯和含氟聚合物，或者所述基底層中包含的聚合物材料選自聚酯。
[0019]本公開還提供了一種太陽能電池模塊，包括太陽能電池層和通過如上所述的方法獲得的集成背板，其中(a)所述太陽能電池層包含一個或多個電互連的太陽能電池；(b)所述太陽能電池層具有光接收面和非光接收面；和(C)所述集成背板層壓在所述太陽能電池層的非光接收面上，并且所述基底層遠(yuǎn)離太陽能電池層。[0020]在太陽能電池模塊的一個實施方式中，所述集成背板直接層壓在太陽能電池層上，其間沒有放置封裝材料。
[0021]根據(jù)本公開，當(dāng)一個范圍用兩個特定端點給出時，應(yīng)理解該范圍包括在這兩個特定端點內(nèi)的任意值和等于或約等于任意這兩個端點的任意值。
【具體實施方式】
[0022]本文公開了一種聚合物組合物的制備方法，其中所得聚合物組合物可用于制備抗蠕變性顯著改善的板或薄膜。該方法包括步驟:(a)將約3-50重量％的小片無機(jī)納米填料與載體混合物熔融混合形成母料，其中所述母料中包含的所有組分的總重量％合計100重量％，并且其中所述載體混合物包含約5-50重量％的第一離聚物和約50-95重量％的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物；(b)將約5-40重量％的步驟(a)獲得的母料與聚合物基料熔融混合形成聚合物組合物，其中所述聚合物組合物中包含的所有組分的總重量％合計100重量％，并且其中所述聚合物基料包含第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物(它可以與第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物相同或不同)。
[0023]所述小片無機(jī)納米填料通常的厚度為約0.3-100nm,在平面方向的長度在約0.01ym~約IOOym的范圍內(nèi)?？v橫比(長度比厚度)通常為約10~10，000的數(shù)量級。小片納米填料通常包括多個平行層并且相鄰層通過廊(galleries)或間隔(spaces)分開。 廊或間隔可以含有各種離子將這些相鄰層保持在一起。本公開所用的小片無機(jī)納米填料可以是天然存在的或者合成獲得的粘土。本公開所用的示例性的天然存在的小片納米填料，可以包括，但不限于，蒙脫石、云母、皂石、綠坡縷石、鋰蒙脫石、蛭石、膨潤土、綠脫石、背得石、鉻嶺石、鎂輝石、水羥硅鈉石等。本公開所用的示例性的合成小片納米填料可以包括，但不限于，合成鋰蒙脫石(例如可以從美國Southern Clay Products, Inc公司以商標(biāo)名Laponite?獲得)、合成云母(例如可以從中國汕頭保稅區(qū)三寶光晶云母科技有限公司獲得)、和合成阜石(例如論文“Charge Location Effect on the Hydration Properties ofSynthetic Saponiteand Hectorite Saturated by Na.，Ca2+Cations:XRD Investigation，，；Karmous MS 等人；Applied Clay Science ；2009, 46, 43-50 中所述的)。
[0024]本公開所用的離聚物是由某些母酸共聚物衍生的。該母酸共聚物是α -烯烴和具有3-8個碳原子的α，β_烯鍵式不飽和羧酸的共聚物?；诠簿畚锏目傊亓?，該母酸共聚物通常含有大于或等于約I重量％的α，β-烯鍵式不飽和羧酸的聚合單元?；诠簿畚锏目傊亓浚瑑?yōu)選，該母酸共聚物含有大于或等于約10重量％，或者約15-25重量％，或者約18-23重量％的α，β -烯鍵式不飽和羧酸的聚合單元。
[0025]本公開所用的α-烯烴可以含有2-10個碳原子。優(yōu)選，該α-烯烴選自以下組中:乙烯、丙烯、1_ 丁烯、1-戍烯、1-己烯、1-庚烯、3-甲基-1- 丁烯、4-甲基-1-戍烯，和類似物及其混合物。更優(yōu)選，該α-烯烴是乙烯。本公開所用的α，β_烯鍵式不飽和羧酸可以包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、單甲基馬來酸，及其混合物。優(yōu)選，α，β-烯鍵式不飽和羧酸選自以下組中:丙烯酸類、甲基丙烯酸類，及其混合物。
[0026]所述母酸共聚物還可以含有其它不飽和共聚單體的聚合單元。所述其它不飽和共聚單體的具體實例包括，但不限于，丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸十一烷酯、甲基丙烯酸十一烷酯、丙烯酸十八烷酯、甲基丙烯酸十八烷酯、丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸十二烷酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚(乙二醇)丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)苯基醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)4-壬基苯基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)4_壬基苯基醚甲基丙烯酸酯、馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二丁酯、富馬酸二甲酯、富馬酸二乙酯、富馬酸二丁酯、富馬酸二薄荷酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、和類似物及其混合物。優(yōu)選，所述其它不飽和共聚單體選自以下組中:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯及其混合物?；诠簿畚锏目傊亓?，母酸共聚物可以加入，不大于約50重量％，或者不大于約30重量％，或者不大于約20重量％的所述其它不飽和共聚單體的聚合單元。 [0027]所述母酸共聚物可以如美國專利3，404，134 ;5，028，674 ;6，500，888或6，518，365
中公開的方式聚合。
[0028]為了獲得離聚物，將母酸共聚物用金屬離子部分或全部中和。優(yōu)選，基于離聚共聚物中羧酸酯基的摩爾總數(shù)，該母酸共聚物約10-100%，或者約10-50%，或者約20-40%被用金屬離子中和。金屬離子可以是一價、二價、三價、多價及其混合物。優(yōu)選的一價金屬離子包括，但不限于，鈉、鉀、鋰、銀、汞、銅、和類似物及其混合物。優(yōu)選的二價金屬離子包括，但不限于，鈹、鎂、?丐、銀、鋇、銅、鎘、萊、錫、鉛、鐵、鈷、鎳、鋅、和類似物及其混合物。優(yōu)選的三價金屬離子包括，但不限于，鋁、鈧、鐵、釔、和類似物及其混合物。優(yōu)選的多價金屬離子包括，但不限于，鈦、鋯、鉿、釩、鉭、鎢、鉻、鈰、鐵、和類似物及其混合物。優(yōu)選當(dāng)金屬離子是多價的時，包括配位劑，例如硬脂酸根、油酸根、水楊酸根和酚酸根，如美國專利3，404，134中公開的。更優(yōu)選，所述金屬離子選自以下組中:鈉、鋰、鎂、鋅、鋁及其混合物。進(jìn)一步優(yōu)選，金屬離子選自以下組中:鈉、鋅及其混合物。最優(yōu)選，金屬離子是鋅。
[0029]本公開所用的合適的離聚物也可以從各種商家商購獲得。例如，合適的離聚物可以得自美國E.1.內(nèi)穆爾杜邦公司(DuPont E.1.du Pont deNemours and Company,下文稱作“杜邦”)，商標(biāo)名為Sudyn?，或者得自美國陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical Company),商標(biāo)名為AMPLIFY?，或者得自美國?？松梨诠?Exxon Mobil Corporation)，商標(biāo)名為1tek?。
[0030]本公開所用的術(shù)語“(甲基)丙烯酸烷基酯”是指丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯，并且本公開所用的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物是包含乙烯聚合單元和約6-40重量％的至少一種(甲基)丙烯酸烷基酯的聚合單元的共聚物。(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基部分可以含有1-6或1-4個碳原子，可以選自甲基、乙基、和支化或未支化的丙基、丁基、戊基和己基。示例性的(甲基)丙烯酸烷基酯包括，但不限于，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丁酯和丙烯酸正丁酯。(甲基)丙烯酸烷基酯共聚單體的極性可以通過改變存在于共聚單體內(nèi)的烷基的相對量和同一性來控制。類似地，可以使用甲基丙烯酸C1-C6烷基酯共聚單體作為共聚單體。這些共聚單體包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丁酯和甲基丙烯酸正丁酯。
[0031]本公開所用的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以是二元共聚物或較高級別共聚物的形式，例如三元共聚物。當(dāng)為較高級別共聚物的形式時，乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物還可以包含一種或多種其它合適的共聚單體的聚合單元。例如，本公開所用的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以為三元共聚物的形式，基于乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的總重量，還包括低于約5重量％的選自如下的第三共聚單體的聚合單元:丙烯酸類、甲基丙烯酸類及其衍生物。
[0032]應(yīng)理解本公開所用的第一和第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物各自可以是簡單的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的形式或者是任意兩種或多種不同的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的混合物的形式。而且，包含在載體混合物中的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物和包含在聚合物基料中的第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以相同或不同?！安煌笔侵高@兩種共聚物包含不同的共聚單體，或者這兩種共聚物包含不同量的相同共聚單體。在某些實施方式中，本公開所用的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物選自乙烯/丙烯酸酯共聚物和乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物。在另一實施方式中，本公開所用的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物是乙烯/丙烯酸甲酯共聚物。
[0033] 本公開所用的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以使用高壓釜或者管式反應(yīng)器通過聚合物領(lǐng)域公知的工藝制得。例如，該共聚反應(yīng)可以在高壓釜中以連續(xù)工藝進(jìn)行，其中將乙烯、(甲基)丙烯酸烷基酯和任選存在的溶劑如甲醇(參見美國專利5，028，674)與引發(fā)劑一起加入到例如美國專利2，897，183中公開的類型的攪拌高壓釜中。在另一實施方式中，乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以在管式反應(yīng)器中，按照文章“High Flexibility EMAMade from High Pressure Tubular Process，，(AnnualTechnicalConference-Society of Plastics Engineers (2002), 60th(Vol.2), 1832-1836)中所述的步驟制得。在又一實施方式中，乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以在高壓管式反應(yīng)器中于升溫下沿管另外添加反應(yīng)物共聚單體獲得。在又一實施方式中，乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以在一系列高壓釜反應(yīng)器中制得，其中共聚單體的替換是通過多區(qū)域添加反應(yīng)物共聚單體實現(xiàn)的，如美國專利3，350，372 ;3，756，996或5，532，066中教導(dǎo)的。
[0034]本公開所用的乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物也可以從各種商家商購獲得。例如，它們可以得自杜邦，商標(biāo)名為Elvaloy'? AC或Bynel?。
[0035]根據(jù)本公開，該方法的第一步包括將小片無機(jī)納米填料與至少一種離聚物和第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的載體混合物熔融混合。該熔融混合工藝可以用單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)、開煉機(jī)等進(jìn)行。此外，為了保證納米填料與載體混合物充分混合，該混合可以在約50-300°C或約80-250°C或約100_250°C的溫度下進(jìn)行。同樣根據(jù)本公開，在第一熔融混合步驟期間，將約3-50重量％，或者約5-40重量％，或者約8-30重量％的小片無機(jī)納米填料與約50-97重量％，或者約60-95重量％，或者約70-92重量％的載體混合物混合。并且，載體混合物可以包含約5-50重量％，或者約10-40重量％，或者約15-35重量％的第一離聚物，和約50-95重量％，或者約60-90重量％，或者約65-85重量％的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物。[0036]根據(jù)本公開，該方法的第二步包括將母料(由第一熔融混合步驟獲得)與包含第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的聚合物基料或者主要由第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物組成的聚合物基料熔融混合。再次，該熔融混合工藝可以使用單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)、開煉機(jī)等進(jìn)行。此外，為了保證母料與聚合物基料充分混合，該混合可以在約50-300°C或約100-300°C或約100_250°C的溫度下進(jìn)行。同樣根據(jù)本公開，在該第二熔融混合步驟期間，將約5-40重量％，或者約10-30重量％，或者約15-25重量％的母料(由第一熔融混合步驟獲得)與約60-95重量％，或者約70-90重量％，或者約75-85重量％的聚合物基料混合。本公開所用的聚合物基料可以包括第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物或者主要由第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物組成。在某些實施方式中，聚合物基料還可以包含第二離聚物，該第二離聚物與第一離聚物相同或不同。在一個實施方式中，基于聚合物基料的總重量，所述聚合物基料還包含不大于約35重量％，或者約5-30重量％，或者約10-30重量％的第二離聚物。 [0037]而且，在這兩個熔融混合步驟之一或者二者期間，可以加入一種或多種其它添加劑，前提是基于所得聚合物組合物的總重量，這些其它添加劑以不大于約10重量％的水平存在。并且所述一種或多種其它添加劑可以包括，但不限于，加工助劑、流動強(qiáng)化添加劑、潤滑劑、顏料、染料、光學(xué)增亮劑、阻燃劑、沖擊改性劑、成核劑、防結(jié)塊劑(例如，二氧化硅)、熱穩(wěn)定劑、受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)、UV吸收劑、UV穩(wěn)定劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、粘合劑、引物、增強(qiáng)添加劑(例如，玻璃纖維)、光穩(wěn)定劑、滑動劑、光反射添加劑及其兩種或多種的組合。
[0038]本文還公開了由上面公開的方法制得的聚合物組合物形成的薄膜或板。并且正如下面提供的實施例證實的，這些薄膜或板具有非常高的抗蠕變性。
[0039]本文公開的薄膜或板可以通過任意合適方法制得。例如，該板或薄膜可以通過溶液澆注或者浸涂形成。優(yōu)選熔融工藝如澆注薄膜擠出、壓塑成型、注射成型、層壓、吹膜工藝、擠出涂布、串接熔融擠出涂布、熔融擠出澆注、熔融共擠出澆注、熔融擠出涂布或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意合適的熔融工藝。
[0040]本文還公開了包含一或多層本文公開的抗蠕變薄膜或板的層的層壓物品。
[0041]該層壓物品可以通過任意合適的工藝制得，例如擠出層壓、膠粘層壓、干層壓、濕層壓和熱層壓，等。
[0042]在一個實施方式中，層壓物品是太陽能電池模塊，它包含太陽能電池層和由本文公開的抗蠕變薄膜或板形成的背封裝層，并且該背封裝層層壓在太陽能電池層的背面上。所述太陽能電池模塊中包含的太陽能電池層包含一個或多個太陽能電池。太陽能電池包括能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)變成電能的任意物品或材料。本公開所用的太陽能電池包括，但不限于，晶片基太陽能電池(例如，c-Si或mc-Si基太陽能電池，如上面【背景技術(shù)】部分所述)和薄膜太陽能電池(例如，a-S1、μ c-S1、CdTe、硒化銦銅(CIS)、硒化銅-銦-鎵(CIGS)、吸光染料、或有機(jī)半導(dǎo)體基太陽能電池，如上面【背景技術(shù)】部分所述)。在太陽能電池層內(nèi)，優(yōu)選太陽能電池是電互連的或者以平面排列。此外，太陽能電池層還可以包括電線，例如十字電纜和母線。
[0043]太陽能電池層可以具有面對陽光的正面(也稱之為正面，并且在實際使用條件下通常面對陽光)和不面對陽光的背面(也稱之為背面，并且在實際使用條件下通常背離陽光)。太陽能電池限定在太陽能電池層的正面和背面之間的范圍。在太陽能電池模塊內(nèi)，用于設(shè)置在太陽能電池層的面對陽光的正面的層壓層的所有材料應(yīng)具有足夠的透明度以使足夠的陽光達(dá)到太陽能電池。用于設(shè)置在太陽能電池層的不面對陽光的背面的層壓層的材料不需要透明。
[0044]在本公開的太陽能電池模塊內(nèi)，將由上面公開的抗蠕變薄膜或板形成的背封裝層層壓在太陽能電池層的背面上。并且背封裝層可以具有約0.025-3mm，或者約0.25-2.3mm,或者約0.38-1.5mm，或者約0.51-1.5mm，或者約0.51-1.14mm的平均總厚度。
[0045]太陽能電池模塊還可以包括層壓在太陽能電池層的正面上的透明前封裝層，并且該前封裝層可以包括任意合適的聚合物材料，例如酸共聚物、離聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇縮醛類(包括聲學(xué)級聚乙烯醇縮醛類)、聚氨酯類、聚氯化乙烯類、聚乙烯類(例如，線性低密度聚乙烯類)、聚烯烴嵌段共聚物彈性體、α-烯烴和α，β_烯鍵式不飽和羧酸酯類的共聚物)(例如，乙烯/丙烯酸甲酯共聚物和乙烯/丙烯酸丁酯共聚物)、聚硅氧烷彈性體、環(huán)氧樹脂、及其兩種或多種的組合。
[0046]太陽能電池模塊還可以包括分別在太陽能電池模塊的正面和背面上用作模塊的最外層的透明前板和/或背板。該透明前板和背板可以由任意合適的板或薄膜形成。合適的板包括，例如，玻璃或塑料板，例如聚碳酸酯類、丙烯酸樹脂、聚丙烯酸酯類、環(huán)狀聚烯烴(例如，乙烯/降冰片烯聚合物)、聚苯乙烯類(優(yōu)選在有茂金屬催化劑的情況下制得的聚苯乙烯類)、聚酰胺類、聚酯、含氟聚合物，或者其兩種或多種的組合。此外，金屬板，例如鋁、鋼、鍍鋅鋼或陶瓷板可用于背板中。用作前板和背板的合適的薄膜可以包括聚合物，該聚合物包括， 但不限于，聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚烯烴(例如，聚丙烯、聚乙烯、和環(huán)狀聚烯烴)、降冰片烯聚合物、聚苯乙烯(例如，間同聚苯乙烯)、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜類(例如，聚醚砜、聚砜，等)、聚酰胺類、聚氨酯類、丙烯酸樹脂、乙酸纖維素類(例如，乙酸纖維素、三乙酸纖維素，等)、玻璃紙、聚硅氧烷、聚氯化乙烯類(例如，聚偏二氯乙烯)、含氟聚合物(例如，聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯和乙烯-四氟乙烯共聚物)、及其兩種或多種的組合。該聚合物薄膜可以不經(jīng)取向，或者單軸取向，或者雙軸取向。
[0047]可用于太陽能電池模塊外層(例如，前板和/或背板)的薄膜的具體實例包括，但不限于，聚酯薄膜(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜)、含氟聚合物薄膜(例如，得自杜邦的Tedkir?、Tefzel.?，和Teflon?薄膜)。也可以將金屬薄膜，例如鋁箔，用作背板。而且用于太陽能電池模塊外層的薄膜可以為多層薄膜的形式，例如含氟聚合物/聚酯/含氟聚合物多層薄膜(例如，Tedlar?/PET/Tedlar?或TPT層壓薄膜，可得自奧地利的IsovoItaAG公司或得自美國馬迪可公司(Madico)。
[0048]太陽能電池模塊還可以包括嵌入該模塊內(nèi)的其它功能薄膜或板層(例如，介電層或屏障層)。這些功能層可以包括任意上述的聚合物薄膜或涂布有其它功能涂層的那些。例如，涂布有金屬氧化物涂層的聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)薄膜，例如美國專利6，521，825,6, 818，819或歐洲專利1182710中所述的，可以在層壓板中起氧和水分屏障層的作用。
[0049]如果需要，在太陽能電池層和包封劑層之間也可以包括非機(jī)織玻璃纖維(稀松布scrim)層以利于在層壓過程中脫氣和/或用作包封劑的強(qiáng)化。這種稀松布層的使用，例如，描述在美國專利 5，583,057 ；6, 075, 202 ;6，204，443 ;6，320，115 ;6，323,416 或歐洲專利 0769818 中。
[0050]而且，加入到太陽能電池模塊中的前板、背板、前封裝層、背封裝層、和任意其它層的一個或兩個表面可以任選經(jīng)過任意合適的粘合強(qiáng)化處理。該粘合強(qiáng)化處理可以是本領(lǐng)域已知的任意形式并包括火焰處理(參見，例如，美國專利2，632，921 ;2，648，097 ；2，683，894 ;或2，704，382)、等離子體處理(參見例如，美國專利4，732，814)、電子束處理、氧化處理、電暈放電處理、化學(xué)處理、鉻酸處理、熱空氣處理、臭氧處理、紫外光處理、噴砂處理、溶劑處理、及其兩種或多種的組合。
[0051]本文還公開了一種用于太陽能電池模塊的集成背板的制備方法，包括將上面公開的聚合物組合物直接擠出涂布到基底層上形成集成背板。為了改善基底層和抗蠕變層之間的結(jié)合強(qiáng)度，優(yōu)選擠出溫度設(shè)定在200-350°C或270-330°C。
[0052]本公開所用的基底層可以由任意合適的聚合物組合物形成。這種合適的聚合物組合物可以包括一種或多種聚合物材料，該聚合物材料包括，但不限于，聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚烯烴(例如，聚丙烯、聚乙烯和環(huán)狀聚烯烴)、降冰片烯聚合物、聚苯乙烯(例如，間同聚苯乙烯)、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜類(例如，聚醚砜、聚砜，等)、聚酰胺類、聚氨酯類、丙烯酸樹 月旨、乙酸纖維素類(例如，乙酸纖維素、三乙酸纖維素，等)、玻璃紙、聚硅氧烷、聚氯化乙烯類(例如，聚偏二氯乙烯)、含氟聚合物(例如，聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯和乙烯-四氟乙烯共聚物)、及其兩種或多種的組合。在一個實施方式中，基底層由選自聚酯和含氟聚合物的聚合物材料形成。在另一實施方式中，基底層為多層形式并且與抗蠕變薄膜層接觸的表面層由選自聚酯和含氟聚合物的聚合物材料形成。
[0053]而且，在太陽能電池模塊內(nèi)，集成背板層壓在太陽能電池層的背面上，抗蠕變層與太陽能電池層相鄰。優(yōu)選，集成背板的抗蠕變層直接與太陽能電池層結(jié)合，沒有任意其它封裝材料。在這種實施方式中，抗蠕變層用作背封裝層。
[0054]根據(jù)本公開，在太陽能電池模塊內(nèi)，集成背板的平均總厚度為約8-1000 μ m，或者約50-600 μ m,或者約100-400 μ m,而抗蠕變層的平均厚度為約10-400 μ m或約40-200 μ m。
[0055]實施例
[0056]材料:
[0057].IM:由乙烯/甲基丙烯酸共聚物獲得的離聚物，包含15重量％的甲基丙烯酸的聚合單元并且22%用Zn2+中和；
[0058]? ECP-1:乙烯/丙烯酸甲酯共聚物，包含20重量％的共聚合的丙烯酸甲酯并且密度為0.94g/cm3，熔體流動速率(MFR)為8.0g/10min，熔點92°C ；
[0059].ECP-2:乙烯/丙烯酸甲酯共聚物，包含9重量％的丙烯酸甲酯的聚合單元，密度為 0.93g/cm3，MFR 為 6.0g/10min，熔點為 101°C ；
[0060].云里:500目云母，由中國中久科技(上海)有限公司，現(xiàn)為美國VWR國際有限公司的一部分制造；
[0061]?醒1:用二甲基二氫化牛脂銨改性的有機(jī)-粘土，從中國浙江豐虹新材料股份有限公司獲得，等級數(shù)DK4;
[0062]?迪:合成層化娃酸鹽，由 Southern Clay Products, Inc 制造，商標(biāo)名 Laponite?。
[0063]對比實施例CE1-CE4和實施例E1-E6[0064]首先，使用雙螺桿擠出機(jī)(由美國賽默飛世爾科技公司(ThermoFisherScientific Inc.)制造,型號為Prism Eurolab 16)將填料(例如，SS、云母或者M(jìn)MT)與ECP-1和/或ION熔融混合，制得填料/聚合物母料(MB1-MB8，如表1所列)。將機(jī)筒溫度設(shè)定為 60 0C > 120 °C、180 °C、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V 和 200 °C，?？跍囟仍O(shè)定為200°C，螺桿速度設(shè)定為350rpm，輸出量設(shè)定為3kg/小時。
[0065]進(jìn)一步，在CEl和E1-E6各自中，使用雙螺桿擠出機(jī)(由日本東芝機(jī)械股份有限公司(Toshiba Kikai K.K.)制造，型號為 TEM-35B)將 2.2kg 的母料與 6.2kg ECP-2 和 1.6kgION熔融混合，制得樹脂組合物。機(jī)筒溫度設(shè)定在水冷卻、180°C、200°C、200°C和200°C，模口溫度設(shè)定在200°C，螺桿速度設(shè)定在200rpm，輸出量設(shè)定在20kg/小時。使用與上面相同的雙螺桿擠出機(jī)將1.21kg ECP-1與6.2kg ECP-2熔融混合，制得CE2的組合物。在該組合物中未加入填料/聚合物母料。使用與上面相同的雙螺桿擠出機(jī)將2.2kg MB2與7.8kgECP-2熔融混合，制得CE3的組合物。使用與上面相同的雙螺桿擠出機(jī)，將5.5kg SSU.21kgECP-1、2.04kg ION和6.2kg ECP-2直接熔融混合，制得CE4的組合物。 [0066]之后，在CE1-CE4和E1-E6各自中，使用迷你型注射成型機(jī)(由賽默飛世爾科技公司制造，型號為HAAKE MiniJet II)將這些樹脂組合物注射成型，制得Imm的厚薄膜。熔融溫度設(shè)定在200°C，模具溫度設(shè)定在40°C，注射壓力設(shè)定在320kgf/c，后壓設(shè)定在800kgf/
Co
[0067]最后，使用動力學(xué)機(jī)械分析儀(由美國TA儀器(TA Instruments)制造,型號為Q800)測定如此在各種條件下獲得的薄膜的拉伸應(yīng)變。簡言之，首先將這些Imm厚的薄膜切割成約0.5mm寬的膜帶，然后在60°C下調(diào)理5分鐘然后測定(在60°C下進(jìn)行)。之后，將這些膜帶夾持在間隔IOmm的兩個夾子之間并經(jīng)受0.5MPa的拉伸應(yīng)力持續(xù)約10分鐘，然后經(jīng)過約20分鐘的恢復(fù)期。然后獲得拉伸應(yīng)變量度并記錄為表2中的“拉伸應(yīng)變@0.5MPa”。接著，使這些膜帶再經(jīng)受IMPa的拉伸應(yīng)力持續(xù)約10分鐘，然后經(jīng)過約20分鐘的恢復(fù)期，然后獲得拉伸應(yīng)變量度并記錄為表2中的“拉伸應(yīng)變OlMPa”。最后，使這些膜帶再經(jīng)受2MPa的拉伸應(yīng)力持續(xù)約10分鐘，然后經(jīng)過約20分鐘的恢復(fù)期。然后獲得拉伸應(yīng)變量度并記錄為表2中的“拉伸應(yīng)變@2MPa”。拉伸應(yīng)變越小，則抗蠕變性越好。
[0068]結(jié)果證實，與由沒有納米填料的樹脂組合物形成的薄膜(CEl和CE2)相比，在樹脂組合物中加入納米填料可以改善含有相同組分的薄膜的抗蠕變性。然而，如果將納米填料直接熔融混合到聚合物基料中而不使用載體混合物的話(CE4)或者如果在載體混合物中不含離聚物的話(CE3)，這種改善是有限的。僅僅當(dāng)納米填料經(jīng)過含有離聚物的載體熔融混合到聚合物基料中時(E1-E6)，所得樹脂組合物才能用于形成抗蠕變性顯著提高的薄膜。
[0069]表1
[0070]
~I MBl I MB2 MB3 MB4 MB5 MB6 MB7 MB8
— ECP-1(重量％) 73一 75 " 55 66 55 66 ~~55~ 66 _1(^(重量％)27 一20 24 20 24 ~20~ 24
—SS (重量 ％)- — 25 " 25 10 - - ~ -
~ MMT (g:S%)- - " - - 25 10 ~ -
云母(重量 ％):::::: 25 10
—合計(重量 ％) 100 100 100 100 100 100 100 100[0071]表2
[0072]
【權(quán)利要求】
1.聚合物組合物的制備方法，包括: (a)將3-50重量％的小片無機(jī)納米填料與載體混合物熔融混合形成母料，其中所述母料中包含的所有組分的總重量％合計100重量％，并且其中所述載體混合物包含5-50重量％的第一離聚物和50-95重量％的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物；和 (b)將5-40重量％的步驟(a)中獲得的母料與聚合物基料熔融混合形成聚合物組合物，其中所述聚合物組合物中包含的所有組分的總重量％合計100重量％，并且其中所述聚合物基料包含第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，所述第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物與所述第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物相同或不同。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯各自獨立地選自以下組中:乙烯/丙烯酸酯共聚物和乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在步驟(a)中，基于所得母料的總重量，將3-50重量％，或者5-40重量％，或者8-30重量％的小片無機(jī)納米填料與50-97重量％，或者60-95重量％，或者70-92重量％的載體混合物混合。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在步驟(a)中，基于載體混合物的總重量，所述載體混合物包含10-40重量％或15-35重量％的第一離聚物和60-90重量％或65-85重量％的第一乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其中在步驟(b)中，基于聚合物組合物的總重量，將5-40重量％，或者10-30重量％，或者15-25重量％的母料與60-95重量％，或者70-90重量％，或者75-85重量 ％的聚合物基料混合。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其中所述聚合物基料還包含與第一離聚物相同或不同的第二離聚物。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中基于聚合物基料的總重量，所述第二離聚物以不大于35重量％，或者5-30重量％，或者10-30重量％的水平存在于聚合物基料中。
8.一種抗蠕變板或薄膜，由如權(quán)利要求1-7任一項所述的方法獲得的聚合物組合物形成。
9.一種多層物品，其包含由權(quán)利要求8所述的抗蠕變板或薄膜形成的層。
10.一種太陽能電池模塊，其包括太陽能電池層和由如權(quán)利要求1-7任一項所述的方法獲得的聚合物組合物形成的背封裝層，其中(a)所述太陽能電池層包含一個或多個電互連的太陽能電池；(b)所述太陽能電池層具有光接收面和非光接收面；和(C)所述背封裝層層壓在所述太陽能電池層的非光接收面上。
11.一種用于制備太陽能電池模塊的集成背板的方法，包括: (i)如權(quán)利要求1-7任一項所述制備聚合物組合物； (ii)提供基底層； (iii)在所述基底層上擠出涂布所述聚合物組合物獲得集成背板。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述基底層包含選自以下組中的聚合物材料--聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴、降冰片烯聚合物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚砜類、聚酰胺類、聚氨酯類、丙烯酸樹脂、乙酸纖維素類、玻璃紙、聚硅氧烷、聚(氯化乙烯類)、含氟聚合物、及其兩種或多種的組合。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述基底層中包含的聚合物材料選自聚酯和含氟聚合物，或者所述基底層中包含的聚合物材料選自聚酯。
14.一種太陽能電池模塊，其包括:太陽能電池層和如權(quán)利要求11-13任一項所述的方法獲得的集成背板，其中(a)所述太陽能電池層包含一個或多個電互連的太陽能電池；(b)所述太陽能電池層具有光接收面和非光接收面；和(c)所述集成背板層壓在所述太陽能電池層的非光接收面上，并且所述基底層遠(yuǎn)離太陽能電池層。
15.如權(quán)利要求16所述的太陽能電池模塊，其中所述集成背板直接層壓在太陽能電池層上，其間沒有放置封`裝材料。
【文檔編號】C08L23/08GK103724778SQ201210385602
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】劉澤琳, 疏引, 左剛, G·M·科恩 申請人:杜邦公司