CN101676343A - 用于太阳能电池板的压敏胶带 - Google Patents

Abstract

压敏胶带，包括(i)透明的载体膜和(ii)透明的压敏粘合剂层，其特征在于该载体膜的折射率n_d ²⁰为不大于1.458，透光率为大于或等于90％；该压敏粘合剂层的折射率n_d ²⁰为至少1.470，透光率为至少90％；在玻璃板上的粘结状态的胶带的透光率为至少90％。

Description

用于太阳能电池板的压敏胶带

技术领域

本发明涉及用于生产太阳能模块(solar modules)的单面压敏胶带。具体地，它涉及在生产和使用太阳能模块中可用于不同领域的单面胶带。

背景技术

近年来，对再生能源，尤其是太阳能的兴趣急剧增加。全球能源消耗的指数级增加，不可再生能源的缺乏，和涉及绿色电力的法规将导致在未来几年里通过阳光发电的急剧增加。一个结果是在太阳能电池和太阳能模块领域中的集中研究开发。这种研究开发的焦点是加工和生产方法的简单化和优化，和原材料和组件的成本的降低。另一目标是减少太阳能模块的总厚度，同时不影响它们的稳定性。

目前在市场上密集推出使用硅太阳能电池的“厚层“太阳能模块，并且优选提供为包括具有嵌入的太阳能电池的层合体、玻璃正面，和包围该模块的铝框架。正在扩展薄膜太阳能模块的生产，其中电池例如由通过气相沉积而施用到各种基板上的半导体材料构成。

考虑到胶带的整洁和成本有效性以及它们简化工艺的能力，胶带正在越来越多地用于生产太阳能模块(在文献中也称为太阳能电池板(solarpanels)，光伏模块和太阳能发电机)。胶带在太阳能模块中的实例是框架粘结和切换插座粘结，保护玻璃表面或者在层压操作之前固定太阳能电池。在太阳能模块的层压操作中，敏感的硅太阳能电池在减压下在约150℃嵌入在可熔化的粘性粘结的箔的片材之间至少15分钟。例如，框架粘结优选使用双面胶带而不是有机硅粘结进行，这是因为该操作是半自动的(partlyautomated)，因此更快、更均匀并且更整洁。

对于模块生产过程中的不同应用，在市场上有各种胶带适于该应用。

对胶带的重要要求是UV稳定性，耐候性和光学透明性。太阳能模块的UV稳定性和耐候性以及机械稳健性通过IEC标准61215中所述的试验进行检测。该标准的条款是具体的耐候性试验条件的基础，在该条件下相当重要的是所用的胶带应该显示出始终如一的光学性质、化学性质和粘合性。

下文中描述用于太阳能模块的具体胶带应用。

对于单面压敏胶带，应用在于太阳能电池(图1)的定位和固定，以及在层压操作之前层合体的固定(图2)，和太阳能模块的玻璃正面的保护(图2)。

电池固定目前在模块的生产过程中是主要以手工进行的步骤，包括将单独的敏感的太阳能电池置于可熔化EVA箔上，并使用单面胶带固定，从而使得电池在层压步骤的过程中不相对移动。

现存的胶带解决方案常常设置有聚丙烯和/或聚乙烯或醋酸纤维素载体材料，已经证明这些材料在UV暴露之后会变脆或者被毁坏。此外，在目前使用的胶带中，使用树脂共混的粘合剂，这些粘合剂在UV暴露后显示出变色，并且在高温的影响下会经受除气。

因此需要用于电池固定的胶带，其应该具有改善的除气和收缩特性，并且也应该具有较低的起泡倾向，并且它防止太阳能电池在高温在层压的过程中移动。此外，该胶带要求具有非常良好的UV稳定性，这是因为电池固定带保持在层合体中，并且胶带的变色或易碎性会损害太阳能模块的外部光学外观。

固定层合体的胶带发挥类似于固定电池的胶带的类似功能；在该情况下，意图保护模块层合体的不同层不移动。

目前，使用具有有机硅粘合剂的特定的单面胶带，其在各层的层压之后又被去掉，从而使得铝型面(aluminum profiles)可在边上粘结。这使得必需进行进一步的操作步骤，这个步骤最好省略掉。

因此需要薄的胶带，其在各层的层压之后能够保留在太阳能模块中，并且对太阳能模块的构造或功能不具有有害的影响。这同样涉及到铝框架的后续应用。

太阳能模块的玻璃正面上的玻璃保护膜可履行各种功能，如通过模块正面得到的改善的入射光透射率，对玻璃表面的防碎裂保护。

现存的模块常常安装有厚度为约3至4mm的保护性玻璃，从而确保模块整体的机械稳定性。这使得太阳能模块必需有较高的重量。为了减小保护性玻璃的厚度，需要保护性的膜，该膜使位于其下方的玻璃片材稳定化，使得玻璃片材能够显著减小厚度。所述保护性的膜也可以使用功能层，由此使得不再需要对玻璃进行特定的表面处理。

所述的应用说明这一事实：根据太阳能模块中使用单面压敏胶带的方式，存在非常不同的需要。目前，这使得复杂性增加，这是因为使用了非常不同的压敏胶带。但是，为了简化和加速太阳能模块的生产操作，需要一种单面自粘合胶带，其可普遍地用于所有的所述应用，以及类似的应用，并且其能够最小化或者不具有目前解决方案所存在的弱点。

发明内容

出乎意料的是，该目的通过具有特定载体结构的高度透明的单面压敏胶带而达到。

具体地，本发明提供单面压敏胶带，所述单面压敏胶带包括：

i)透明的载体膜，其折射率n_d ²⁰(对对应于589nm的钠d线在20℃的折射率)小于或等于1.458和透光率大于或等于90％，

ii)透明的压敏粘合剂，其折射率n_d ²⁰大于或等于1.470和透光率大于或等于90％，

选择载体膜和压敏粘合剂，使得它们具有高UV稳定性，低除气特性，以及高温稳定性，以及单面压敏胶带粘结玻璃片材之后根据ASTM 1003的透光率为大于或等于90％。

在光学元件例如玻璃窗的设计和构造中，例如，需要考虑照射光的类型与所用的材料之间的相互作用。在一种导出的版本中，能量守恒定律具有以下形式：

T(λ)+p(λ)+a(λ)＝1

其中T(λ)描述透射光的分数(fraction)，p(λ)是反射光的分数，以及a(λ)是吸收光的分数(λ：光波长)，其中照射光的总强度被标准化为1。根据光学元件的应用，任务是优化这三项中的一个或多个，而抑制其余的。设计用来传输的光学元件的特征值T(λ)接近于1。这通过减少p(λ)和a(λ)的量来达到。透明的丙烯酸酯类PSA通常在可见光范围内不具有显著的吸收，即，在400nm至700nm的波长范围内不具有显著的吸收。这可通过使用UV-Vis分光光度计的测量而容易地确定。因此，特别感兴趣的是p(λ)。反射是界面现象，它取决于彼此接触的两相i的折射率n_d，i，遵循Fresnel方程

$\mathrm{\ρ}\left(\mathrm{\λ}\right)={\left(\frac{n_{d,2}-n_{d,1}}{n_{d,2}+n_{d,1}}\right)}^2.$

对于等折射(isorefractive)材料(其中n_d，2＝n_d，1)的情况下，p(λ)变为0。这表明，需要将要用于光学元件的压敏粘合剂的折射率调节至要粘结的材料的折射率。各种这些材料的通常值列于表1中。

(来源：Pedrotti，Pedrotti，Bausch，Schmidt，Optik，lst edn.1996，Prentice-Hall，Munich.

表5.1，第158页，在λ＝588nm的数据)

本发明的胶带适合于在太阳能模块的生产中进行多种多样的任务，否则则必需使用不同的胶带来实现。本发明也提供本发明的粘合剂片材和/或胶带的用途。

附图说明

太阳能模块的通常构造可从图1和2中看出。太阳能模块由多个太阳能电池构成，所述多个太阳能电池是彼此固定的，尤其是通过乙酸乙烯酯胶带固定，这种排列在两侧衬有乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜。太阳能模块的背面通常由氟化塑料组成；太阳能模块的正面由玻璃片材形成。太阳能电池的电接触没有在图中示出。

在附图中：

R＝模块的背面

V＝模块的正面

1＝氟化的膜

2，4＝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜(EVA膜)

3＝太阳能电池

5＝玻璃

6＝本发明的胶带；用于太阳能电池固定(此处尤其是可有利地以伸长的平面结构的形式使用)

7＝本发明的粘合剂片材；用于表面保护(此处尤其是可有利地以二维延伸的平面结构的形式使用)

8＝本发明的胶带；用于层合体固定(此处尤其是可有利地以伸长的平面结构的形式使用)

图1显示出本发明中在太阳能模块的生产过程中将太阳能电池(3)彼此固定。

图2显示本发明的用途：太阳能模块的玻璃片材(5)用本发明的单面胶带(6)的全面积表面保护粘结，尤其是作为抗风化保护和/或作为抗磨损保护，和如果合适，对于玻璃片材的增强，允许玻璃片材的厚度减小。图2还显示出本发明的胶带用于固定层合体的用途。

具体实施方式

载体材料

为了实施所述的本发明，对载体材料有各种不同的要求。为了保证太阳能电池的最优光传输并且由此增加太阳能模块的效率，在该上下文中特别相关的是光通过载体膜的透光率。

在该背景下，小于1.458，优选低于1.440，更优选低于1.400的载体材料的折射率n_d ²⁰确保界面上的反射最小，进而可增加光传输。此外，非常优选地，该载体材料的透光率为大于90％(根据ASTM 1003测量)，其在长时间里保持该透光率。

为了满足在太阳能模块中和其上使用的高的电要求，需要具有高比表面电阻(specific surface resistance)和高比体积电阻率(比体积电阻，specificvolume resistance)的载体材料。比体积电阻率应该为＞10¹³Ωcm，表面电阻应该为＞10¹⁵Ω，从而能够防止单独的太阳能电池和/或太阳能模块中导体轨迹之间的短路，或者是太阳能模块的铝框架和模块中的导线之间的短路。优选这些电阻在-40至+85℃的宽温度范围内能够保持，这是因为太阳能模块会经受苛刻的温度波动。因此有利地选择载体材料。

使用的材料应该是高度化学和物理惰性的，从而能够防止外部影响导致的材料内的任何变化。需要有非常低的水吸收率，从而使得可避免由于风化作用导致的胶带的膨胀或毁损。以此方式，即使在户外对太阳能模块上施用该胶带也能够得到所需的可靠性。

根据本发明，载体材料所需的性质优选通过氟含量为大于或等于15wt％，优选大于或等于20wt％，更优选大于或等于35wt％的氟化聚烯烃聚合物膜获得。膜的有利的使用厚度为12至100μm，优选厚度为20至50μm。这些材料的优异的化学和风化以及温度稳定性，以及良好的电和光学性质使得要使用氟化聚烯烃聚合物膜用于所述的应用。

根据本发明使用的膜的折射率n_d ²⁰(ASTM D-542-50，Abbe折射计；20℃)为小于1.458，透光率为＞90％(根据ASTM 1003)，并且也优选具有在机械应力下在高达至少170℃的热稳定性，这使得它们特别适合于所述的应用。这些材料还满足对在-40至+85℃的期望的温度范围内＞10¹³Ωcm的比体积电阻率(ASTM D-257)和＞10¹⁵Ω的低表面电阻(ASTM D-257)的要求。

基于氟化聚合物中反应缓慢的碳-氟键，它们显示出在加热下高的化学和物理稳定性，和在UV暴露时低的变色。小于0.03％的低的水吸收率可根据ASTM D-570中所述的试验方法用氟化的膜证实。

所用的膜的材料的实例如下：聚氟乙烯(PVF)，聚乙烯-四氟乙烯(PETFE)，四氟乙烯/六氟丙烯(tetrafluoroethylene/hexafluoroethylene)共聚物(FEP)或聚偏二氟乙烯(PVDF)。

但是，除了单层膜之外，也可能使用多层膜(其例如是通过共挤出产生的)。有利地，根据本发明，可将前述的聚合物材料彼此组合。为了确保足够高的防碎裂保护，该膜的根据ASTM D 882的抗张强度应该优选为大于150Mpa。

此外，可有利地预先处理该膜。例如，可使用例如氧化锌进行蒸镀(vapour coating)，或者为了促进压敏粘合剂的粘着力可使用清漆或者粘着力促进剂。另外的方法是例如对该膜进行电晕处理和/或等离子体预处理和/或蚀刻。

此外，该保护性膜可能需要设置有特殊涂层。

减少反射和/或最小化膜的磨损的涂层(称为“硬涂层“)特别优选适合于作为光学涂层。特别优选通过空气和光学涂层之间传播的显著降低的折射率的方式来获得光学性质。当载体膜的折射率高于1.440时，这是特别明显的。

通常，可区分单层和多层涂层。在最简单的情况下，MgF₂用作单层涂层来使反射最小化。

MgF₂的在550nm的折射率为1.35。此外，例如，可在不同的涂层中使用金属氧化物层，从而使反射最小化。通常的实例是SiO₂涂层和TiO₂涂层。还合适的氧化物的实例包括二氧化铪(HfO₂)，氧化镁(MgO)，一氧化硅(SiO)，二氧化锆(ZrO₂)，和氧化钽(Ta₂O₅)。但是，此外也可使用氮化物，如SiN_x。

此外，也可能的是，使用氟化的聚合物作为具有低折射率的涂层。这些也非常频繁地与前述的SiO₂涂层和TiO₂涂层组合使用。

此外，也可使用溶胶凝胶工艺(sol-gel processes)。此处，例如有机硅，烃氧化物和/或金属的醇盐用作混合物，并且用于涂覆。因此，硅氧烷也是减少反射涂层的广泛基质。或者，该硅氧烷可具有抗刮擦效果。

在一种优选的方式中，构建了多层涂层，从而使得具有最低折射率的层设置于玻璃的光束侧(light-beam side)，然后一步一步地，折射率向载体膜方向增加。这同样适用于单面压敏胶带在玻璃上的外部粘结。

典型的涂层厚度为2至

更优选100至

在一些情况下，根据各个光学涂层或者两个或更多个光学涂层的涂层厚度和化学组成，会有颜色变化，这种颜色变化又依次可通过涂层的厚度而受到控制和/或改变。对于从溶液涂覆的硅氧烷工艺，也可获得大于

的涂层厚度。

减少反射的另一可能性在于产生特定的表面结构。因此，存在多孔涂层和产生随机的或者周期性的表面结构的可能性。在这种情况下，结构之间的距离应该显著小于可见光的波长。

除了前述的从溶剂涂覆的操作之外，该光学涂层可通过真空涂覆方法如CVD(化学气相淀积)或者PIAD(等离子体辅助的沉积)施用。

压敏粘合剂

在本发明非常优选的一种方式中，使用具体的(甲基)丙烯酸酯PSA。

根据本发明可有利地使用的、优选通过自由基聚合获得的(甲基)丙烯酸酯PSA包括至少50wt％的选自具有以下通式的化合物的至少一种丙烯酸类单体：

其中R₁是H或CH₃，基团R₂是H或CH₃，或选自支化的或未支化的、饱和的具有1-30个碳原子的烷基。

优选选择单体，使得可在室温或更高的温度将得到的聚合物用作PSA，尤其是，使得得到的聚合物具有根据Handbook of Pressure Sensitive AdhesiveTechnology by Donatas Satas(van Nostrand，New York 1989)的压敏粘合性质。

(甲基)丙烯酸酯PSA在20℃的折射率n_d为＞1.43或更大(Abbe折射计；参考试验方法A)。

(甲基)丙烯酸酯PSA可优选通过由具有式CH₂＝CH(R₁)(COOR₂)的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和/或相应的游离酸构成的单体混合物的聚合反应获得，其中R₁是H或CH₃，R₂是具有1-20个C原子的烷基链或H。

使用的聚丙烯酸酯的摩尔质量M_w优选为M_w≥200 000g/mol。

非常优选使用丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体，其包括具有含4-14个碳原子、优选含4-9个碳原子的烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。不希望受该列举限制地，具体实例为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊基酯、丙烯酸正己基酯、丙烯酸正庚基酯、丙烯酸正辛基酯、甲基丙烯酸正辛基酯、丙烯酸正壬基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸二十二烷基酯，及其支化的异构体，例如丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯。

可以使用的其他类化合物为由至少6个碳原子组成的桥联环烷基醇的单官能丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。该环烷基醇也可以被例如C-1-6烷基、卤素原子或氰基取代。具体实例为甲基丙烯酸环己基酯、丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸异冰片基酯和丙烯酸3，5-二甲基金刚烷基酯。

一种方案中使用带有极性基团的单体，所述基团如羧基、磺酸和膦酸基、羟基、内酰胺和内酯、N-取代酰胺、N-取代胺、氨基甲酸酯、环氧、硫醇、烷氧基或氰基、醚等。

适度碱性的单体例如为N，N-二烷基-取代的酰胺，诸如N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、N-叔-丁基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基内酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-(丁氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-(乙氧基甲基)丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺，该列举并非穷举。

其他优选的实例为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、烯丙基醇、马来酸酐、衣康酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯(glyceridyl methacrylate)、丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙基酯、甲基丙烯酸2-丁氧基乙酯、丙烯酸2-丁氧基乙酯、甲基丙烯酸氰基乙酯、丙烯酸氰基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸6-羟基己基酯、乙烯基乙酸、丙烯酸四氢糠基酯、β-丙烯酰氧基丙酸、三氯代丙烯酸、富马酸、巴豆酸、乌头酸和二甲基丙烯酸，该列举并非穷举。

另一非常优选的方案使用以下物质作为单体：乙烯基酯，乙烯基醚，卤乙烯，偏二卤乙烯，在α位具有芳环和杂环的乙烯基化合物。此处同样可非排他性地提及一些实例：乙酸乙烯酯，乙烯基甲酰胺，乙烯基吡啶，乙基乙烯基醚，氯乙烯，偏二氯乙烯，和丙烯腈。

尤其是特别优选使用具有折射率增加作用的带有至少一个芳族基团的共聚单体。合适的组分是芳族乙烯基化合物，如苯乙烯，例如该芳族核可优选地由C₄至C₁₈构成嵌段(building blocks)构成，并且也优选含有杂原子。尤其优选的实例是4-乙烯基吡啶，N-乙烯基邻苯二甲酰亚胺，甲基苯乙烯，3，4-二甲氧基苯乙烯，4-乙烯基苯甲酸，丙烯酸苄基酯，甲基丙烯酸苄基酯，丙烯酸苯酯，甲基丙烯酸苯酯，丙烯酸叔丁基苯酯，甲基丙烯酸叔丁基苯酯，丙烯酸4-联苯基酯和甲基丙烯酸4-联苯基酯，丙烯酸2-萘基酯和甲基丙烯酸2-萘基酯，以及那些单体的混合物，该列举并非穷举。

在本发明的一种优选方式中，(甲基)丙烯酸酯PSA在20℃的折射率nd＞1.47(使用Abbe折射计；试验方法A测得)。

作为芳族部分在PSA的组成中增加的结果，增加了PSA的折射率，并且最小化了玻璃和PSA之间的光散射。因此，使用芳族共聚单体有助于PSA折射率的增加。

老化抑制剂也可有利地以例如主要和次要(primary and secondary)抗氧化剂的形式或者是光稳定剂的形式加入。

此外，可混合交联剂和交联促进剂。实例是例如二官能的或者多官能的异氰酸酯，(包括封闭(blocked)形式的那些)或者二官能的或者多官能的环氧化物。此外也可加入热可活化的交联剂，如路易斯酸或者金属鳌合剂。

(甲基)丙烯酸酯PSA的制备方法

对于聚合反应，选择单体，使得可在室温或更高的温度将得到的聚合物用作PSA，尤其是，使得得到的聚合物具有根据Handbook of PressureSensitive Adhesive Technology by Donatas Satas(van Nostrand，New York 1989)的压敏粘合性质。

为了使得到的优选用于PSA的聚合物玻璃化转变温度T_g≤25℃，非常优选选择上述的单体，并且有利地选择单体混合物的定量组合，使得，根据Fox方程的方程E1(参考T.G.Fox，Bull.Am.Phys.Soc.1(1956)123)，得到聚合物的期望的T_g值。

$\frac{1}{T_g}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\frac{W_n}{T_{g,n}}---\left(E1\right)$

该方程式中，n表示所用单体的序号，Wn为各单体n的质量分数(wt％)以及T_g，n为各单体n的均聚物相应的玻璃化转变温度，其单位为K。

对于聚(甲基)丙烯酸酯PSA的制备，在一种优选的实施方式中使用纯化的单体，即该单体已经除去了稳定剂。

在一种优选的实施方式中，制备通过常规的自由基加成聚合实施。对于通过自由基机理进行的聚合反应，优选使用还含有用于该聚合的其他自由基引发剂的引发剂体系，特别是热分解形成自由基的偶氮或过氧化物引发剂。然而，原则上技术人员熟悉的用于丙烯酸酯的所有常规引发剂都是适宜的。在Houben Weyl，Methoden der Organischen Chemie，Vol.E 19a，第60-147页中对C-中心自由基的制备进行了描述。优选类似地采用这些方法。

自由基源的实例为过氧化物、氢过氧化物和偶氮化合物；在此可以提及的典型自由基引发剂的一些非限制性实例包括过氧化二硫酸钾、过氧化二苯甲酰、氢过氧化异丙苯、过氧化环己酮、过氧化二-叔丁基、偶氮二异丁腈、环己基磺酰基乙酰基过氧化物、过碳酸二异丙基酯、叔丁基过辛酸酯(t-butyl peroctoate)和苯频哪醇。在一种非常优选的实施方案中所用的自由基引发剂为1，1’-偶氮二(环己烷-腈)(产自DuPont的Vazo88^TM)或偶氮二异丁腈(AIBN)。

非常优选选择自由基聚合中形成的PSA的平均分子量(重均)Mw以使得其处于200 000-4 000 000g/mol的范围内；特别是对于进一步用作具有回弹性的导电热熔压敏粘合剂来说，制得平均分子量Mw为400 000-1 400000g/mol的PSA。平均分子量通过尺寸排阻色谱(GPC；洗脱剂：具有0.1体积％三氟乙酸的THF(四氢呋喃)；在25℃测量；前置柱(preliminarycolumn)：PSS-SDV，5μ，

ID 8.0mmx50mm；分离：柱PSS-SDV，5μm，和和各自的ID 8.0mm×300mm；样品浓度4g/l；流速1.0ml/min；相对于PMMA标样测量)测量得到。

聚合可以在本体中、在一种或多种有机溶剂存在下、在水存在下、或在有机溶剂和水的混合物中进行。其目的是使所用溶剂的量最小化。适宜的有机溶剂为纯烷烃(如己烷、庚烷、辛烷、异辛烷)，芳烃(如苯、甲苯、二甲苯)、酯(如乙酸乙酯、乙酸丙酯基、乙酸丁酯或乙酸己酯)、卤代烃(例如氯苯)、烷醇(如甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单甲基醚)和醚(例如乙醚、丁醚)或其混合物。为了确保单体转化期间反应混合物以均相的形式存在，可以将水可混溶的或亲水性的助溶剂用于含水的聚合反应。可以有利地用于本发明的助溶剂选自脂族醇、二元醇、醚、二元醇醚、吡咯烷、N-烷基吡咯烷二酮(pyrrolidinone)、N-烷基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、酰胺、羧酸及其盐、酯、有机硫化物、亚砜、砜、醇衍生物、羟基醚衍生物、氨基醇、酮等，以及它们的衍生物及混合物。

根据转化率和温度，聚合时间为2-72小时。可以选择的反应温度越高，即，反应混合物的热稳定性越高，所选的反应时间可以越短。

为了引发聚合，对于热分解引发剂，引入热量是必要的。对于这些热分解引发剂，根据引发剂类型，可以通过加热到50-160℃来引发聚合。

另一种有利的制备聚(甲基)丙烯酸酯PSA的方法为阴离子聚合。在这种情况下，使用的反应介质优选含有惰性溶剂，如脂族和脂环族烃，或者如芳烃。

在这种情况下，活性聚合物通常由结构P_L(A)-Me表示，其中Me是第一主族金属，如锂、钠或钾，以及P_L(A)为由丙烯酸酯单体形成的生长着的聚合物。制备时，通过引发剂浓度与单体浓度的比例来控制聚合物的摩尔质量。适宜的聚合引发剂的实例包括正丙基锂、正丁基锂、仲丁基锂、2-萘基锂、环己基锂或辛基锂，然而该列举并非穷举。此外，基于钐络合物的引发剂已知用于丙烯酸酯的聚合而且可在此应用。

此外，还可以使用双官能的引发剂，如1，1，4，4-四苯基-1，4-二锂丁烷(dilithiobutane)或1，1，4，4-四苯基-1，4-二锂异丁烷(dilithioisobutane)。同样可以使用助引发剂。适宜的助引发剂包括锂卤化物、碱金属醇盐或烷基铝化合物。在一种非常优选的形式中，选择配体和助引发剂以使得丙烯酸酯单体如丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯可以直接聚合而不必通过与相应的醇进行酯交换以在聚合物中生成。

此外，控制聚合反应使得聚合反应中的转化率大于99.5％。这可首先通过长的聚合反应时间以及通过高的聚合反应温度而达到。此外，对于自由基聚合反应，有可能通过重复添加快速分解的自由基引发剂而增加转化率。

隔离衬垫

为了保护开放的PSA，单面-尤其是-压敏胶带优选衬以隔离衬垫。合适的隔离纸是玻璃纸、HDPE或LDPE衬垫，其在一种优选的方式中已经硅化为隔离层。在本发明的一种非常优选的实施方式中，使用基于膜的隔离衬垫。在一种非常优选的实施方式中，该基于膜的隔离衬垫应该已经用脱模剂硅化。此外，该基于膜的隔离衬垫应该具有极其光滑的表面，从而使得PSA没有被隔离衬垫结构化。这优选通过使用不含防粘连剂的PET膜并结合从溶液涂覆的有机硅体系而达到。

产物构造

根据目的用途，使用具有伸长的幅面的平面结构或者具有二维幅面的平面结构；参见上文。根据尺寸，这些变化的实施方式可彼此合并。当本说明书提及压敏胶带或者压敏粘合剂片材时，这在这两个平面结构方面没有任何区别，否则会明确指出。具体地，在描述构造的上下文中，每种情况下都意图同时包括两种变化的实施方式。

压敏胶带可有利地如下构造：

a]由膜载体层和压敏粘合剂构成的单层粘合剂膜；

b]由膜载体层、压敏粘合剂和隔离衬垫构成的单层粘合剂膜。

对于单面压敏胶带，根据本发明的PSA涂层重量(coatweight)优选为10至150g/m²，更优选为20至100g/m²。

用途

可根据各种机构在玻璃窗上使用单面压敏胶带。在一种本发明的实施方式中，该玻璃窗在其全面积上用透明的胶带粘结。在这种情况下，单面压敏胶带朝向太阳侧(sun side)。这是本发明的优选方式。但是，此外，压敏胶带也可粘结至保护性玻璃的反面，并由此面向太阳能电池。

本发明的进一步用途包括将该胶带用于固定太阳能电池，如图1中所示。对于这个目的，优选使用单个的压敏胶带的条。另一本发明的用途包括将该胶带用于层合体固定，如图2中所示。对于该目的，也优选使用压敏胶带的条。

应用

在第一步中，在优选的方法中，将单面压敏胶带切成使用宽度或者切成所需的使用尺寸(区域尺寸)。

对于作为防碎裂膜的粘性粘结，在下一步骤中，向玻璃进行全面积层压。为此目的，在第一步中，除去隔离膜，然后使用暴露的PSA向玻璃窗进行层压。为此，必需使玻璃和/或PSA润湿(例如使用水或者肥皂溶液)，从而使得PSA被大范围层压而不产生气泡。

对于所有的应用，通常的情况是，将单面压敏胶带从一侧层压，从而使得空气会从另一侧离开。这可通过例如压紧辊(pressure roller)或者橡胶辊(rubber roller)或者刮刀(roller doctor)或者压榨辊(squeeze roll)或者刀来完成。

试验方法

A.折射率

PSA和氟化的聚合物膜的折射率根据ASTM D-542-50(25μm厚的样品；20℃；589nm)用Abbe原理测得。

B.透光率

在550nm的透光率根据ASTM D1003标准测定。进行测量的体系是由光学透明的胶带和玻璃板制成的组件。为了比较，测量同样地在85℃存储1000h后进行。

C.粘结强度

根据PSTC-1进行剥离强度(粘结强度)试验。将胶带施用至玻璃板。2cm宽的胶带的条通过使用2kg辊来回滚三次而被粘附。将该板夹紧，在张力试验机器中，将该自胶粘条以180°的剥离角和300mm/min的速度从它的自由端剥离。以N/cm为单位记录该强度。

D.光稳定性

尺寸为4cm×20cm的由胶带和玻璃板形成的组件，在它的一半面积上覆盖有卡片条，然后从50cm远的地方使用Osram Ultra Vitalux 300W灯照射300小时。照射之后，除去该卡片条，视觉观察变色。

如果试验条根本没有显示出不同的变色，并且如果没有载体的分解，那么则该试验评价为“合格”。

E.落球试验

将胶带无气泡地固定到得自Schott的1.1mm玻璃片上。粘结区域为4cm×6cm。接着，将该组件在23℃和50％湿度(相对湿度)存储48小时。然后将该组件固定在支架中，从而使得玻璃表面处于水平面上，并且玻璃侧朝上。在该玻璃表面以上1m处，固定一个63.7g的钢球。然后使该钢球自由下落。当在落球试验之后少于5wt％的玻璃碎片脱离时，该试验评价为“合格”。通过重量分析法测定损失(在落球试验之前和之后测定重量)。

F.导电性

体积电阻率根据ASTM D-257-78测得。测量在23℃和100℃进行。结果以Ωcm记录。

G.在150℃的粘结强度

剥离强度(粘结强度)根据PSTC-1进行试验。将胶带施用至玻璃板。2cm宽的胶带的条通过使用2kg辊来回滚6次而被粘附。将该板夹紧，并在150℃加热直到胶带达到该温度。在张力试验机器中，将该自胶粘条以180℃的剥离角和300mm/min的速度从它的自由端剥离。以N/cm为单位记录该强度。

制备聚合物1：

使用纯化以除去过稳定剂的单体进行聚合反应。该单体通过蒸馏而纯化。向通常用于自由基聚合反应的2L玻璃反应器中填充80g丙烯酸、140g丙烯酸正丁酯、200g丙烯酸2-乙基己基酯和300g丙酮/异丙醇(97∶3)。在搅拌下使氮气通过该反应器45分钟之后，将反应器加热至58℃，并添加0.2g Vazo67^TM(2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)；DuPont)。然后将外部热浴加热至75℃，然后在此外部温度下持续进行反应。在1小时反应时间之后，添加另外0.2g Vazo 67^TM(2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)，DuPont)。3小时之后和6小时之后，添加150g丙酮/异丙醇混合物以用于稀释。为了还原残余的引发剂，在8小时和10小时之后，添加0.4g Perkadox 16^TM(二(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯，Akzo Nobel)。在反应48小时之后，使反应停止，并将产物冷却至室温。聚合物转化率为99.6％(通过GC-MS测定)。通过试验方法A测得的折射率为1.475。

制备聚合物2：

使用纯化以除去过稳定剂的单体进行聚合反应。该单体通过蒸馏而纯化。向通常用于自由基聚合反应的2L玻璃反应器中填充60g丙烯酸、340g丙烯酸正丁酯和300g丙酮/异丙醇(97∶3)。在搅拌下使氮气通过该反应器45分钟之后，将反应器加热至58℃，并添加0.2g Vazo67^TM(2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)；DuPont)。然后将外部热浴加热至75℃，然后在此外部温度下持续进行反应。在1小时反应时间之后，添加另外0.2g Vazo 67^TM(2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)，DuPont)。3小时之后和6小时之后，添加150g丙酮/异丙醇混合物以用于稀释。为了还原残余的引发剂，在8小时和10小时之后，分多次添加0.4g Perkadox 16^TM(二(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯，AkzoNobel)。在反应48小时之后，使反应停止，并将产物冷却至室温。聚合物转化率为99.7％(通过GC-MS测定)。通过试验方法A测得的折射率为1.474。

制备聚合物3：

向通常用于自由基聚合反应的2L玻璃反应器中填充60g丙烯酸、340g丙烯酸正丁酯和300g丙酮/异丙醇(97∶3)。在搅拌下使氮气通过该反应器45分钟之后，将反应器加热至58℃，并添加0.2g Vazo67^TM(2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)；DuPont)。然后将外部热浴加热至75℃，然后在此外部温度下持续进行反应。在1小时反应时间之后，添加另外0.2g Vazo 67^TM(2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)，DuPont)。3小时之后和6小时之后，添加150g丙酮/异丙醇混合物以用于稀释。在反应24小时之后，使反应停止，并将产物冷却至室温。聚合物转化率为97.6％(通过GC-MS测定)。接着将产物在溶液中与30wt％的Sylvares^TM TP 95(萜烯酚醛树脂，软化温度95℃，Arizona)均匀共混。在共混之后通过试验方法A测得的折射率为1.479。

其混交联剂溶液：

将聚合物溶液1或2在搅拌下与0.3wt％乙酰基丙酮铝(III)共混，并用丙酮稀释至固含量为30％。

膜1

使用的膜1是厚度为25μm的聚氟乙烯膜。氟的重量分数为41％。通过试验方法A测得的折射率为1.458。

膜2

使用的膜2是厚度为25μm的乙烯四氟乙烯共聚物膜。氟的重量分数为59％。通过试验方法A测得的折射率为1.398。

参考膜1

使用的参考膜1是厚度为25μm的HDPE膜。氟的重量分数为0％。通过试验方法A测得的折射率为1.540。

参考膜2

使用的参考膜2是厚度为25μm的PET膜。氟的重量分数为0％。通过试验方法A测得的折射率为1.604。

生产胶带样品实施例1：

将膜1用聚合物1通过涂覆棒涂覆。然后，将溶剂缓慢蒸发掉。然后将胶带样品在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m²。

生产胶带样品实施例2：

将膜1用聚合物2通过涂覆棒涂覆。然后，将溶剂缓慢蒸发掉。然后将胶带样品在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m²。

生产胶带样品实施例3：

将膜2用聚合物1通过涂覆棒涂覆。然后，将溶剂缓慢蒸发掉。然后将胶带样品在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m²。

生产胶带样品实施例4：

将膜2用聚合物2通过涂覆棒涂覆。然后，将溶剂缓慢蒸发掉。然后将胶带样品在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m²。

生产胶带样品参考例1：

将参考膜1用聚合物3通过涂覆棒涂覆。然后，将溶剂缓慢蒸发掉。然后将胶带样品在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m²。

生产胶带样品参考例2：

将参考膜2用聚合物3通过涂覆棒涂覆。然后，将溶剂缓慢蒸发掉。然后将胶带样品在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m²。

结果

在生产试验样品之后，首先测量所有的实施例对玻璃的粘结强度。此处的过程根据试验方法C粘结强度进行。结果总结于表1中。

BS：瞬时粘结强度，N/cm

测得的值表明所用的压敏胶带显示出对玻璃的高瞬时粘结强度，因此产生有效的粘合力。本发明的实施例和参考例1和2之间的差别小。参考例显示出稍微更高水平的粘结强度。

此外，对所有的实施例进行透光率试验，试验B。本试验用于确认当防碎裂胶带粘结至玻璃窗时是否提供足够高的透光率。该组件的测量值列于表2中。

从表2可看出，所有的实施例1-4都显示出非常高的透光率值，为90％以上。参考例1显示，通过非-透明的载体显著降低了透光率。参考例2说明，在老化之后，透光率已经显著降低并且低于目标值。相反，本发明的实施例1-4对温度老化都是稳定的。

此外，对所有的实施例进行落球试验，试验E。结果示于下表3中。

*基于玻璃的重量

从结果可明显看出，作为特殊构造的胶带(背衬和粘合剂的结构)的结果，已经优化了性质分布，使得存在非常良好的防碎裂保护性。所有的实施例(1-4)对该试验都是合格的。不存在超过2wt％的玻璃碎片脱离的情况。参考例同样显示出非常良好的防碎裂保护性。此外，作为参考，使3mm厚的玻璃片材经受落球试验。结果证明，玻璃被球的冲击损毁。因此，表明实施例(者使用1.1mm厚的玻璃板进行)确保了防碎裂保护性，因此玻璃可制得更薄并由此达到重量的减轻。

此外，为了模拟户外光线的长期照射，进行了光稳定性试验，试验D。在该试验中，将样品用强白炽灯照射300h，模拟阳光的照射。结果总结于表4中。

结果证明，实施例1至4具有高老化稳定性。

因此，本发明的压敏胶带也能用于长期应用。没有变色，也没有载体分解而减少入射光或者机械地崩溃的任何情况。相反，参考例1和2显示出显著的变色，同样在参考例2的情况下，显示出载体材料分解。

目前的试验已经表明本发明的实施例特别适合作为用于太阳能电池板中的玻璃片材的防碎裂胶带。但是，为了测试它们作为用于固定太阳能电池的压敏胶带的合适性，还要求满足其它要求，这是因为在该情况下存在与导电化合物的直接接触，因此其不应该受到该胶带粘结的有害影响。因为这个原因，根据试验方法F进行导电性测量。评价的参数是载体材料的导电性和PSA的导电性。结果列于表5中。

表5中的值表明这一事实，实施例1至4以及参考例1和2的载体材料都显示出高的电阻，因此是非常良好的绝缘体。对于PSA的导电性，也同样是这样。仅在100℃的测量表明通常会有导电性的增加。参考实施例1和2尤其证明，在高温时，PSA倾向于导电性增加。这可能是个问题，因为在夏天时，具有强烈的入射光，太阳能电池板会在非常大的程度上加热，因此，增加导电性可能会在例如短路以及腐蚀方面产生问题。

此外，对于用于固定层合体的压敏胶带，要求它必需经得起高温操作。此外，对此原因，在150℃进行粘结强度试验。这通过试验方法G进行。结果示于下表6中。

n.d.不可测量，因为载体在150℃时太软。

从表6可明显看出，本发明的实施例1至4的粘结强度显著降低。但是与参考例2相比，仍然可测得较高的粘结强度，显然参考例2在非常高的温度时经受粘结强度的非常显著的损失，因此不是非常适合于高温粘结应用。问题可能尤其是随着在150℃产生的斥力和应力而发生，并且可能因此导致压敏胶带的脱离。相反，参考例1根本不能用，这是因为在该情况下，载体在150℃软化得非常严重。相反，实施例1至4显示出非常平衡的性质，并且因此能够以非常良好的效果用于固定层合体。此外，实施例1至4的总厚度约为75μm，因此，铝框架型面仍然能够在它们上面粘结。然后将这些型面用双面泡沫背衬的压敏胶带固定，所述的双面泡沫背衬的压敏胶带能够补偿由压敏胶带的剩余部分(remanence)引起的75μm不均匀性。

本发明包括：

1.压敏胶带，包括

(iii)透明的载体膜，和

(iv)透明的压敏粘合剂层，

其特征在于

-该载体膜的折射率n_d ²⁰为不大于1.458，透光率为大于或等于90％，

-该压敏粘合剂层的折射率n_d ²⁰为至少1.470，透光率为至少90％；

-在玻璃板上的粘结状态的胶带的透光率为至少90％。

2.根据项1的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的折射率n_d ²⁰不大于1.440，优选不大于1.400。

3.根据前述项中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的比体积电阻率为至少10¹³Ωm。

4.根据前述项中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的表面电阻为至少10¹⁵Ω。

5.根据前述项中任一项的压敏胶带，其特征在于

基于氟化的聚烯烃聚合物的膜用作载体膜，尤其是聚氟乙烯膜(PVF膜)，聚乙烯-四氟乙烯膜(PETFE膜)，四氟乙烯/六氟乙烯共聚物膜(FEP膜)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物膜(FEP膜)或聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)。

6.根据前述项中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的氟含量为至少15wt％，优选至少20wt％，更优选至少35wt％。

7.根据前述项中任一项的压敏胶带，其特征在于

多层膜，更加尤其是共挤出的膜，用作载体膜。

8.根据前述项中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜设置有减少反射和/或保护表面的涂层。

9.根据前述项中任一项的压敏胶带，其特征在于

基于(甲基)丙烯酸酯的组合物用作压敏粘合剂，更加尤其是这种压敏粘合剂，其至少50wt％基于选自以下的单体：丙烯酸酯类，甲基丙烯酸酯类，丙烯酸类和甲基丙烯酸类。

10.压敏粘合剂片材在生产太阳能模块中用于粘结组件的用途。

11.根据项10的用途，其特征在于该压敏粘合剂片材为表面保护体用于固定太阳能电池和/或用于固定层合体。

Claims (11)

1.压敏胶带，包括

(i)透明的载体膜，和

(ii)透明的压敏粘合剂层，

其特征在于

-该载体膜的折射率n_d ²⁰为不大于1.458，透光率为大于或等于90％，

-该压敏粘合剂层的折射率n_d ²⁰为至少1.470，透光率为至少90％；

-在玻璃板上的粘结状态的胶带的透光率为至少90％。

2.根据权利要求1的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的折射率n_d ²⁰不大于1.440，优选不大于1.400。

3.根据前述权利要求中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的比体积电阻率为至少10¹³Ωm。

4.根据前述权利要求中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的表面电阻为至少10¹⁵Ω。

5.根据前述权利要求中任一项的压敏胶带，其特征在于

基于氟化的聚烯烃聚合物的膜用作载体膜，尤其是聚氟乙烯膜(PVF膜)，聚乙烯-四氟乙烯膜(PETFE膜)，四氟乙烯/六氟乙烯共聚物膜(FEP膜)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物膜(FEP膜)或聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)。

6.根据前述权利要求中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜的氟含量为至少15wt％，优选至少20wt％，更优选至少35wt％。

7.根据前述权利要求中任一项的压敏胶带，其特征在于

多层膜，更加尤其是共挤出的膜，用作载体膜。

8.根据前述权利要求中任一项的压敏胶带，其特征在于

该载体膜设置有减少反射和/或保护表面的涂层。

9.根据前述权利要求中任一项的压敏胶带，其特征在于

基于(甲基)丙烯酸酯的组合物用作压敏粘合剂，更加尤其是这种压敏粘合剂，其至少50wt％基于选自以下的单体：丙烯酸酯类，甲基丙烯酸酯类，丙烯酸类和甲基丙烯酸类。

10.压敏粘合剂片材在生产太阳能模块中用于粘结组件的用途。

11.根据权利要求10的用途，其特征在于该压敏粘合剂片材为表面保护体用于固定太阳能电池和/或用于固定层合体。

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