專利名稱：包含低濕氣滲透率粘合劑組合物的太陽能電池板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含粘合劑層的太陽能電池板，該粘合劑層包含具有低濕氣滲透率的粘合劑組合物。本發(fā)明還涉及使用這類組合物制造太陽能電池板，該組合物用作粘合劑和用于圍繞組件導線和太陽能電池板的其它結構元件的密封。
背景技術：
光電太陽能電池板，還被簡單地稱為太陽能電池板，通常具有兩種基本設計。一種設計使用連接在一起和包埋在層壓薄膜中的晶體硅晶片。層壓薄膜和其中包埋的晶片通常夾在玻璃、聚合物材料或者其它適合的材料的兩個薄板(lights)或者面板之間。
在此更感興趣的第二種太陽能電池板設計使用非晶態(tài)硅、碲化鎘(Cd-Te)或者銅-銦-二硒化物，CuInSe2(通常被稱為“CIS”)的一種，或者以下所論及的類似的半導體材料，其被沉積在薄膜形式的基材上。這些薄膜光電材料通常通過例如濺射、PVD或者CVD等方法作為薄膜被沉積在玻璃基材上。單個光電池通常通過激光刻蝕過程形成，并且通過適合的線路例如母線連接在一起。母線將從光電池輸出的電流輸送到貯存裝置。薄膜光電材料和相關線路可以用鋁的濺射層覆蓋，其起到保護下面的結構的作用。為了使構成完整，組裝粘合劑被涂覆在光電材料、相關線路和任何存在的保護層上，并且涂覆襯底材料。襯底材料通常是玻璃，但是可以是金屬、復合材料或者塑料材料。
除了上述CIS之外，已經使用了族I、族III和族IV半導體材料的組合(被稱為I-III-IV)和/或計劃將其用作光電材料。已經提出了將大量不同的I-III-VI半導體材料用于光電池。某些實例包括AgInS2，AgGaSe2，AgGaTe2，AgInSe2，AgInTe2，CuGaS2，CuInS2，CuInTe2，CuAIS2，和CuGaSe2。然而，大部分注意力集中在CIS和CIS的變體上，其中一部分銦被替換為鋁和鎵的一種或多種和/或一部分硒被替換為硫和/或碲。已經被提出的兩種有前景的CIS變體包括CuInxGa1-xSe2(通常被稱為“CIGS”)和CuInxGa1-xSeyS2-y(通常被稱為“CIGSS”)。這些和其它I-III-VI半導體可以被用于光電池，正如在本領域中已知的。
線路，例如母線，其收集太陽能電池板產生的電流，必須通過導線連接到適合的貯存裝置，例如電池。這類導線可以被稱為“組件導線”或者“組件引線”。組件導線必須在某些點從太陽能電池板出來。需要附加的粘合劑或者密封材料，以便圍繞從太陽能電池板出來的組件導線進行密封。用于圍繞組件導線進行密封的粘合劑可以與用于將襯底材料附著到太陽能電池板上的組裝粘合劑相同或者不同。
太陽能電池板在戶外使用，因此被暴露于風、水和日光等要素。太陽能電池板主要受到水分的有害影響，水分可能滲透到太陽能電池板中，接觸電連接點或者光電材料。太陽能電池板中的滲水一直是長期存在的問題。因此，已經進行了各種嘗試來降低濕氣滲透率(MVTR)。太陽能電池板還可能受到風和日光的有害影響，其可能導致粘合劑層的破壞。風引起顯著的物理損壞，而日光導致太陽能電池板的加熱和暴露于紫外線(UV)輻射。測量的太陽能電池板的操作溫度高達110℃。在升高的溫度下熱塑性粘合劑軟化，并且對UV-誘導破壞是敏感的。許多熱固化材料具有過高的MVTR。
一種目前使用的組裝粘合劑是乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。EVA與過氧化物一起被涂覆到太陽能電池板上，該過氧化物可以交聯EVA。這樣，通過施加熱或者輻射，EVA在太陽能電池板上被固化就位，所述熱或者輻射使過氧化物將EVA交聯。交聯的EVA提供高強度，但是具有較高的MVTR。
組件導線密封材料具有與組裝粘合劑相同的問題。目前使用的組件導線粘合劑/密封劑包括環(huán)氧化合物和熱熔丁基化合物。環(huán)氧化合物具有較高的MVTR。熱熔丁基體系不能實現高強度，因為它們通常作為熱塑性材料提供，并且如上所述，當溫度升高時它們失去強度。
從太陽能電池板中除去水分的問題，以及尋找除了對粘合劑所要求的其它性能之外具有適當低的MVTR性能的粘合劑的問題，一直被長期擱置。為了提供適合的粘合劑材料已經進行了許多嘗試。然而，還不能令人滿意地提供所要求的強度和相關的性能兩者，以及所要求的低的MVTR性能。本發(fā)明通過提供適用于太陽能電池板的低MVTR粘合劑，提供了該問題的解決方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及適用于太陽能電池板的粘合劑組合物，其提供低MVTR以及強度和相關性能兩者。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及太陽能電池板，其包括光電材料層、背板和將光電材料層粘合到背板的粘合劑層，其中粘合劑層包含粘合劑組合物，所述粘合劑組合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。在一個實施方案中，粘合劑層具有小于大約3g/m2/d的MVTR。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及太陽能電池板，其包括光電材料層、背板、將光電材料層粘合到背板的粘合劑層、穿過光電材料層或者背板的至少一個的組件導線開口和密封所述組件導線開口的組件導線粘合劑組合物，所述組件導線粘合劑組合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。在一個實施方案中，組件導線密封劑/粘合劑組合物具有小于大約3g/m2/d的MVTR。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及制造太陽能電池板的方法，該太陽能電池板包括光電材料層和背板，所述方法包括以下步驟(a)通過混合低MVTR聚合物或者共聚物與硅烷-改性聚合物或者共聚物，形成具有低濕氣滲透率的粘合劑組合物；(b)使用粘合劑組合物將光電材料層粘合到背板上；和(c)交聯所述硅烷-改性聚合物或者共聚物。在一個實施方案中，粘合劑組合物具有小于大約3g/m2/d的MVTR。
本發(fā)明的粘合劑組合物，除了具有低MVTR之外，提供了以下優(yōu)點，由于在硅烷-改性聚合物或者共聚物上存在過量硅烷基團，任何可能進入粘合劑組合物中的水分僅僅導致硅烷-改性聚合物或者共聚物的進一步交聯，而不是導致粘合劑組合物或者太陽能電池板的其它元件的任何損壞或者惡化。因此，除了為粘合劑組合物提供提高的強度和基材粘合性之外，硅烷-改性聚合物或者共聚物提供延長的針對可能滲入粘合劑組合物中的任何水分的防護。


圖1是太陽能電池板的層的簡略剖視圖，包括本發(fā)明的低MVTR粘合材料層。
圖2是太陽能電池板的層的簡略剖視圖，該太陽能電池板與圖1中的相似，但是還包括保護層，和本發(fā)明的低MVTR粘合材料層。
圖3是太陽能電池板的平面示意圖。
圖4是按照本發(fā)明的一個實施方案，在交聯之前，硅烷-改性聚合物的分子的簡略化學結構。
圖5是按照本發(fā)明的一個實施方案，在交聯之后，硅烷-改性聚合物的分子的簡略化學結構。
圖6是太陽能電池板的簡略剖視圖，其包括按照本發(fā)明的實施方案的組件導線開口。
圖7是圖6的太陽能電池板的簡略剖視圖，其包括用按照本發(fā)明的一個實施方案的組件導線粘合劑充填的組件導線開口。
圖8是用圖解法說明本發(fā)明實施方案的制造太陽能電池板方法的步驟的流程圖。
應該理解，為簡單起見和為了說明的清楚性，示于圖中的元件沒有必然地按比例描繪。例如，為了清楚，某些元件的尺寸相對于其他元件被放大。此外，認為適當時，在圖中重復了附圖標記，以指出相應的元件。
此外，應該理解，如下所述的工藝步驟和結構不形成制造太陽能電池板的完整的工藝流程。本發(fā)明可以與目前用于本領域中的太陽能電池板制造技術一起實施，并且僅僅包括了理解本發(fā)明所必需的那些通常實施的工藝步驟。
詳細說明在一個實施方案中，本發(fā)明涉及太陽能電池板，其中太陽能電池板包括光電材料層和背板，以及將光電材料層粘合到背板的粘合劑層。在一個實施方案中，粘合劑層包含粘合劑組合物，其包含低濕氣滲透率(MVTR)聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。
太陽能電池板可以是本領域中已知的任何類型。因此太陽能電池板包括光電材料層，其用于從照射太陽能電池板的太陽光產生電流。在一個實施方案中，光電材料層包括非晶態(tài)硅、碲化鎘、銅-銦-二硒化物(CIS)或者另一種族I-III-IV半導體材料的層，例如上述討論到的那些。
在另一實施方案中，太陽能電池板包括晶體硅晶片，它們被連接在一起和包埋在層壓薄膜中。晶體硅可以是多晶或者單晶硅。本發(fā)明適用于這兩種類型的太陽能電池板。此外，本發(fā)明適用于包括其它光電材料的太陽能電池板，例如在鍺上的砷化鎵(GaAs/Ge(1))、在砷化鎵上的砷化鎵(GaAs/GaAs)或者在砷化鎵/鍺上的磷化鎵銦(GaInP/GaAs/Ge)。包括非晶態(tài)硅、碲化鎘或者銅-銦-硫化物的光電材料層，與包括晶體硅的板相比，對水分的侵入是更敏感的，因此將從本發(fā)明中獲得更多的潛在益處。本發(fā)明不局限于任何特定類型的太陽能電池板。因此，為了示例性的、但是非限制性的目的，在此描述的光電材料層包含非晶態(tài)硅、碲化鎘或者銅-銦-硫化物，并且特別地非晶態(tài)硅。
光電材料在可以是例如普通硼硅酸鹽玻璃的材料的前面板上形成。在另一實施方案中，前面板是低鐵玻璃，其允許更多太陽光通過玻璃。除了玻璃之外，前面板(以及背板)可以由韌性塑料薄膜形成，例如TEDLAR商標的聚氟乙烯(PVF)(E.I.DuPont De Nemours andCo.的產品)。PVF，例如TEDLARPVF，具有高的可見光透射系數和低的紅外線透射系數，因此熱量不能通過前面板向后傳輸。前面板應該是這樣的材料，其不被紫外線傷害，因為在晝間時間其將連續(xù)地暴露于紫外線?？梢允褂闷渌干涔獾摹⒛妥贤饩€的聚合物，例如共聚物，例如四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物(PFA)，可以NEOFLONPFA薄膜從Daikin Industry K.K.獲得，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，可以FEP類型Toyoflon薄膜從Toray K.K.得到，和四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)，可以TEFZELETFE薄膜從E.I.duPont獲得。在一個實施方案中，前面板是玻璃和后面板是例如TEDLARPVF材料或者其它聚合物材料。其它適合的材料可以用作前面板和背板，如本領域中已知的。
前面板和光電材料層被粘合到背板。背板為太陽能電池板提供附加強度并且為光電材料層提供防護。用于將背板粘合到光電材料層的粘合劑是太陽能電池板的重要組成部分，如以下更詳細地描述的。
如本領域中已知的，其它層可以包括例如在前面板和光電材料層之間形成的抗反射涂層，以防止進入的太陽光從太陽能電池板中反射。如本領域中已知的，光電材料層可以包括n-和p-摻雜半導體材料的并置層，其實際上從進入的太陽光產生電。
按照本發(fā)明，典型的太陽能電池板100的一個實施方案示于圖1中的橫截面簡略視圖中。太陽能電池板100包括光電材料層102。光電材料層102的第一表面102a位于并且附著于前面板104上。在光電材料層102的第二個表面102b上，配置了粘合劑組合物層106，其包含低MVTR粘合劑。粘合劑層106在光電材料層102和背板108之間形成粘合。
按照本發(fā)明，典型的太陽能電池板200的另一個實施方案示于圖2中的橫截面簡略視圖中。圖2的太陽能電池板200包括與示于圖1中的電池100相同的元件，并且還包括保護層110，其位于光電材料102和粘合劑層106之間。保護層可以是金屬例如鋁，其被沉積在光電層102的上面。防護材料還可以是在本領域中已知的用于這一目的的任何其它材料，例如鋁、銅、金、銀、這些材料的合金或者其它適合的保護性金屬。在一個實施方案中，保護層110還被用作電流載體。在這種實施方案中，形成保護層110的材料應該是傳導性的，同時具有足夠的強度以提供希望的防護。
典型的太陽能電池板，例如太陽能電池板100，可以通過將光電材料層102例如非晶態(tài)硅沉積在前面板104上來制造。如所注釋的，前面板104可以由任何適當的材料形成，并且在許多實例中，該材料是玻璃。光電材料層102可以通過任何在本領域中已知的適當手段沉積。例如，非晶態(tài)硅可以通過化學蒸氣沉積法(CVD)、通過物理蒸氣沉積(PVD)、通過濺射或者通過任何其它已知的方法沉積。CVD方法可以包括各種方法的任何一種，例如CVD、PECVD、RTCVD、ALCVD、MOCVD或者LPCVD。
圖3是按照本發(fā)明的另一個實施方案的太陽能電池板300的前面板104的平面圖。前面板104的外部邊界以虛線示出，以指出面板延伸超過示于圖3中的所述小的部分。當光電材料層102已經被沉積在前面板104上時，光電層102被蝕刻以限定許多的單個光電池112，如圖3中所示。因此，示于圖3中的平面圖中的許多的單個光電池112實質上與示于圖2中的剖視圖中的層102相同。蝕刻可以借助于應用激光蝕刻，或者借助于其它合適的方法，包括化學蝕刻以及其它在半導體技術中已知的蝕刻法。
如圖3中所示，單個光電池112必須被電連接，以便由光電池產生的電流可以被收集和輸送到電流可以被使用的地方。因此，電連接，例如母線或者其它適合的導線，被應用到太陽能電池板300上，以提供相應的許多單個光電池112和太陽能電池板300的外部之間的電連接。導線從一個光電池112連接到另一個上，如在本領域中已知的。圖3顯示了這種導線的兩個實施方案。首先，在圖3中的光電池112的上排中，用圖解法顯示了一系列光電池到光電池接線114。如所示，這一系列的接線114將第一個光電池112的一側連接到相鄰的光電池112的另一側，或者連接到太陽能電池板300的外部。這種側面到側面的連接，在接線114到每個相應的光電池112的附著點處，由虛線和實線表示。電連接的第二個實施方案示于光電池112的下排，其用圖解法顯示為母線116。母線116提供了從光電池到光電池和到太陽能電池板300的外部的電連接。
如果使用了保護層，例如層110，其通常被沉積在蝕刻的“引入導線的(wired-in)”光電層102上，該光電層102通常在前面板104上形成。保護層110可以以任何手段沉積，該手段是本領域中已知的用于沉積所使用的特定材料的手段，并且其與生產光電材料層的材料相容。因此，例如，保護層110如果是金屬，可以通過適當的CVD方法沉積，例如上面注釋的那些之一，或者通過PVD或者濺射沉積。如果防護材料層110是聚合物材料，可以通過層合過程、通過在光電層102上直接聚合、通過涂覆無溶劑的(純凈的)或者溶液化的預聚物、然后進行聚合或者通過任何其它在本領域中已知的手段來沉積?？梢允褂闷渌阎谋Ｗo材料，并且這些可以通過適當手段沉積在光電層102上。
在例如示于圖1中的實施方案中，粘合劑層106可以被施加成直接與光電材料層102接觸。在具有保護層110的實施方案中，例如示于圖2中的實施方案，粘合劑層106可以被涂覆成與保護層110接觸。在兩個實施方案中，粘合劑層還與背板108接觸。當然，當所述板要形成密封接觸時，粘合劑可以最初施加到背板108或者光電材料層102或者保護層110，然后隨后施加到相對的層。因此，粘合劑層106被置于之間，并且將光電材料層102和背板104粘合在一起，在某些實施方案中，保護層110被插入這些層之間。
粘合劑層106通常被稱為組裝粘合劑，因為其被用來組裝太陽能電池板的元件并且將它們結合在一起。在本發(fā)明中，粘合劑層106包括粘合劑組合物，其具有低的濕氣滲透率(MVTR)。按照本發(fā)明的一個實施方案，粘合劑組合物包含低MVTR聚合物或者共聚物，以及硅烷-改性聚合物或者共聚物。
在一個實施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物包括至少一種以下聚合物或者共聚物聚異丁烯、異丁烯-異戊二烯橡膠、異丁烯-異戊二烯-二乙烯基苯共聚物、氯化或者溴化丁基橡膠、異丁烯-溴化對甲基苯乙烯共聚物、異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丁腈共聚物、聚氯丁二烯、環(huán)氧氯丙烷橡膠或者其兩種或多種的混合物。在一個實施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物不同于聚氯丁二烯，其在某些形式中不能提供滿意的MVTR。
在一個實施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物是聚異丁烯。在一個實施方案中，聚異丁烯具有大約20,000到大約2,000,000的數均分子量。在另一個實施方案中，聚異丁烯具有大約50,000到大約500,000的數均分子量。在另一個實施方案中，聚異丁烯具有大約75,000到大約300,000的數均分子量。
在一個實施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物是包含異丁烯和另外的單體的單體單元的共聚物，該另外的單體是例如異戊二烯、1，3-丁二烯、對甲基苯乙烯或者其它苯乙烯衍生物。
在此和在說明書和權利要求的各處，公開的范圍和比值的限制可以被結合。
在一個實施方案中，硅烷-改性聚合物或者共聚物包括一種或多種以下聚合物或者共聚物硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物，硅烷-可交聯鹵代聚合物組合物，和單烯烴和乙烯基芳族單體的硅烷接枝共聚物。
在一個實施方案中，硅烷改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物包括丙烯的單體單元。在另外的實施方案中，硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物包括丙烯的均聚物，或者丙烯和至少一種C2-C8α-烯烴的共聚物。在另外的實施方案中，硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物包括丙烯和馬來酸酐或者(甲基)丙烯酸烷基酯的一種或多種的共聚物。
在一個實施方案中，硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物包括具有結構(I)的甲硅烷基基團-Si(OR1)n(R2)m(1)其中，每個R1獨立地是C1-C8支鏈或者無支鏈的烷基基團，每個R2獨立地是R1或者C1-C8支鏈或者無支鏈的烷基基團，n＝1到3，m＝0到2，和m+n＝3。因此，例如，甲硅烷基基團可以是三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基或者甲基二甲氧基甲硅烷基。如所述通式說明的，甲硅烷基基團可以具有一個到三個OR1取代基，并且可以具有零到兩個烷基取代基。
在一個實施方案中，粘合劑組合物包含作為低MVTR聚合物或者共聚物的聚異丁烯和作為硅烷-改性聚合物或者共聚物的硅烷-改性無定形聚丙烯。
在一個實施方案中，硅烷-改性聚合物或者共聚物是硅烷-可交聯鹵代聚合物組合物。在一個實施方案中，硅烷-可交聯鹵代聚合物組合物包含100重量份的鹵代聚合物和大約0.1到大約20重量份的含氨基基團的硅烷化合物的混合物。在一個實施方案中，組合物可以在硅烷醇催化劑存在下被交聯。在一個實施方案中，鹵代聚合物是一種或多種聚氯丁二烯(例如Neoprene)、氯磺化聚乙烯、環(huán)氧氯丙烷橡膠和鹵化丁基橡膠。在一個實施方案中，含氨基基團有機硅烷化合物具有以下通式結構(II)RHNR′Si(OR”)3(II)其中R是氫、烷基或者苯基，R’是亞烷基基團，OR”是具有1到6個碳原子的烷氧基或者烷氧基烷氧基基團。在一個實施方案中，氨基硅烷化合物是以下的一種或多種N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三乙氧基甲硅烷、N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙基氨基丙基三乙氧基甲硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基甲硅烷或者R-氨基丙基三甲氧基硅烷。
在一個實施方案中，粘合劑組合物包含作為低MVTR聚合物或者共聚物的聚異丁烯和作為硅烷-改性聚合物或者共聚物的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷改性的聚氯丁二烯。
在一個實施方案中，硅烷-改性聚合物或者共聚物是單烯烴和乙烯基芳族單體的硅烷接枝共聚物。在一個實施方案中，適合的單烯烴和乙烯基芳族單體的硅烷接枝共聚物包括這樣的共聚物，其包含至少50摩爾％的至少一種C3-C7單烯烴和大約0.1直至50摩爾％的至少一種乙烯基芳族單體。在一個實施方案中，乙烯基芳族單體可以是單-乙烯基芳族化合物例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、烷基-取代的苯乙烯例如叔丁基苯乙烯和對烷基取代的苯乙烯，其中烷基基團包含1到4個碳原子。在一個實施方案中，乙烯基芳香族化合物是對甲基苯乙烯。適合的單烯烴單體包括丙烯、異丁烯、2-丁烯等等。在一個實施方案中，共聚物的基本上100％的單烯含量包括異丁烯。在一個實施方案中，共聚物包含異丁烯和對甲基苯乙烯，并且包含大約0.1到20摩爾％的對甲基苯乙烯。
在一個實施方案中，與烯烴共聚物反應形成硅烷-接枝共聚物的有機硅烷具有通式結構(III)RR’SiY2(III)其中R代表單價烯屬不飽和烴或者烴氧基基團，其與在主鏈聚合物上產生的自由基位具有反應性，Y代表可水解的有機基團，和R’代表烷基或者芳基或者Y基團。如果R是烴氧基基團，其應該是非可水解的。在一個實施方案中，R可以是乙烯基、烯丙基、丁烯基、4-戊烯基、5-己烯基、環(huán)己烯基或者環(huán)戊二烯基基團。在一個實施方案中，R是乙烯基。在一個實施方案中，基團Y可以是一種C1到C4烷氧基基團或者C1到C4烷氧基基團的混合物，例如甲氧基、乙氧基或者丁氧基。在另一個實施方案中，Y是酰氧基基團，例如甲酰氧基、乙酰氧基或者丙酰氧基；或者oximo基團，例如-ON＝C(CH3)2、-ON＝C(CH3)(C2H5)和-ON＝C(C6H5)2；或者取代的氨基基團，例如烷基氨基或者芳基氨基基團，包括-NHCH3，-NHC2H5和-NHC6H5基團。在一個實施方案中，R’代表烷基基團、芳基基團或者Y基團。在一個實施方案中，基團R’可以是例如甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、烷代苯基或者Y基團。在一個實施方案中，R’是甲基或者烷氧基基團。在一個實施方案中，硅烷是其中R’和Y選自甲基和烷氧基基團的那些，例如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和甲基乙烯基二甲氧基硅烷。
在一個實施方案中，粘合劑組合物包含作為低MVTR聚合物或者共聚物的聚異丁烯和作為硅烷-改性聚合物或者共聚物的異丁烯和對甲基苯乙烯的乙烯基三甲氧基硅烷-改性共聚物。
在一個實施方案中，在制造太陽能電池板期間，硅烷-改性聚合物或者共聚物在粘合劑已經被涂覆之后被交聯。在一個實施方案中，交聯作為暴露于大氣中的氧氣或者水分的結果發(fā)生。在該交聯反應中，首先烷氧基甲硅烷基基團被水解形成硅烷醇或者羥基-甲硅烷基化合物，并且羥基-甲硅烷基基團與其它烷氧基甲硅烷基或者羥基-甲硅烷基基團反應形成包括Si-O-Si鍵的交聯。甲硅烷基基團還可以與粘合劑組合物中的或者粘合劑所附著的玻璃板表面上的其它活性氫反應。交聯形成聚合物網絡，低MVTR聚合物在該聚合物網絡中互相穿過。因此，粘合劑組合物的結合的聚合物產生了高強度的粘合性，其將太陽能電池板元件固定在一起，提供了長的使用壽命，并且低MVTR聚合物或者共聚物的存在大大降低了水分滲入。
交聯反應將粘合劑組合物從熱塑性材料，其可以作為熱熔物或者以低粘度狀態(tài)應用，轉化成更類似熱固性聚合物的材料。在交聯之前，粘合劑組合物的最初的熱塑性形式具有特定的熔體流動指數范圍。熔體流動指數可以通過例如ASTM D-1238-A或者-B的方法測定。交聯的粘合劑組合物不能具有可測量的熔體流動指數，因為交聯可以防止粘合劑組合物流動。
在一個實施方案中，粘合劑組合物還包含交聯催化劑。在一個實施方案中，交聯催化劑可以是有機錫化合物或者鈦酸酯化合物。在一個實施方案中，交聯催化劑包括以下的一種或多種二月桂酸二丁基錫、氧化錫、二乙酸二丁基錫、氧化二丁錫和鈦酸酯。交聯催化劑促進與水的反應，以引發(fā)進一步的交聯。
在一個實施方案中，在交聯時，硅烷-改性聚合物或者共聚物形成網絡，與低MVTR聚合物或者共聚物互相貫穿。
在一個實施方案中，粘合劑組合物還包含能夠引發(fā)硅烷-改性聚合物或者共聚物上的甲硅烷基基團之間的交聯的交聯引發(fā)劑。然而，通常，用于本發(fā)明中的交聯引發(fā)劑是水。在一個實施方案中，引發(fā)交聯反應的水是大氣水分。如上所述，在本發(fā)明太陽能電池板的制造之后進入粘合劑組合物中的大氣水分可以引發(fā)進一步的交聯和/或可以與存在于粘合劑組合物中的殘余甲硅烷基基團反應。
圖4是按照本發(fā)明的一個實施方案，在交聯之前，硅烷-改性聚合物或者共聚物的分子的簡略化學結構。如圖4中所示，聚合物鏈包含在各種位置連接到分子鏈上的甲硅烷基基團。在示于圖4中的實施方案中，甲硅烷基基團是三-烷氧基(-OR)取代的甲硅烷基基團。在一個實施方案中，示于圖4中的甲硅烷基基團的R基團可以是上面定義的R1基團的任何一個。在另一個實施方案中(沒有顯示)，甲硅烷基基團可以是在上面結構(I)中定義的甲硅烷基基團的任何一個，例如具有結構-Si(OR1)n(R2)m的甲硅烷基基團，其中R1、R2、n和m具有以上關于結構(I)所提出的含義。
圖5是按照本發(fā)明的一個實施方案的硅烷-改性聚合物或者共聚物，例如圖4中的那些，在交聯之后分子的簡略化學結構。如圖5所示，甲硅烷基基團已經彼此反應和與基材(例如玻璃背襯層108或者光電池基材102)表面上的-OH基團反應。雖然沒有示于圖5中，但是剩余的-OR1基團可以保持未反應，或者可以已經與硅烷-改性聚合物或者共聚物的相鄰層反應，所述相鄰層在顯示該圖的紙的平面的下面或上面，如由從Si原子側向伸出的“空”鍵所暗示的。
雖然沒有顯示，在此公開的其它硅烷-改性聚合物或者共聚物將形成類似于圖4和5中顯示的那些結構，其中聚合物主鏈和反應性部分被適當地取代，如以上關于結構(II)和(III)所定義的。
雖然沒有示于圖4和圖5中，在本發(fā)明的粘合劑層中，低MVTR聚合物或者共聚物將在圖4和圖5兩者中的硅烷-改性聚合物或者共聚物分子之間的間隙中(并且與其它硅烷-改性聚合物或者共聚物具有類似的結構)。因此，如上所述，在一個實施方案中，粘合劑層包含硅烷-改性聚合物或者共聚物和低MVTR聚合物或者共聚物，它們一同形成互相貫穿的網絡。在一個實施方案中，粘合劑層包含交聯硅烷-改性聚合物或者共聚物，其形成網絡，和低MVTR聚合物或者共聚物，其在由交聯硅烷-改性聚合物或者共聚物形成的網絡中貫穿。在一個實施方案中，包含交聯硅烷-改性聚合物或者共聚物和低MVTR聚合物或者共聚物的本發(fā)明的粘合劑是高強度、低MVTR粘合劑，其同時將太陽能電池板的元件結合在一起和提供顯著的濕氣阻隔性。
濕氣滲透率(MVTR)按照ASTM試驗方法F1249-90測定。在實施該ASTM方法中，按照以下制備樣品。將粘合劑薄膜壓入模具，加熱和在真空下壓制，達到0.050到0.060英寸(1.27到1.52毫米)的厚度。在加熱和壓制操作期間使用真空，以確保制造的薄膜沒有空氣空隙或者氣泡。在從壓機空腔中除去薄膜之后，其可以通過暴露于高濕度環(huán)境中的水分而被固化。沒有必要在測試MVTR之前將薄膜固化，因為固化的薄膜或者未固化的薄膜的MVTR值是幾乎相同的，因為彈性粘合劑的MVTR據信與聚合物骨架的關系比與聚合物的交聯密度的關系更密切。為了使復合粘合劑薄膜容易處理，用五平方厘米的模切鋁掩模來固定該薄膜。該掩模(可得自設備制造商MOKON，Buffalo，New York)被用來將薄膜固定在試驗箱中。模切鋁掩模具有在其中切割的五平方厘米(5cm2)開口，以進行測試。將低MVTR粘合劑組合物薄膜的樣品放在模切鋁掩模上。將第二個模切鋁掩模放在第一個之上，使粘合劑組合物薄膜處于它們之間。這種剛性結構可以容易地放入試驗箱，并且按照ASTM方法對暴露在掩模中的5cm2樣品進行MVTR測試。
在此，術語“低MVTR”或者“低濕氣滲透率”指通過ASTMF1249-90測定，水蒸汽或者水分通過該術語所描述的材料的速率小于5克/平方米/日(g/m2/d)。這樣的濕氣滲透速率通常被認為是“低的”。
在一個實施方案中，粘合劑組合物具有小于大約3g/m2/d的濕氣滲透率(MVTR)。在一個實施方案中，粘合劑組合物具有小于大約1g/m2/d的MVTR。雖然粘合劑組合物的理想的最低MVTR是零，但是在一個實施方案中，對于低MVTR聚合物例如PIB，最低的MVTR為大約0.05g/m2/d。因此，在一個實施方案中，本發(fā)明粘合劑組合物的MVTR在大約0.075到大約5g/m2/d的范圍內。在另一個實施方案中，本發(fā)明粘合劑組合物的MVTR在大約0.1到大約3g/m2/d的范圍內。在另一個實施方案中，本發(fā)明粘合劑組合物的MVTR在大約0.5到大約2g/m2/d的范圍內。
在一個實施方案中，粘合劑組合物還包含填料。在一個實施方案中，填料包括碳酸鈣、滑石、硫酸鋇、粘土、硅石、炭黑、二氧化鈦以及其兩種或多種的混合物。
因為粘合劑組合物應該是非導電性的，即介電材料，因此使用的填料材料應該是非導電性的，或者如果可能是導電的，應該以這樣一種水平使用，該水平不導致粘合劑組合物具有小于大約1×108歐姆-厘米的介電強度，按照ASTM D257測定。粘合材料的典型的、希望的介電強度為大約1×109歐姆厘米，按照ASTM D257測定。
在一個實施方案中，粘合劑組合物還包含增粘劑。在一個實施方案中，增粘劑包括以下的一種或多種硅烷、鈦酸酯、鋯酸鹽和鋯-鋁酸鹽。
在一個實施方案中，硅烷增粘化合物包括乙烯基硅烷、胺取代的烷基或者烷基/烷氧基硅烷和其它已知的增粘硅烷化合物。在一個實施方案中，硅烷增粘化合物包括具有通式結構(IV)的硅烷
Si(OR1)n(R2)m(IV)其中，每個R1獨立地是C1-C8支鏈或者無支鏈的烷基基團，每個R2獨立地是R1或者C1-C8支鏈或者無支鏈的、取代或未取代的烷基基團或者鹵素，n＝1到3，m＝1到3，和m+n＝4。烷基基團的取代基可以包括，例如伯或者仲胺和鹵素。因此，例如，甲硅烷基基團可以是三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、甲基二甲氧基甲硅烷基、三甲氧基氯代硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷或者γ-氯代丁基三乙氧基硅烷。如該通式說明的，甲硅烷基基團可以具有一個到三個OR1取代基，并且可以具有一個到三個R2取代基。
在一個實施方案中，鈦酸酯和鋯酸酯增粘化合物通常具有連接到中心鈦或者鋯原子的大的(例如大約5到大約20個碳原子)烴基團或者實質上的烴基團。因此，在一個實施方案中，這些鈦酸酯和鋯酸酯增粘化合物包含大約5到大約100個碳原子，而在一個實施方案中包含大約20到大約60個碳原子。“實質上的烴”描述了這樣的基團，其包含雜原子取代基，該取代基不改變所述基團的主要的烴性質。在本發(fā)明的上下文中，不改變所述取代基的主要的烴性質的包含雜原子取代基的非烴基團包括例如氯和氟等基團；本領域技術人員將了解這類基團。通常，在烴基團中存在每10個碳原子不多于大約2、和在一個實施方案中不多于1個雜原子取代基。通常，在烴基團中不存在這類雜原子取代基。
適合的鋯-鋁酸鹽增粘化合物可購自Rhone-Poulenc。鋁-鋯絡合物的制備描述于U.S.專利4,539,048和4,539,049。這些專利描述了對應于經驗式(V)的鋯-鋁酸鹽絡合反應產品(Al2(OR1O)aAbBc)x(OC(R2)O)y(ZrAdBe)z(V)其中，X、Y和Z是至少1，R2是烷基、鏈烯基、氨基烷基、羧基烷基、巰基烷基或者環(huán)氧基烷基基團，具有2到17個碳原子，并且X∶Z的比值為大約2∶1到大約5∶1。另外的鋯-鋁酸鹽絡合物描述于美國專利號4,650,526。涉及鋯-鋁酸鹽增粘化合物的這三件專利的公開在此引為參考。
在一個實施方案中，粘合劑組合物還包含增塑劑。在一個實施方案中，增塑劑包括以下的一種或多種烴油、二元酸的酯衍生物、礦物油、石蠟、石蠟衍生物和聚丁烯。
在一個實施方案中，粘合劑組合物還包含增粘樹脂。在一個實施方案中，增粘樹脂包括以下的一種或多種松香酯、聚萜烯、聚萜烯衍生物、C5烴類樹脂、C9烴類樹脂、酚醛樹脂和天然樹脂。
在一個實施方案中，太陽能電池板還包括組件導線開口和密封所述組件導線開口的組件導線粘合劑組合物。在一個實施方案中，組件導線粘合劑組合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物，但是具有與處于光電材料層和背板之間并且將它們粘合在一起的粘合劑層不同的配方。
因此，在一個實施方案中，本發(fā)明進一步涉及太陽能電池板，其包含光電材料層；背板；在光電材料層或者背板的至少一個中的組件導線開口；和密封所述組件導線開口的組件導線密封劑/粘合劑組合物，所述組件導線密封劑/粘合劑組合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。在一個實施方案中，組件導線粘合劑是與用于組裝粘合劑的相同的粘合劑。在另一個實施方案中，組件導線粘合劑與組裝粘合劑具有不同的配方。
圖6是包括本發(fā)明進一步實施方案的太陽能電池板的簡略剖視圖。圖6顯示了太陽能電池板400，其包括以上關于圖1-3所描述的相同的元件，并且進一步包括組件導線118和組件導線開口120。如圖6中所示，在一個實施方案中，組件導線開口120穿過背襯層108，形成組件導線118從其中通過伸到太陽能電池板400的外面的通路。因此，組件導線118提供從產生電流的許多單個光電池元件112到所述電流被使用的外面的電連接。
圖7是例如示于圖6中的太陽能電池板400的簡略剖視圖，其進一步包括密封組件導線118和組件導線開口120的組件導線粘合劑122。在一個實施方案中，組件導線粘合劑122是本發(fā)明的低MVTR粘合劑。在一個實施方案中，組件導線粘合劑122是與如上所述的用作組裝粘合劑106的那些相同的粘合劑。在一個實施方案中，組件導線粘合劑122包含相對于硅烷-改性聚合物或者共聚物的比例，較大比例的低MVTR聚合物或者共聚物組分。因為組件導線粘合劑不需要組裝粘合劑所需要的高強度，因此可以提高MVTR聚合物或者共聚物組分相對于硅烷-改性聚合物或者共聚物組分在粘合劑組合物中的填充量。由于提高MVTR聚合物或者共聚物的填充量，這種改性在進一步降低成功地進入太陽能電池板的水分的絕對量中是有益的。這種改性的益處還在于，降低的硅烷-改性聚合物或者共聚物的量使組件導線粘合劑122較柔軟，因此更適應組件導線118的可能的運動，而不會產生水分能夠通過其進入太陽能電池板內部的直接通路的危險。
在某些實施方案(未顯示)中，可以圍繞太陽能電池板形成框架例如鋁制框架。這類框架提供了穩(wěn)定性以及可以進行裝配的位置?？蚣芸梢杂眠m當的粘合劑密封到太陽能電池板上。在一個實施方案中，框架由低MVTR粘合劑組合物，例如本發(fā)明的那些，密封到太陽能電池板上。在一個這樣的實施方案中，用于將框架粘合到太陽能電池板的低MVTR粘合劑組合物是如上所述的組裝粘合劑。在另一個實施方案中，用于將框架粘合到太陽能電池板的低MVTR粘合劑組合物是如上所述的組件導線粘合劑。在兩個實施方案中，其中框架用低MVTR粘合劑組合物粘合到太陽能電池板，由粘合劑和框架為太陽能電池板提供了針對水汽滲透的額外保護。
在其它實施方案中，框架由粘合劑例如丁基型熱熔膠密封到太陽能電池板，如本領域中已知的并且通常用于該目的的。此外，在某些實施方案中，丁基型熱熔膠可以用作組件粘合劑，用于圍繞組件導線密封。
太陽能電池板的制造方法在一個實施方案中，本發(fā)明涉及制造太陽能電池板的方法，該太陽能電池板包含光電材料層和背板，所述方法包括以下步驟(a)通過混合低MVTR聚合物或者共聚物與硅烷-改性聚合物或者共聚物，形成具有低濕氣滲透率的粘合劑組合物，(b)使用所述粘合劑組合物將光電材料層粘合到背板，和(c)交聯所述硅烷-改性聚合物或者共聚物。在一個實施方案中，在交聯時，硅烷-改性聚合物或者共聚物形成網絡，低MVTR聚合物或者共聚物在其中貫穿。
在一個實施方案中，步驟(b)包括在光電材料上涂覆粘合劑組合物的層。
在一個實施方案中，太陽能電池板包括組件導線開口，并且所述方法還包括將粘合劑組合物施加到組件導線開口。
圖8是用圖解法說明本發(fā)明制造太陽能電池板方法的步驟的流程圖。如圖8中所示，在所述方法的第一個步驟(顯示為步驟S801)中，提供光電層。在通常的情況下，光電層將通過適當的方法沉積到前面板的表面，例如如上所述的。此外，光電層通常被分為單個光電池或者光電元件。根據太陽能電池的設計，每個光電池將被電連接。本領域技術人員能夠對此進行適當地設計或者選擇，并且本發(fā)明不局限于任何特殊的光電材料層形式。
在所述方法的第二個步驟(在圖8中顯示為步驟S802)中，形成具有低MVTR的粘合劑組合物。低MVTR粘合劑組合物通過混合低MVTR聚合物或者共聚物與硅烷-改性聚合物或者共聚物來形成。在一個實施方案中，將適合的交聯催化劑加入低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物的混合物。
低MVTR聚合物或者共聚物可以是以上公開的任何一種材料。在一個實施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物是異丁烯的聚合物或者共聚物，而在一個實施方案中，低MVTR聚合物是聚異丁烯。
硅烷-改性聚合物或者共聚物可以是以上公開的任何一種聚合物或者共聚物，而用以改性所述聚合物或者共聚物的甲硅烷基基團可以是以上公開的甲硅烷基基團的任何一種。在一個實施方案中，聚合物或者共聚物包含丙烯，并且在一個實施方案中，聚合物是無定形聚丙烯。在一個實施方案中，甲硅烷基基團是三甲氧基甲硅烷基基團、三乙氧基甲硅烷基基團、三甲氧基甲硅烷基基團或者三乙氧基甲硅烷基基團的烷基衍生物、氨基烷氧基硅烷或者不飽和有機硅烷例如乙烯基三甲氧基硅烷，或者這些甲硅烷基基團的任何兩種或多種的混合物，或者在此公開的任何一硅烷。
步驟S802可以在適合的混合設備例如班伯里混煉機中進行。在一個實施方案中，混合步驟在低水分條件下進行，以避免硅烷-改性聚合物或者共聚物的過早交聯。在另一個實施方案中，混合步驟在惰性氣體氣氛下進行，以避免硅烷-改性聚合物或者共聚物的過早交聯。惰性氣體可以是例如氮氣。在另一個實施方案中，混合步驟在干燥空氣的氣氛中進行，其中空氣已經通過例如冷凍進行干燥，以避免硅烷-改性聚合物或者共聚物的過早交聯。在任何實施方案中，在避免過早交聯的條件下處理硅烷-改性聚合物或者共聚物是慎重的。
當低MVTR粘合劑組合物已經通過充分地混合所述成分而形成時，其隨時可以被應用。
如圖8中所示，在本發(fā)明的第三個步驟(顯示為步驟S803)中，低MVTR粘合劑組合物被施加到光電材料層和背板的至少一個。如上所述，低MVTR粘合劑組合物可以被施加到前面板或者背板之一或兩者。在其中低MVTR粘合劑被施加到前面板的實施方案中，其被施加到光電層或者保護層中或之上，取決于是否存在保護層。
在選擇的層或者板上施加低MVTR粘合劑組合物可以借助于任何本領域中已知的適當的方法。例如，低MVTR粘合劑組合物可以通過以下方法施加噴霧、擠出、用適當的裝置例如刮刀涂抹和其它方法，例如轉移薄膜例如剝離襯層。適合的剝離襯層應該具有低的含水量或者不含水。因此，剝離襯層的適合的材料將是用適合的隔離劑處理的聚烯烴或者聚乙烯。在一個實施方案中，尼龍不適合于剝離襯層，因為其可能包含殘余水或者其它活性氫源。
如圖8中所示，在本發(fā)明的第四個步驟(顯示為步驟S804)中，相應的層被固定在一起，形成密封接觸。因此，光電材料層、低MVTR粘合劑組合物層和背板被固定形成單一單元。在一個實施方案中，低MVTR粘合劑組合物對于將前面板和背板固定在一起是足夠粘性的。光電材料層、低MVTR粘合劑組合物層和背板在壓力、真空和熱的至少一種存在下被固定在一起。施加這樣的力有助于粘合劑潤濕其將附著的表面，以提供密切的、完全的附著。粘合劑應該以這樣一種方式施加，以避免在相應的前面板和背板之間形成氣袋或者氣泡。正如本領域中已知的，這樣的氣袋或者氣泡可能導致太陽能電池板在使用中破壞。
如圖8中所示，在本發(fā)明的第五個步驟(顯示為步驟S805)中，低MVTR粘合劑組合物通過硅烷-改性聚合物或者共聚物的反應被交聯。在一個實施方案中，交聯通過大氣濕度引發(fā)。在一個實施方案中，低MVTR粘合劑組合物還包含適合的交聯催化劑，例如任何以上公開的那些。在包括這樣的催化劑的實施方案中，交聯反應由催化劑加速。在沒有催化劑存在下，交聯反應可能是十分緩慢的。
在一個實施方案中，低MVTR粘合劑組合物的交聯通過在太陽能電池板的組裝期間或者之后將低MVTR粘合劑組合物暴露于大氣濕度而被引發(fā)。
在一個實施方案中，如上所述，太陽能電池板包括組件導線開口，組件導線通過這些開口伸出來。在這樣的實施方案中，低MVTR粘合劑組合物可以在組裝太陽能電池板期間在適合的時間被插入組件導線開口中。如上所述，組件導線粘合劑可以具有與組裝粘合劑相同的組成，或者其可以具有這樣的組成，其包含較大比例的低MVTR聚合物或者共聚物。在下文中，將用于組件導線粘合劑的組合物的兩種實施方案稱為組件導線粘合劑。
通常，當組裝太陽能電池板時，組件導線118被首先電連接到光電層102。當背板108和前面板104(以及光電層102)被固定在一起時，組件導線118將穿過施加的粘合劑層106并且伸入和通過組件導線開口120。組件導線開口120可以用組件導線粘合劑122在任何適當的時間充填。
在一個實施方案中，在低MVTR組裝粘合劑102被施加到背板108的表面的同時，組件導線粘合劑122被施加到組件導線開口120。然而，這要求將組件導線118通過粘合劑-填充的組件導線開口120，這可能不是希望的。在另一個實施方案中，在前面板104和背板108已經形成密封接觸之后，但是在硅烷-改性聚合物或者共聚物的交聯被引發(fā)之前，施加組件導線粘合劑122，以填充組件導線開口120。在另一個實施方案中，組件導線粘合劑122可以在交聯已經被引發(fā)之后施加。在其中交聯通過在組裝期間與大氣濕度接觸被引發(fā)的實施方案中，組件導線粘合劑122將在交聯的引發(fā)之后被施加，因為當低MVTR粘合劑組合物暴露到大氣濕度時交聯將被立即引發(fā)。
如圖8中所示，一旦交聯反應已經引發(fā)，太陽能電池板的制造可以繼續(xù)。注意到，交聯反應可以繼續(xù)一些時候。在一個實施方案中，在交聯已經被引發(fā)之后，交聯反應繼續(xù)數小時。在另一個實施方案中，交聯反應繼續(xù)許多天或者周。在另一個實施方案中，交聯反應在長時間內繼續(xù)，其速度緩慢到可以忽略，并且可以作為水分侵入低MVTR粘合劑組合物中的結果，在以后的某一時間被再引發(fā)或者加速。
實施例以下實施例涉及供本發(fā)明太陽能電池板使用的粘合劑組合物、其配方和測試。雖然測試被用于試驗板，但是它們被認為完全適用于在此描述的太陽能電池板。在每種情況下，指出的制劑以如上所述的方式從指出的源物質制備，即通常在沒有水分存在下使用適當的混合來制備。這些實施例是說明性的，并且不打算限制范圍。
制劑實施例以下制劑實施例包含本發(fā)明的低MVTR聚合物和硅烷-改性APAO


用于上述制劑實施例的原料如下

HYPALON基層壓粘合劑

HYPALON是氯磺化聚乙烯，可得自DuPont，美國。
VAMAC基層壓粘合劑

VAMACG據信是包含羧基基團的乙烯/丙烯酸甲酯共聚物，可購自DuPont，美國。
腈類橡膠基層壓粘合劑

NIPOL1072G據信是羧酸官能丁腈橡膠，可得自ZeonChemicals，Inc.，Louisville，Ky.。
具有兩種硅烷-改性聚合物的粘合劑組合物

*硅烷-可交聯組合物是通過將大約5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷與大約95重量％的環(huán)氧氯丙烷橡膠反應來制備。
具有硅烷-改性聚合物的粘合劑組合物

*硅烷-可交聯組合物是通過將大約5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷與大約95重量％的環(huán)氧氯丙烷橡膠反應來制備。
具有兩種硅烷-改性聚合物的粘合劑組合物

*硅烷-可交聯組合物通過大約5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷與大約95重量％的HYPALONH-30橡膠反應進行制備。
具有硅烷-改性聚合物的粘合劑組合物

*硅烷-可交聯組合物通過大約5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷與大約95重量％的HYPALONH-30橡膠反應進行制備。
具有兩種硅烷-改性聚合物的粘合劑組合物

具有硅烷-改性聚合物的粘合劑組合物

**在上述實施例中，異丁烯和對甲基苯乙烯的硅烷-接枝共聚物通過88重量％的異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物與12重量％的乙烯基三甲氧基硅烷反應進行制備。
在上述制劑實施例中，使用了以下原材料原材料定義

包含硅烷-改性APAO的粘合劑組合物的強度測試制備了以下制劑，其與以上顯示的制劑實施例A相似，并且在制造示例性的太陽能電池板其間將前面板和背板粘合之后，在各種時間之后測試了拉伸強度和搭接剪切強度。拉伸強度測試按照ASTMD412-87進行。搭接剪切強度測試按照ASTM C961-87進行。

試驗結果將上述制劑施加到測試基材上并且按照上述ASTM方法進行測試。獲得的結果如下。

如試驗結果所示，在這種制劑中，在試板被制造之后，拉伸強度和抗剪強度兩者在數周的時間內隨著時間增加。
對比實施例硅烷-改性APAO與標準APAO對比如以上所述，通過在適合的混合設備中在沒有水分存在下進行混合，制備了以下制劑。

VESTOPLAST206V是硅烷改性的APAO。VESTOPLAST750是標準的非硅烷APAO。乙烯基硅烷是包含至少一個乙烯基基團的硅烷化合物，例如乙烯基三甲氧基硅烷。A186硅烷據信包含β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)-乙基三甲氧基硅烷，并且可購自OSI Specialties，Inc.，Danbury，康涅狄格。
搭接剪切試驗將上述制劑施加到測試基材上，并且按照ASTM C961-87測定搭接剪切強度。獲得的結果如以下所示。

在上述試驗結果中，在“內聚”破壞方式中，粘合劑組合物內部分離，而對兩個基材的粘合得到保持，而在“粘合”破壞方式中，粘合劑組合物對一個基材的粘合被破壞，并且所有粘合劑保持在一個基材上或者另一個基材上。因此，上述測試證明，與不用硅烷-改性聚合物或者共聚物制備的相同的制劑相比，硅烷-改性聚合物或者共聚物在對測試基材的粘合性中提供了提高的強度。
雖然已經根據某些優(yōu)選實施方案展示和描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員在閱讀和理解該說明書和所附附圖時，能夠想到存在相當的變化和改進。特別地，關于由上述事物(組分、組件、裝置、組合物、步驟等等)完成的各種功能，用于描述這樣的事物的術語(包括提到的“手段”)，除非另有說明，用以指完成所描述事物的特定功能的任何事物(即功能等效物)，即使與在本文中舉例說明的本發(fā)明示例性實施方案中公開的、完成所述功能的結構并不是結構上相當的。此外，雖然可能僅僅就幾種舉例說明的實施方案的一個描述了本發(fā)明的特定特征，但是如果對于任何給定的或者特定的應用是需要的和有利的，這樣的特征可以與其它實施方案的一種或多種其它特征結合。
權利要求
1.一種太陽能電池板，其包括光電材料層；背板；和將光電材料層粘合到背板的粘合劑層，其中，粘合劑層包含粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含低濕氣透過率聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。
2.權利要求1的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是交聯的。
3.權利要求2的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物作為暴露于大氣中的氧氣或者水分的結果被交聯。
4.權利要求1的太陽能電池板，其中粘合劑組合物具有小于大約3克/平方米/日的濕氣透過率。
5.權利要求4的太陽能電池板，其中粘合劑組合物具有小于大約1克/平方米/日的濕氣透過率。
6.權利要求1的太陽能電池板，其中低濕氣透過率聚合物或者共聚物包括以下的至少一種聚異丁烯、異丁烯-異戊二烯共聚物、異丁烯-異戊二烯-二乙烯基苯共聚物、氯化或者溴化丁基橡膠、異丁烯-溴化對甲基苯乙烯共聚物、異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丁腈共聚物、聚氯丁二烯或者其兩種或多種的混合物。
7.權利要求1的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯的單體單元。
8.權利要求1的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯的均聚物或者丙烯和至少一種C2-C8α-烯烴的共聚物。
9.權利要求1的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯和馬來酸酐或者(甲基)丙烯酸烷基酯的一種或多種的共聚物。
10.權利要求1的太陽能電池板，其中低濕氣透過率聚合物或者共聚物是聚異丁烯，和硅烷-改性聚合物是硅烷-改性無定形聚丙烯。
11.權利要求1的太陽能電池板，其中粘合劑組合物還包含能夠引發(fā)硅烷-改性聚合物或者共聚物上的甲硅烷基基團之間的交聯的交聯引發(fā)劑。
12.權利要求1的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括以下的一種或多種硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物、硅烷-可交聯鹵代聚合物組合物和單烯烴和乙烯基芳族單體的硅烷接枝共聚物。
13.權利要求12的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是包含具有結構(I)的甲硅烷基基團的硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物-Si(OR1)n(R2)m(I)其中，R1和R2的每一個獨立地是C1-C8支鏈或者無支鏈的烷基基團，n＝1到3，m＝0到2，和m+n＝3。
14.權利要求12的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是硅烷-可交聯鹵代聚合物組合物，其包含100重量份的鹵代聚合物和大約0.1到大約20重量份的含氨基基團的硅烷化合物的混合物，所述含氨基基團的硅烷化合物具有以下通式結構(II)RHNR’Si(OR”)3(II)其中R是氫、烷基或者苯基，R’是亞烷基基團，OR”是具有1到6個碳原子的烷氧基或者烷氧基烷氧基基團。
15.權利要求12的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是硅烷接枝共聚物，其包含至少50摩爾％的至少一種C3-C7單烯烴和大約0.1直至50摩爾％的至少一種乙烯基芳族單體，其中該硅烷具有通式結構(III)RR’SiY2(III)其中R代表單價烯屬不飽和烴或者烴氧基基團，其與在主鏈聚合物上產生的自由基位具有反應性，Y代表可水解的有機基團，和R’代表烷基或者芳基或者Y基團。
16.權利要求1的太陽能電池板，其中粘合劑組合物還包含填料。
17.權利要求16的太陽能電池板，其中填料包括碳酸鈣、滑石、硫酸鋇、粘土、硅石、炭黑、二氧化鈦或者其兩種或多種的混合物。
18.權利要求1的太陽能電池板，其中粘合劑組合物還包含增粘劑。
19.權利要求18的太陽能電池板，其中增粘劑包括以下的一種或多種硅烷、鈦酸酯、鋯酸酯或者鋯-鋁酸鹽。
20.權利要求1的太陽能電池板，其中粘合劑組合物還包含交聯催化劑。
21.權利要求20的太陽能電池板，其中交聯催化劑包括有機錫化合物或者鈦酸酯的一種或多種。
22.權利要求1的太陽能電池板，其中粘合劑組合物還包含增塑劑。
23.權利要求22的太陽能電池板，其中增塑劑包括以下的一種或多種烴油、二元酸的酯衍生物、礦物油、石蠟、石蠟衍生物或者聚丁烯。
24.權利要求1的太陽能電池板，其中粘合劑組合物還包含增粘樹脂。
25.權利要求24的太陽能電池板，其中增粘樹脂包括以下的一種或多種松香酯、聚萜烯、聚萜烯衍生物、C5烴類樹脂、C9烴類樹脂、酚醛樹脂或者天然樹脂。
26.權利要求1的太陽能電池板，其中太陽能電池板包括組件導線開口，其穿過光電材料層或者背板的至少一個，和密封所述組件導線開口的組件導線粘合劑。
27.權利要求26的太陽能電池板，其中組件導線粘合劑包含低濕氣透過率聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物，所述組件導線粘合劑具有與所述粘合劑的組成不同的組成。
28.一種太陽能電池板，其包括光電材料層；背板；將光電材料層粘合到背板的粘合劑層；穿過光電材料層或者背板的至少一個的組件導線開口；和密封所述組件導線開口的組件導線粘合劑組合物，所述組件導線粘合劑組合物包含低濕氣透過率聚合物或者共聚物以及硅烷-改性聚合物或者共聚物。
29.權利要求28的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是交聯的。
30.權利要求28的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物作為暴露于大氣中的氧氣或者水分的結果被交聯。
31.權利要求28的太陽能電池板，其中組件導線粘合劑組合物具有小于大約3克/平方米/日的濕氣透過率。
32.權利要求31的太陽能電池板，其中組件導線粘合劑組合物具有小于大約1克/平方米/日的濕氣透過率。
33.權利要求28的太陽能電池板，其中低濕氣透過率聚合物或者共聚物包括以下的至少一種聚異丁烯、異丁烯-異戊二烯共聚物、異丁烯-異戊二烯-二乙烯基苯共聚物、氯化或者溴化丁基橡膠、異丁烯-溴化對甲基苯乙烯共聚物、異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丁腈共聚物、聚氯丁二烯以及其兩種或多種的混合物。
34.權利要求28的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯的單體單元。
35.權利要求34的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯的均聚物或者丙烯和至少一種C2-C8α-烯烴的共聚物。
36.權利要求34的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯和馬來酸酐或者(甲基)丙烯酸烷基酯的一種或多種的共聚物。
37.權利要求28的太陽能電池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括以下的一種或多種硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物、硅烷-可交聯鹵代聚合物組合物和單烯烴和乙烯基芳族單體的硅烷接枝共聚物。
38.一種制造太陽能電池板的方法，該太陽能電池板包括光電材料層和背板，所述方法包括(a)通過混合低MVTR聚合物或者共聚物與硅烷-改性聚合物或者共聚物，形成具有低濕氣滲透率的粘合劑組合物；(b)使用粘合劑組合物將光電材料層粘合到背板；和(c)交聯所述硅烷-改性聚合物或者共聚物。
39.權利要求38的方法，其中粘合劑組合物還包含交聯催化劑。
40.權利要求38的方法，其中在交聯時，硅烷-改性聚合物或者共聚物形成網絡，低濕氣透過率聚合物或者共聚物在該網絡中貫穿。
41.權利要求38的方法，其中光電材料層被沉積在玻璃基材上。
42.權利要求41的方法，其中步驟(b)包括將粘合劑組合物層施加在光電材料層上。
43.權利要求38的方法，其中太陽能電池板包括組件導線開口，其穿過光電材料層或者背板的至少一個。
44.權利要求43的方法，還包括將第二種低濕氣透過率粘合劑組合物施加到組件導線開口。
45.權利要求38的方法，其中交聯通過將粘合劑組合物暴露于大氣中的氧氣或者水分而被引發(fā)。
46.權利要求38的方法，其中粘合劑組合物具有小于大約3克/平方米/日的濕氣透過率。
47.權利要求38的方法，其中低濕氣透過率聚合物或者共聚物包括以下的至少一種聚異丁烯、異丁烯-異戊二烯共聚物、異丁烯-異戊二烯-二乙烯基苯共聚物、氯化或者溴化丁基橡膠、異丁烯-溴化對甲基苯乙烯共聚物、異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丁腈共聚物、聚氯丁二烯以及其兩種或多種的混合物。
48.權利要求38的方法，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯的單體單元。
49.權利要求48的方法，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯的均聚物或者丙烯和至少一種C2-C8α-烯烴的共聚物。
50.權利要求48的方法，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括丙烯和馬來酸酐或者(甲基)丙烯酸烷基酯的一種或多種的共聚物。
51.權利要求38的方法，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括以下的一種或多種硅烷-改性無定形α-烯烴聚合物或者共聚物、硅烷-可交聯鹵代聚合物組合物和單烯烴和乙烯基芳族單體的硅烷接枝共聚物。
全文摘要
一種太陽能電池板，其包括光電材料層；背板；和粘合劑層，其位于光電材料層和背板之間并且將它們粘合在一起，其中，粘合劑層包含粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含低濕氣透過率聚合物或者共聚物和硅烷－改性聚合物或者共聚物。在另一個實施方案中，太陽能電池板包括用粘合劑組合物填充的組件導線開口，該粘合劑組合物包含低濕氣透過率聚合物或者共聚物和硅烷－改性聚合物或者共聚物。提供了制造太陽能電池板的方法。
文檔編號C09J123/34GK1703781SQ03824496
公開日2005年11月30日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權日2002年8月21日
發(fā)明者L·A·費里, S·M·米拉諾 申請人:特魯西爾技術公司