多層復(fù)合膜及由其制備的制品的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2005年12月7日、發(fā)明名稱為同上的PCT/US2005/044601的 發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00580042072. 1。
[0002] 本申請(qǐng)要求2004年12月7日遞交的美國(guó)申請(qǐng)No. 60/634, 421的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于通常包裝的層壓物膜且特別是作為光電模塊中的密封劑。本發(fā)明 特別涉及包含乙烯酸共聚物離聚物的透明包裝膜。
【背景技術(shù)】
[0004] 在通常的包裝材料特別是太陽(yáng)能電池模塊中，好的光學(xué)性能是重要的，因?yàn)?，好?性能要求入射到電池上的光被高效且有效地傳送到電壓發(fā)生層。差的光傳送減小了光電發(fā) 生過(guò)程的效率和/或生產(chǎn)率。
[0005] 例如，常規(guī)形式的太陽(yáng)能電池模塊的制備是通過(guò)互連單獨(dú)形成的且分開(kāi)的太陽(yáng)能 電池(如由結(jié)晶硅制成)，然后機(jī)械支撐并保護(hù)電池不受環(huán)境降解(通過(guò)使電池集成進(jìn)入層 壓太陽(yáng)能電池模塊)。層壓模塊通常包括剛性透明保護(hù)性前面板或片，和通常被稱為"后皮 (backskin)"的后面板或片。在前后片間放置從而形成夾層結(jié)構(gòu)（sandwich)設(shè)置的是互連 的太陽(yáng)能電池和密封劑。
[0006] 密封劑（或者至少其在電池的前側(cè)和透明的前面板之間延伸的一部分）的必要要 求是，它對(duì)于日光輻射而言是透明的。形成層壓模塊的典型模式是裝配夾層結(jié)構(gòu)，依次包 括：透明的面板，例如，由玻璃或透明聚合物制成的前面板，至少一片密封劑的前層，由電導(dǎo) 體互連的太陽(yáng)能電池陣列（電池的前側(cè)面向透明面板)，至少一片密封劑的后層，和后皮或 后面板，然后，將這些組件用真空型層合機(jī)在加熱加壓下粘合在一起。密封劑的后層可能是 透明的或是任何一種其它的顏色，現(xiàn)有技術(shù)的模塊通過(guò)使用由熱塑性或熱固性聚合物、玻 璃或一些其它材料組成的后皮而形成。
[0007] 密封劑更進(jìn)一步的要求是其尺寸穩(wěn)定性。為了避免硅電池上的潛在破壞性應(yīng)力， 密封劑及周圍結(jié)構(gòu)對(duì)模塊最終使用位置處溫度的波動(dòng)應(yīng)該是穩(wěn)定的。
[0008] 大量的材料已被應(yīng)用，或考慮作為由單個(gè)的硅太陽(yáng)能電池制成的模塊中的密封劑 使用。乙烯醋酸乙烯酯共聚物(通常稱為"EVA")通常被用作含有結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池的模塊 的密封劑。然而，EVA可能有某些限制和不足，如其褪色趨勢(shì)。它也可能分解并釋放出醋酸。 EVA也可能要求交聯(lián)--例如US6093757中所描述的--以賦予尺寸穩(wěn)定性。交聯(lián)是產(chǎn)品 中變異性的潛在源泉，可能促進(jìn)EVA隨后的氧化和降解。另外，由于作為EVA中交聯(lián)助催化 劑的過(guò)氧化物的存在，EVA在制作模塊時(shí)必須在真空中層壓。作為密封劑材料使用的EVA通 常包括33% (重量）的醋酸乙烯酯，因而是非常軟和發(fā)粘的材料，從而使得在制造環(huán)境中處 理EVA多少有些麻煩。
[0009] 中描述了作為密封劑的離聚物的使用，由此本文將其全文引入作為參考。 US5741370也公開(kāi)了作為密封劑的離聚物的使用。術(shù)語(yǔ)"離聚物"和由此標(biāo)明的樹(shù)脂類型 是本領(lǐng)域已知的，可由 Richard W. Rees，"Ionic Bonding In Thermoplastic Resins"， DuPont Innovation，1971，2(2)，pp. 1-4,和 Richard W. Rees，"Physical Properties And Structural Features Of Surlyn? Ionomer Resins'，，Polyelectrolytes，1976,C，177-197 得到證明。離聚物可通過(guò)乙烯-甲基丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物與含有選自周期 表第I、II或III族的元素，特別是鈉、鋅、鋁、鋰、鎂和鋇，的陽(yáng)離子的有機(jī)堿的部分中和而形 成。Surlyn?離聚物已被標(biāo)明為乙烯和甲基丙烯酸或烯酸的共聚物，其通常具有83 - 95°C 范圍內(nèi)的熔點(diǎn)。
[0010] 可能理想的是：提供用作光電池中的密封劑材料的材料，其中，對(duì)于密封劑材料可 接受的尺寸穩(wěn)定性而言，交聯(lián)不是必需的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚合物被夾入作為離聚物層之間的層壓物中的核心層 時(shí)，該聚合物的一個(gè)或多個(gè)物理性質(zhì)能被顯著地改進(jìn)。
[0012] -方面，本發(fā)明是一種層壓物，該層壓物包括：至少三個(gè)聚合物層，其包括 (1) 兩個(gè)離子交聯(lián)聚合物的外聚合物層，和 (2) 至少一個(gè)核心層單元； 其中，每個(gè)外層與核心層單元的至少一個(gè)表面的相對(duì)表面直接接觸，其中，該至少一個(gè) 核心層單元是單一的或多層的聚合物膜或片，其包括至少一個(gè)非離子交聯(lián)聚合物層，且其 中，通過(guò)透光度測(cè)量的層壓物的光學(xué)透明性，和它的尺寸穩(wěn)定性均分別相對(duì)于單個(gè)的層壓 物層所述性質(zhì)的期望值得到增強(qiáng)。
[0013] 另一方面，本發(fā)明是一種層壓物，包括： (i) 包括第一離聚物的第一外層； (ii) 包括至少一個(gè)聚合物層的核心層單元，該核心層單元的位置使得核心層單元的第 一表面與第一外層的至少一個(gè)表面直接接觸； (iii) 包括第二離聚物的第二外層，該第二外層的位置使得核心層單元的第二表面與 第二外層的至少一個(gè)表面直接接觸； 其中，至少一個(gè)核心層聚合物是非離子交聯(lián)聚合物，且其中第一離聚物層、第二離聚物 層、核心層單元和層壓物中的每一個(gè)在相同波長(zhǎng)下的單獨(dú)的光學(xué)透光度均可被測(cè)量，且其 中對(duì)于該層壓物測(cè)量的透光度大于從該三個(gè)單獨(dú)的層在其非層壓狀態(tài)的透光度通過(guò)它們 在該層壓物中的厚度加權(quán)而計(jì)算得到的透光度期望值。
[0014] 另一方面，本發(fā)明是一種包括密封劑的太陽(yáng)能電池模塊，其包括： (i) 包括第一離聚物的第一外層； (ii) 包括至少一個(gè)聚合物層的核心層單元，該核心層單元的位置使得核心層單元的第 一表面與第一外層的至少一個(gè)表面直接接觸； (iii) 包括第二離聚物的第二外層，該第二外層的位置使得核心層單元的第二表面與 第二外層的至少一個(gè)表面直接接觸； 其中，至少一個(gè)核心層聚合物是非離子交聯(lián)聚合物，且其中第一離聚物層、第二離聚物 層、核心層單元和層壓物中的每一個(gè)在相同波長(zhǎng)下的單獨(dú)的光學(xué)透光度均可被測(cè)量，且其 中對(duì)于該層壓物測(cè)量的透光度大于從該三個(gè)單獨(dú)的層在其非層壓狀態(tài)的透光度通過(guò)它們 在該層壓物中的厚度加權(quán)而計(jì)算得到的透光度期望值。
[0015] 另一方面，本發(fā)明是包括密封劑的多個(gè)相互連接的太陽(yáng)能電池，其包括： (i) 包括第一離聚物的第一外層； (ii) 包括至少一個(gè)聚合物層的核心層單元，該核心層單元的位置使得核心層單元的第 一表面與第一外層的至少一個(gè)表面直接接觸； (iii) 包括第二離聚物的第二外層，該第二外層的位置使得核心層單元的第二表面與 第二外層的至少一個(gè)表面直接接觸； 其中，至少一個(gè)核心層聚合物是非離子交聯(lián)聚合物，且其中第一離聚物層、第二離聚物 層、核心層單元和層壓物中的每一個(gè)在相同波長(zhǎng)下的單獨(dú)的光學(xué)透光度均可被測(cè)量，且其 中對(duì)于該層壓物測(cè)量的透光度大于從該三個(gè)單獨(dú)的層在其非層壓狀態(tài)的透光度通過(guò)它們 在該層壓物中的厚度加權(quán)而計(jì)算得到的透光度期望值。
[0016] 發(fā)明詳細(xì)描沐 在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明是一個(gè)層壓物制品，其包含（a)包含離子交聯(lián)聚合物的 外層和（b)設(shè)置在外層之間并包含非離子交聯(lián)聚合物的核心層單元。在本發(fā)明的一個(gè)層壓 物中，測(cè)量的層壓物光學(xué)和/或尺寸穩(wěn)定性可相對(duì)于層壓物的單獨(dú)的各層的所述性質(zhì)任一 或二者的期望值得到增強(qiáng)。
[0017] 性質(zhì)的"期望值"，指的是考慮加權(quán)平均的層厚度，從層壓物單獨(dú)的層計(jì)算出的所 述層壓物性質(zhì)的預(yù)測(cè)值。作為例證，其中每層均具有光學(xué)消光系數(shù)的三層層壓物，將被期望 具有對(duì)單獨(dú)的消光系數(shù)之和的進(jìn)行層厚度加權(quán)的吸光度。相似地，其中每層均具有拉伸模 量的三層層壓物，將被期望具有對(duì)單獨(dú)的層進(jìn)行層厚度加權(quán)平均的拉伸模量。
[0018] 層壓物，作為本文使用的術(shù)語(yǔ)，包括處于彼此面對(duì)面關(guān)系的多聚合物層，其中，層 之間的粘合使得在施加這些應(yīng)力（該結(jié)構(gòu)物在所述層壓物的正?；蝾A(yù)期用途期間所受）期 間各層保持粘合到一起。粘合可以通過(guò)在材料的制造過(guò)程中彼此粘合的不同層中使用聚合 物來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)使用附加的粘合劑或底漆來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0019] 本發(fā)明的外層為本發(fā)明層壓物的結(jié)構(gòu)層，這些結(jié)構(gòu)層的位置使得其與核心層單元 在所述核心層單元的至少一個(gè)表面上直接接觸。本發(fā)明層壓物的外層為本發(fā)明的層壓物貢 獻(xiàn)了好的光學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明層壓物的外層包括離子交聯(lián)聚合物(離聚物)。每個(gè)外層可包括 與其它外層的離聚物組成相同的或不同的離聚物組成。在本發(fā)明實(shí)踐中有用的離聚物是通 過(guò)乙烯和烯屬不飽和C3-Qll酸共