本公開涉及在太陽能電池組件中用作封裝材料的可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物。

背景技術(shù)：

太陽能似乎是一種用之不竭的能源，因此太陽能的相關(guān)研究引起了許多注意。光伏電池便是為了將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能而開發(fā)的裝置。

通常，太陽能模塊機(jī)械性地支撐光伏電池，且保護(hù)光伏電池免受環(huán)境影響而劣化。太陽能模塊通常包括一個(gè)剛性且透明的保護(hù)前板(例如玻璃)以及一個(gè)后板或背板。前板及背板將光伏電池封裝起來，并因此保護(hù)光伏電池免受環(huán)境影響而劣化。

當(dāng)太陽能電池組件在其太陽能電池和組件的另一部分之間以大電勢運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常會發(fā)生電勢誘導(dǎo)衰減(“PID”)的問題。這導(dǎo)致太陽能電池降低或停止電力的產(chǎn)生。PID是當(dāng)組件的電壓電勢和漏電流在半導(dǎo)體材料和組件的其它元件(例如玻璃和邊框)之間驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)的離子遷移時(shí)發(fā)生的。PID的發(fā)生所需的條件涉及(i)環(huán)境因素、(ii)系統(tǒng)因素、(iii)組件因素和(iv)電池因素。在組件這一級別，玻璃的選擇、封裝和擴(kuò)散阻阻隔層都已顯示出對PID具有影響。例如，人們假定擴(kuò)散的水和離子可引起不利的電化學(xué)反應(yīng)，使太陽能電池的p-n結(jié)失效。對于此，在Aitken等人的國際專利申請公布WO2013/020128中，他們聲稱通過將不含或基本上不含堿金屬離子，例如鈉離子，的玻璃替換光伏組件中的標(biāo)準(zhǔn)鈣鈉玻璃可降低或消除PID。人們還已建議EVA封裝材料可對PID起重要作用。尤其是，在Schuetze等人的“Laboratory Study of Potential Induced Degradation of Silicon Photovoltaic Modules”，Q-Cells SE,Sonnenallee17-21,06766Bitterfel-Wolfen中，他們提出EVA中包含的乙酸與水分的共存可能是導(dǎo)致被稱為“玻璃腐蝕”的玻璃界面處的金屬離子溶解的原因，并且他們認(rèn)為PID與經(jīng)由玻璃和EVA之間的界面、以及經(jīng)由EVA和電池表面之間的界面的傳遞過程有關(guān)。

如上所述，顯然對于可以防止或減少光伏組件的PID的聚合物封裝材料存在較大需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在此提供一種可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物，其包含：(a)至少一種乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，(b)0.01-5重量％的至少一種不飽和羧酸，(c)0.05-5重量％的至少一種交聯(lián)劑，(d)1-7重量％的駐極體化碳化硅、氮化硅或氧化硅粒子、和(e)0.75-5重量％的銪摻雜釩酸鈣熒光組合物，其中所述組合物中包含的所有組分的重量％總計(jì)為100重量％。

在所述可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物的一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一種不飽和羧酸選自α,β-烯鍵式不飽和羧酸，或者所述至少一種不飽和羧酸選自具有3-24個(gè)碳原子的α,β-烯鍵式不飽和羧酸?；蛘?，所述至少一種不飽和羧酸選自：丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、巴豆酸、2-乙基丙烯酸、2-戊烯酸、4-戊烯酸、2-丙基丙烯酸、2-辛烯酸、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苯甲酸、10-十一碳烯酸、芥酸、巴西烯酸、棕櫚油酸(palmitoleinic acid)、油酸、神經(jīng)酸、亞麻酸、蓖麻油酸、4-氧代-4-苯基-2-丁烯酸、2-溴丙烯酸、2-溴甲基-丙烯酸、山梨酸、衣康酸、檸康酸、富馬酸、甲基富馬酸、中康酸、2-甲基琥珀酸、黏康酸、丙炔酸、2-丁炔酸、2-戊炔酸、2-己炔酸、2-辛炔酸、苯基丙炔酸、乙炔二羧酸、2-乙酰氨基-丙烯酸和馬來酸單酰胺、以及其中的兩種或更多種的組合，或者所述至少一種不飽和羧酸選自：丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、以及其中的兩種或更多種的組合。

在所述可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一種交聯(lián)劑選自過氧化物，或者所述至少一種交聯(lián)劑選自有機(jī)過氧化物，或者所述至少一種交聯(lián)劑選自叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯、過氧化甲乙酮、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷、1,1-雙(叔丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環(huán)己烷、1,1-二(叔丁基過氧基)環(huán)己烷、2,2’-雙(叔丁基過氧基)二異丙苯、4,4’-雙(叔丁基過氧基)丁基戊酸酯、3,3-雙(叔丁基過氧基)丁酸乙酯、過氧化叔丁基異丙苯、二[(叔丁基過氧基)異丙基]苯、過氧化叔丁基、6,6,9,9-四甲基-3-甲基-3-正丁基-1,2,4,5-四氧基環(huán)壬烷、6,6,9,9-四甲基-3-甲基-3-乙基羰基甲基-1,2,4,5-四氧基環(huán)壬烷、3,3-二(叔丁基過氧基)-丁酸乙酯、過氧化二苯甲酰、過氧化2,4-二氯苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基過氧基)-3-己炔、以及其中的兩種或更多種的組合。

在所述可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一種乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的含量為所述組合物的總重量的85-99.5重量％、或90-99重量％、或95-98.5重量％。

在所述可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一種不飽和羧酸的含量為所述組合物的總重量的0.02-3重量％或0.05-2重量％。

在所述可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一種交聯(lián)劑的含量為所述組合物的總重量的0.1-3重量％或0.2-2重量％。

在所述可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物的又一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物還包含一種或多種附加添加劑，或者所述組合物還包含一種或多種選自以下的附加添加劑：交聯(lián)助劑、增塑劑、加工助劑、流動(dòng)增強(qiáng)添加劑、潤滑劑、顏料、染料、阻燃劑、抗沖擊改性劑、成核劑、防粘連劑、紫外線穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、粘合劑、底漆、補(bǔ)強(qiáng)添加劑、填料、以及其中的兩種或更多種的組合。

在此還提供由以上提供的可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的組合物形成的可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯的膜或片。

在所述可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯的膜或片的一個(gè)實(shí)施方案中，所述膜或片被用作太陽能電池的封裝層。

在此還提供太陽能電池預(yù)層壓組件，其包括：(i)包括太陽能電池部件并具有前側(cè)和背側(cè)的太陽能電池層，所述太陽能電池部件由一個(gè)或多個(gè)太陽能電池構(gòu)成、以及(ii)位置鄰近所述太陽能電池層的前側(cè)的前封裝層，其中所述前封裝層由權(quán)利要求9的可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯的膜或片形成。

在所述太陽能電池預(yù)層壓組件的一個(gè)實(shí)施方案中，所述組件還包括位置鄰近所述前封裝層并與所述太陽能電池層相對的前板。

在所述太陽能電池預(yù)層壓組件的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述組件還包括背封裝層和背板，所述背封裝層位置鄰近太陽能電池部件的背側(cè)，所述背板位置鄰近所述背封裝層且與太陽能電池層相對。

在此還提供一種通過層壓以上提供的太陽能電池預(yù)層壓組件而形成的太陽能電池組件。

在所述太陽能電池組件的一個(gè)實(shí)施方案中，用以形成前封裝層的可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯的膜或片為經(jīng)過交聯(lián)的。

依據(jù)本公開，當(dāng)用兩個(gè)特定端點(diǎn)給出范圍時(shí)，應(yīng)理解該范圍包括這兩個(gè)特定端點(diǎn)內(nèi)的任何數(shù)值、以及等于或約等于這兩個(gè)端點(diǎn)中任一個(gè)的任何值。

具體實(shí)施方式

在此公開了一種可交聯(lián)的乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物的組合物，其中所述組合物包含(a)至少一種乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、(b)約0.01-5重量％的至少一種不飽和羧酸和(c)約0.05-5重量％的至少一種交聯(lián)劑，(d)1-7重量％的駐極體化碳化硅、氮化硅或氧化硅粒子、和(e)0.75-5重量％的銪摻雜釩酸鈣熒光組合物，其中所述組合物中包含的所有組分的重量％總計(jì)為100重量％。

在此使用的EVA共聚物來自乙烯和乙酸乙烯酯的共聚。所述EVA共聚物包含乙烯共聚單元和基于所述EVA共聚物的總重量的約15-35重量％、或約25-33重量％的乙酸乙烯酯共聚單元。

依據(jù)本公開，所述至少一種EVA共聚物的含量可以為所述可交聯(lián)的EVA組合物的總重量的約85-99.5重量％、或約90-99重量％、或約95-98.5重量％。

在此使用的不飽和羧酸優(yōu)選地選自α,β-烯鍵式不飽和羧酸，或更優(yōu)選地選自具有3-24個(gè)碳原子的α,β-烯鍵式不飽和羧酸?；蛘?，在此使用的不飽和羧酸可選自：丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、巴豆酸、2-乙基丙烯酸、2-戊烯酸、4-戊烯酸、2-丙基丙烯酸、2-辛烯酸、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苯甲酸、10-十一碳烯酸、芥酸、巴西烯酸、棕櫚油酸、油酸、神經(jīng)酸、亞麻酸、蓖麻油酸、4-氧代-4-苯基-2-丁烯酸、2-溴丙烯酸、2-溴甲基-丙烯酸、山梨酸、衣康酸、檸康酸、富馬酸、甲基富馬酸、中康酸、2-甲基琥珀酸、黏糠酸、丙炔酸、2-丁炔酸、2-戊炔酸、2-己炔酸、2-辛炔酸、苯基丙炔酸、乙炔二羧酸、2-乙酰氨基-丙烯酸和馬來酸單酰胺。

依據(jù)本公開，所述至少一種不飽和羧酸的含量可以為所述可交聯(lián)的EVA組合物的總重量的約0.01-5重量％、或約0.02-3重量％、或約0.05-2重量％。

在此適用的合適的過氧化物交聯(lián)劑的實(shí)例包括但不限于叔丁基過氧化2-乙基己基碳酸酯、過氧化甲乙酮、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷、1,1-雙(叔丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環(huán)己烷、1,1-二(叔丁基過氧基)環(huán)己烷、2,2’-雙(叔丁基過氧基)二異丙苯、4,4’-雙(叔丁基過氧基)丁基戊酸酯、3,3-雙(叔丁基過氧基)丁酸乙酯、過氧化叔丁基異丙苯、二[(叔丁基過氧基)-異丙基]苯、過氧化叔丁基、6,6,9,9-四甲基-3-甲基-3-正丁基-1,2,4,5-四氧基環(huán)壬烷、6,6,9,9-四甲基-3-甲基-3-乙基羰基甲基-1,2,4,5-四氧基環(huán)壬烷、3,3-二(叔丁基過氧基)-丁酸乙酯、過氧化二苯甲酰、過氧化2,4-二氯苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)-3-己炔、以及其中的兩種或更多種的組合。

基于所述可交聯(lián)的EVA共聚物的組合物的總重量，所述至少一種交聯(lián)劑的含量可以為約0.05-5重量％、或約0.2-3重量％、或約0.2-2重量％。

在此公開的可交聯(lián)的EVA共聚物的組合物還可包含一種或多種其它添加劑。這些其它添加劑可包括但不限于交聯(lián)助劑、增塑劑、加工助劑、流動(dòng)增強(qiáng)添加劑、潤滑劑、顏料、染料、阻燃劑、抗沖擊改性劑、成核劑、防粘連劑(例如硅石)、紫外線穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、粘合劑、底漆、補(bǔ)強(qiáng)添加劑(例如玻璃纖維)、其它填料等。通常，這些其它添加劑的總量(如果存在)基于所述可交聯(lián)的EVA組合物的總重量可以小于約5重量％、小于約3重量％、小于約2重量％、小于約1重量％、或小于約0.5重量％。

在此還公開了由上文公開的可交聯(lián)的EVA共聚物的組合物形成的可交聯(lián)的EVA膜或片。在此可使用任何合適的工藝來制備所述可交聯(lián)的EVA膜或片。膜和片之間的區(qū)別是厚度。但是，對于區(qū)別膜和片的精確厚度沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但如在此使用的，膜的厚度為約250μm或更小、或約12-250μm、或約25-130μm。片的厚度可以是大于約250μm、或大于約380μm、或大于約510μm。在此的描述對于膜和片是同等的，除非在特定情況中另有限制。但是，為了方便起見，在給定的情境中可僅使用這些術(shù)語的一種。

此外，在此公開的可交聯(lián)的EVA片或膜在一側(cè)或兩側(cè)上可具有光滑或粗糙的表面。優(yōu)選地，所述膜或片在兩側(cè)上都具有粗糙的表面以促進(jìn)在層壓工藝中脫氣。通過常規(guī)工藝，例如機(jī)械壓花可制造粗糙表面。例如，剛擠出的片或膜可通過位置鄰近沖模出口的模輥的專門制備的表面。該模輥對熔化聚合物的一側(cè)賦予理想的表面特性。因此，當(dāng)該織紋化輥(textured roll)的表面具有微峰和微谷時(shí)，澆鑄在織紋輥上的仍可壓印的聚合物片在與輥接觸的一側(cè)上會具有粗糙表面。該粗糙表面通常分別符合輥表面的谷和峰。

在此還公開了太陽能電池預(yù)層壓組件。所述太陽能電池預(yù)層壓組件包括至少一層可交聯(lián)的EVA膜或片和由一種或多種太陽能電池組成的太陽能電池部件。

太陽能電池是指包括可將光轉(zhuǎn)化為電能的任何制品。在太陽能電池預(yù)層壓組件中，優(yōu)選地，太陽能電池是電互連的。各種形式的太陽能電池的實(shí)例包括例如，單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池、基于無定形硅的太陽能電池、銅銦硒太陽能電池、化合物半導(dǎo)體太陽能電池、染料敏化的太陽能電池等。太陽能電池的最常見類型包括多晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池，化合物半導(dǎo)體太陽能電池和基于無定形硅的太陽能電池。

所述薄膜太陽能電池一般通過在基材，例如玻璃或柔性膜上沉積幾個(gè)薄膜層來制造，這些層被圖案化以便形成多個(gè)單電池，將它們電連接以產(chǎn)生合適的電壓輸出。取決于實(shí)施的多層沉積的工序，基材可以作為太陽能電池組件的背表面或前窗。

太陽能電池預(yù)層壓組件中包括的太陽能電池部件一般具有前側(cè)(或光接收側(cè))和背側(cè)，其中使用時(shí)前側(cè)的位置面對太陽。因此，所述太陽能電池預(yù)層壓組件中的所有組件具有面對太陽的前側(cè)、以及背側(cè)。

在此公開的太陽能電池預(yù)層壓組件包括至少一層可交聯(lián)的EVA片或膜，其位置鄰近太陽能電池部件，并作為封裝層之一，或優(yōu)選地，所述可交聯(lián)的EVA片或膜的位置鄰近太陽能電池部件的前側(cè)，并作為前封裝層。

所述太陽能電池預(yù)層壓組件可還包括由以下的其它聚合材料形成的封裝層：例如酸共聚物、離聚物、聚(乙烯/乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇縮乙醛)(包括聲音級的聚(乙烯醇縮乙醛))、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯(例如線性低密度聚乙烯)、聚烯烴嵌段彈性體、聚(α-烯烴-共聚-α,β-烯鍵式不飽和羧酸酯)(例如聚(乙烯-共聚-丙烯酸甲酯)和聚(乙烯-共聚-丙烯酸丁酯))、硅酮彈性體、環(huán)氧樹脂、以及其中的兩種或更多種的組合。優(yōu)選地，所述太陽能電池預(yù)層壓組件包括兩層可交聯(lián)的EVA片或膜，其中兩層中的每一層與太陽能電池部件的兩側(cè)的每一側(cè)層壓，并作為前封裝層或背封裝層。

厚度不同于所述可交聯(lián)的EVA片或膜的各封裝層可獨(dú)立地在約25-3000μm、或約26-1000μm、或約25-500μm范圍。所述太陽能電池預(yù)層壓組件中包括的所有封裝層可具有光滑或粗糙的表面。優(yōu)選地，所述封裝層具有粗糙的表面以促進(jìn)通過層壓工藝時(shí)層壓件的脫氣。

所述太陽能電池預(yù)層壓組件還可包括前板和/或背板，其分別作為組件在光接收側(cè)和背側(cè)的外層。

所述太陽能電池預(yù)層壓組件的外層，即前板和背板可來自任何合適的片或膜。合適的片可以是玻璃片或塑料片，例如聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚丙烯酸酯、環(huán)狀聚烯烴(例如乙烯/降冰片烯聚合物)、聚苯乙烯(優(yōu)選茂金屬催化的聚苯乙烯)、聚酰胺、聚酯、氟聚合物或以上兩種或多種的組合。此外，金屬片如鋁箔、鋼箔、鍍鋅鋼箔或陶瓷板可用于形成背襯層。

合適的膜層可以包括但不限于以下的聚合物：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、聚氨酯、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(氯乙烯)(例如聚偏二氯乙烯)、氟聚合物(例如聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物等)、以及其中的兩種或更多種的組合。聚合膜可以是雙軸取向的聚酯膜(優(yōu)選聚(對苯二甲酸乙二醇酯)膜)或氟聚合物膜。在一些應(yīng)用中還優(yōu)選氟聚合物-聚酯-氟聚合物(例如“TPT”)膜。金屬膜，例如鋁箔也可用作背襯層。

在此公開的太陽能電池預(yù)層壓組件還可包括嵌入所述組件中的其它功能膜層或片層(例如介電膜或阻擋層)。所述功能層可來自上述的聚合膜的任一種或用附加的功能涂布物涂布的功能層。

位于太陽能電池部件的光接收側(cè)的膜或片優(yōu)選由透明材料制成，以允許陽光有效透射入太陽能電池部件?？砂ㄌ厥獾哪せ蚱云鸬椒庋b層和外層的兩種功能。還可想到的是，組件中包括的任何膜層或片層可以是預(yù)先形成的單層或多層的膜或片的形式?？梢詫λ鎏柲茈姵仡A(yù)層壓組件的層壓層的一個(gè)或兩個(gè)表面進(jìn)行如上所述的處理以提高粘合強(qiáng)度。

在此公開的太陽能電池預(yù)層壓組件的一個(gè)實(shí)施方案中，所述組件包括(a)太陽能電池部件、(b)由在此公開的可交聯(lián)的EVA片或膜形成且位置鄰近太陽能組件的光接收側(cè)的前封裝層、和(c)由玻璃形成且位置鄰近前封裝層的前板。優(yōu)選地，用作前板的玻璃不是低鈉玻璃或低堿玻璃，在此還公開了由上文公開的太陽能電池預(yù)層壓組件制備的太陽能電池層壓件或組件。具體地，通過將太陽能電池預(yù)層壓組件進(jìn)行如下提供詳述的進(jìn)一步層壓工藝形成太陽能電池層壓件。在層壓工藝期間，所述太陽能電池預(yù)層壓組件中包括的可交聯(lián)的EVA膜或片被交聯(lián)。也就是說，在此公開的太陽能電池層壓件或組件中，將至少一層經(jīng)交聯(lián)的EVA片或膜層壓至太陽能電池部件的一側(cè)。經(jīng)交聯(lián)的EVA片或膜來自所述可交聯(lián)的EVA片或膜。更具體地，所述經(jīng)交聯(lián)的EVA片或膜是由經(jīng)交聯(lián)的EVA共聚物的基體和0.01-5重量％的所述至少一種不飽和羧酸形成，所述至少一種不飽和羧酸分散入經(jīng)交聯(lián)的EVA共聚物的基體且與其結(jié)合。

如在背景技術(shù)中描述的，常規(guī)的基于EVA的封裝材料已被暗示是太陽能電池組件中的PID的成因。但是，如由以下實(shí)施例所證實(shí)的，當(dāng)在此公開的經(jīng)交聯(lián)的EVA片或膜被用作封裝材料時(shí)，PID降低很多。不希望受制于理論，相信在此公開的封裝材料對水分子和離子，例如堿金屬陽離子，尤其是鈉陽離子具有低滲透性。因此，防止水和離子到達(dá)會引起PID發(fā)生的太陽能電池的表面。以下的數(shù)據(jù)還證實(shí)在此公開的經(jīng)交聯(lián)的EVA片或膜(其來自包含羧酸的EVA共聚物的組合物)比來自不含羧酸的EVA共聚物組合物的那些經(jīng)交聯(lián)的EVA片或膜顯示出更高的體積電阻率(或改進(jìn)的絕緣性)。這對于所述太陽能電池組件中的封裝材料是理想的性質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何層壓工藝可用以從所述太陽能電池預(yù)層壓組件制備太陽能電池層壓件或組件。層壓工藝可以是高壓釜或非高壓釜工藝。此外，層壓工藝需要在合適的條件下進(jìn)行，使得基于EVA的封裝層(其來自可交聯(lián)的EVA膜或片)在層壓工藝中被交聯(lián)。這些合適的工藝條件的選擇處于任何本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力之內(nèi)。