容易用于制造封裝薄膜的分散體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及分散體(D)，其包含(i)至少一種聚烯烴共聚物(I)作為連續(xù)相;和（ii) 至少一種分散在聚烯烴共聚物（I)中的（甲基)丙烯酰胺化合物。本發(fā)明另外涉及分散體(D) 用于制造用于封裝電子器件，尤其是太陽能電池的薄膜的用途。本發(fā)明還涉及制備分散體 (D)的方法。最后，本發(fā)明還涉及借助該方法獲得的分散體(D)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏模塊(光伏="PV"）通常由焊接到保護(hù)薄膜的兩個子層中的對稱布置的硅電池子 層構(gòu)成。這種保護(hù)薄膜本身又通過其背面上的"背板"和其正面上的"前板"穩(wěn)定化。背板和 前板可以是合適的塑料薄膜，也可以由玻璃構(gòu)成。封裝材料的功能基本是保護(hù)PV模塊免受 氣候影響和機械負(fù)荷，因此各種封裝材料的機械穩(wěn)定性是重要的性質(zhì)。此外，良好的封裝材 料具有快速固化速度、高的凝膠含量、高透射、小的溫度誘發(fā)和熱誘發(fā)變色的傾向和高粘附 (即小的UV誘發(fā)的脫層傾向）。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)(例如W0 2008/036708 A2)中為此目的描述的封裝材料通?；诶绻?酮樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、離子交聯(lián)聚合物、聚烯烴薄膜或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 ("EVA"）之類的材料。
[0004] 用于制造此類封裝薄膜的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的。在這些方法中，交聯(lián)劑 與聚烯烴共聚物（和可能的其它添加劑）一起在例如擠出機中均勻混合，然后擠出成為薄 膜。EP 1 164 167 A1例如描述了EVA封裝薄膜。但其中描述的方法也適用于由其它材料，例 如上文提到的那些材料制成的薄膜。
[0005] 硅電池的封裝通常在真空層壓爐中進(jìn)行(EP 2 457 728 A1)。為此，準(zhǔn)備PV模塊的 層結(jié)構(gòu)并首先在層壓爐（由被膜隔開的兩個室構(gòu)成）中緩慢加熱。這使聚烯烴共聚物(例如 EVA)軟化。同時將該爐抽真空以除去層之間的空氣。這一步驟最關(guān)鍵并花費4至6分鐘。隨 后，經(jīng)由第二室破壞真空，并通過施加壓力將該模塊的層互相焊接。同時繼續(xù)加熱直至交聯(lián) 溫度，由此然后在該最終步驟中發(fā)生該薄膜的交聯(lián)。
[0006] 在制造用于太陽能模塊的封裝薄膜中的標(biāo)準(zhǔn)做法正是使用EVA。但是，EVA也具有 比其更低的比體積電阻（spezifischer elektrischer Durchgangswiderstand)p。這導(dǎo)致 使用EVA薄膜作為封裝材料的吸引力較低，因為尤其需要具有高的比體積電阻P的封裝材 料。
[0007] 這是因為在PV模塊的情況下，所謂的"PID"效應(yīng)(PID =電勢誘導(dǎo)衰減）目前是主 要品質(zhì)問題。術(shù)語"PID"被理解為是指在PV模塊內(nèi)由所謂的"漏泄電流"造成的電壓相關(guān)的 性能衰減。
[0008] 除太陽能電池的結(jié)構(gòu)外，破壞性漏泄電流的成因是各個PV模塊相對于地電位的電 壓水平-在大多數(shù)未接地PV系統(tǒng)的情況下，PV模塊受到正或負(fù)電壓。PID通常在相對于地 電位的負(fù)電壓下發(fā)生并經(jīng)由高的系統(tǒng)電壓、高溫和高空氣濕度加速。因此，鈉離子從PV模塊 的蓋板玻璃迀移到太陽能電池的界面處并在此造成破壞（"分流"），這可造成性能損失或甚 至造成PV模塊的完全損失。
[0009] 通過提高封裝薄膜的比體積電阻P，可以明顯降低發(fā)生PID效應(yīng)的風(fēng)險。
[0010] 比體積電阻p或電阻率（"體積電阻率"，在下文也縮寫為"VR"）是依賴于溫度的材 料常數(shù)。其用于計算均質(zhì)電導(dǎo)體的電阻。根據(jù)本發(fā)明借助ASTM-D257測定比體積電阻。
[0011]材料的比體積電阻P越高，光伏模塊越不容易發(fā)生PID效應(yīng)。提高封裝薄膜的比體 積電阻P的顯著有利作用因此是提高PV模塊的壽命和效率。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)在CN 103525321 A中論述了與用于PV模塊的封裝薄膜相關(guān)的PID效應(yīng)的 問題。這一文獻(xiàn)描述了用于封裝太陽能電池的基于EVA的薄膜，其包含異氰脲酸三烯丙酯 ("TAIC"）和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（"TMPTMA"）作為共交聯(lián)劑，以及優(yōu)選包含用于疏 水化的聚烯烴離子交聯(lián)聚合物和聚硅氧烷作為附加添加劑。這種薄膜具有降低的PID效應(yīng)。 但是，其缺點在于聚烯烴離子交聯(lián)聚合物相對昂貴。聚硅氧烷還對粘附性質(zhì)具有不利作用。 此外，實施例沒有給出關(guān)于用何種濃度可實現(xiàn)何種改進(jìn)的具體信息。
[0013] JP 2007-281135 A也描述了來自TAIC和TMPTMA的交聯(lián)劑組合。TMPTMA在此使交聯(lián) 反應(yīng)加速并因此帶來提高的生產(chǎn)率。
[0014] JP 2012-067174 A和JP 2012-087260 A描述了基于EVA和基于聚烯烴的用于太陽 能電池的封裝薄膜，其除TAIC外還包含例如乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯 酸酯、己-1，6-二醇二甲基丙烯酸酯作為交聯(lián)劑。這些共交聯(lián)劑一開始稍微減慢交聯(lián)反應(yīng)并 因此提高加工時間窗口。
[0015] JP 2009-135200 A同樣描述了包含TAIC和各種多官能醇的（甲基）丙烯酸酯衍生 物的交聯(lián)劑，其中在這種情況中描述了基于EVA的封裝的改進(jìn)的耐熱性以及較小的脫層傾 向。
[0016] JP 2007-281135 A和JP 2007-305634 A描述了用于制造用于太陽能電池的多層 共擠EVA封裝薄膜的來自TAIC和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（"TMPTA"）的交聯(lián)劑組合。
[0017] 例如JP 2013-138094 A、JPHll-20094、JPHll-20095、JPHll-20096、JPHll-20097、 JPH11-20098、JPH11-21541、CN 102391568 A、CN 102504715 A、CN 102863918 A、CN 102911612 A、CN 103045105 A、CN 103755876 A、CN 103804774 A、US 2011/0160383 Al、 TO 2014/129573 A1描述了用于太陽能電池封裝薄膜的類似的交聯(lián)劑組合。
[0018]在現(xiàn)有技術(shù)中描述了在另一背景（印刷板的處理）中的另一類交聯(lián)劑(EP 0 228 638 A1、DE 37 04 067 A1)。這些是下文定義的化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的交聯(lián)劑，尤其是亞甲基雙丙 烯酰胺。
[0019] 但是，這一化合物類別如果如現(xiàn)有技術(shù)中所述用于制造太陽能電池封裝薄膜，會 帶來使其對此用途缺乏吸引力的缺點。
[0020] 這是因為聚烯烴共聚物薄膜傳統(tǒng)上(下文借助EVA薄膜來解釋，但也適用于其它聚 烯烴共聚物薄膜)通過首先預(yù)先放置EVA并將交聯(lián)劑或來自各種交聯(lián)劑與附加添加劑如過 氧化物或共交聯(lián)劑的混合物噴涂到EVA上來制造。然后可以使噴上的溶液向內(nèi)擴散，然后可 以擠出該薄膜。但是，這種方法在下文定義的化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的交聯(lián)劑，尤其是亞甲基雙丙烯 酰胺的情況中從一開始就不切實際，因為它們不是液體。
[0021] 雖然根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在非液體交聯(lián)劑的情況下，可將它們?nèi)芙庠诤线m的溶劑中并 且此后將它們與可能的附加添加劑一起才噴涂到EVA上。但是，這一操作方法帶來缺點，因 為必須在擠出之前或之中再次除去溶劑，這意味著額外的復(fù)雜性和投入成本并尤其在工業(yè) 大規(guī)模用途中造成高成本。此外，許多可考慮的溶劑，例如甲醇是有毒和易燃的，這需要在 操作防護(hù)和防爆方面的額外預(yù)防措施。
[0022] 粉狀交聯(lián)劑與液體添加劑一起直接施加到EVA粒料上不是一個選項，因為該交聯(lián) 劑缺乏在粒料上的粘附性。雖然該粉末起初借助液體添加劑均勻分布在聚合物粒料的表面 上并起初粘附到潮濕表面上。但是，一旦液體添加劑完全擴散到該聚合物中，固體不再粘附 在表面上并由于粒料的運動再次磨去，因此發(fā)生分離并且不可均勻分布。用這種混合物獲 得的薄膜過度不均勻，這造成太陽能電池封裝薄膜的VR值的不可接受的變動。
[0023] 將粉狀交聯(lián)劑引入聚合物制劑的另一可能性是在薄膜制造中將該粉末直接單獨 按重量計量加入到擠出機中。但是，此處的問題在于只需要基于聚烯烴共聚物計非常小濃 度的交聯(lián)劑，因此精確計量加入在技術(shù)上難以實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024] 本發(fā)明的目的因此是提供可以在聚烯烴共聚物薄膜(尤其是EVA薄膜)的制造中使 用下列化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的交聯(lián)劑，尤其是亞甲基雙丙烯酰胺的組合物，其中由此獲得的薄膜 應(yīng)具有這樣高的VR值以使其可用于封裝太陽能電池。此外，應(yīng)提供制造這樣的薄膜的方法。
[0025] 現(xiàn)在已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過下文定義的分散體解決本發(fā)明的目的。
[0026] 本發(fā)明的分散體可驚人地用于制造用于封裝電子器件，例如太陽能電池的薄膜， 其在整個薄膜上具有高的比體積電阻值。
[0027]本發(fā)明的分散體(D)相應(yīng)地包含 (i) 至少一種聚烯烴共聚物(I)作為連續(xù)相;和 (ii) 至少一種分散在聚烯烴共聚物(I)中并具有化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的化合物
其中 R1、R2各自彼此獨立地為氫或甲基； A選自 非支化或支化的亞烷基，其具有1至20個碳原子且其中至少一個氫可以被鹵素替代且 其中一個或兩個氫可以各自被選自-〇r3、-c(=o)nr4r5的基團替代， 亞芳基，其具有6至14個碳原子且其中至少一個氫可以被鹵素或具有1至10個碳原子的 烷基替代且其中一個或兩個氫可以各自被選自-〇r6、-c(=o)nr7r8的基團替代， 化學(xué)結(jié)構(gòu)-f-X-A2-的橋連基團； 其中妒、護(hù)、妒、1?6、1?7、1?8各自彼此獨立地選自氫、具有1至10個碳原子的支化或非支化的 烷基； 其中A\A2各自彼此獨立地為具有1至10個碳原子的支化或非支化的亞烷基； 且其中X選自-0-、-3-3-、-3-、-謝9-，其中滬=具有1至10個碳原子的烷基。
[0028]化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的化合物在本發(fā)明中也被稱作"(甲基)丙烯酰胺化合物"。
[0029] 特別地，在化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)中， R1、R2各自彼此獨立地為氫或甲基； A選自 具有1至20個碳原子的非支化或支化的烷基、具有6至14個碳原子的亞芳基、化學(xué)結(jié)構(gòu)-W-X-A2-的橋連基團； 其中A\A2各自彼此獨立地為具有1至10個碳原子的支化或非支化的亞烷基； 且其中X選自-0-、-5-5-、-5-、-置9-，其中1?9 =具有1至10個碳原子的非支化或支化的 烷基。
[0030] 在分散體(D)的一個優(yōu)選實施方案中，在化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)中，R\R2各自彼此獨立地為 氫或甲