CN102859711A - 柔性组件及其制备和使用方法 - Google Patents

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蒂莫西·J·赫布林克
安德鲁·J·亨德森
杰伊·M·杰嫩
艾伦·K·纳赫蒂加尔
格雷格·A·帕特诺德
卡尔·B·里赫特
马克·A·勒里希
马克·D·韦格尔
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Abstract

本发明提供了一种包括布置在阻挡组件上、厚至少0.25mm的压敏粘合剂层的组件,其中所述阻挡组件包括聚合物膜基底和阻挡膜。所述组件是柔性的并可透射可见光和红外光。还提供了一种呈至少0.25mm厚的膜的形式的压敏粘合剂,所述压敏粘合剂包含重均分子量低于300,000克/摩尔的聚异丁烯;和氢化烃增粘剂。本发明还涉及制备和使用所述组件和压敏粘合剂的方法。

Description

柔性组件及其制备和使用方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2009年11月18日提交的美国临时专利申请号61/262,406和2009年11月18日提交的美国临时专利申请号61/262,417的权益,这些专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
背景技术
新兴的太阳能技术如有机光伏器件(OPV)和薄膜太阳能电池如铜铟镓二硒(CIGS)需要保护以免受水蒸气之害并需要是在户外环境中耐久的(例如对紫外(UV)光)。通常已使用玻璃作为这类太阳能器件的封装材料,因为玻璃是非常好的水蒸气屏障、光学透明且对UV光稳定。但玻璃重、脆、难以制成柔性的且难以搬运。人们对开发不具有玻璃的缺点但具有玻璃样阻挡性能和UV稳定性的透明柔性封装材料来代替玻璃有着兴趣。尽管封装技术已取得进展,但太阳能应用中的阻挡和耐久性要求继续是挑战,需要进一步的工作来向太阳能市场带来高性价比的柔性封装解决方案。
发明内容
本发明提供了可用于例如封装太阳能器件的组件。所述组件通常是柔性的,可透射可见光和红外光,不含添加的溶剂并具有优异的阻挡性能。另外,便利地,在一些实施例中,本文所公开的组件可以形成在卷上并可例如在室温下用卷对卷加工施加到薄膜太阳能电池。
在一个方面,本发明提供了一种组件,所述组件包括布置在阻挡组件上的厚至少0.25mm的压敏粘合剂层,其中所述阻挡组件包括聚合物膜基底和阻挡膜,且其中所述组件是柔性的并可透射可见光和红外光。在一些实施例中,所述组件包括具有主表面的聚合物膜基底;具有相对的第一和第二主表面的阻挡膜,其中所述阻挡膜的第一主表面布置在所述聚合物膜基底的主表面上(在一些实施例中,与所述聚合物膜基底的主表面紧密接触);和具有相对的第三和第四主表面的厚至少0.25mm的压敏粘合剂层,其中所述压敏粘合剂的第三主表面布置在所述阻挡膜的第二主表面上(在一些实施例中,与所述阻挡膜的第二主表面紧密接触),其中所述组件是柔性的并可透射可见光和红外光。
在另一方面,本发明提供了一种制备本文所公开的组件的方法,所述方法包括:提供包括聚合物膜基底和阻挡膜的阻挡组件;用无溶剂挤出法挤出压敏粘合剂;和向所述阻挡组件施加所述压敏粘合剂。
在另一方面,本发明提供了一种压敏粘合剂,所述压敏粘合剂包含重均分子量低于300,000克/摩尔的聚异丁烯;和氢化烃增粘剂,其中所述压敏粘合剂呈厚至少0.25mm的膜的形式。
在另一方面,本发明提供了一种制备压敏粘合剂的方法,所述方法包括热熔融挤出包含重均分子量至少为500,000克/摩尔的聚异丁烯和氢化烃增粘剂的可挤出组合物,其中所述热熔融挤出在足以使聚异丁烯树脂的重均分子量减至低于300,000克/摩尔的温度下进行,以形成包含重均分子量低于300,000克/摩尔的聚异丁烯树脂和氢化烃增粘剂的压敏粘合剂。
阻挡组件中为例如向器件(例如有机电致发光器件或光伏电池)附连阻挡膜而使用的粘合剂已常规地被制得尽可能地薄。例如,据报道,阻挡组件中的一些粘合剂的厚度为至少0.005毫米(mm)到至多约0.2mm,可认为0.025-0.1mm的厚度是典型的。通常认为这样的厚度将使湿气通过粘合剂边缘渗透进封装器件中的机会最小化。另外,对于一些器件(例如有机电致发光器件)来说,通常期望最小化封装器件的厚度。例如,美国专利号6,835,950(Brown等)披露,薄粘合剂(例如至多0.125mm厚)将使粘合剂层的相对侧上的层之间的曲率半径差异最小化,从而使挠曲结构时产生的应力最小化。另外,阻挡组件中使用的许多粘合剂是从溶剂流延的。因此,最小化粘合剂的厚度通常对于干燥步骤过程中溶剂的必要移除是有利的。
薄膜光伏电池(例如CIGS)比例如有机电致发光器件具有更高的轮廓。通常,薄膜CIGS电池的汇流和互连带可能例如高出电池的表面0.15mm。在过去,玻璃封装的CIGS模块通常使用在高温(例如150℃)下在用时至少十分钟的间歇式真空层合过程中使用过氧化物引发剂交联的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)构造。由于重玻璃的力学支承需要,故这种类型的粘合剂和过程对于玻璃模块来说是必要的。
相比之下,本发明提供了一种可用于将聚合物膜基底上的阻挡膜附连到例如薄膜光伏电池的压敏粘合剂(PSA)层。本文所公开的PSA和组件通常可以连续方法应用,不需要高温固化,且不需要移除溶剂。根据本发明的组件,在一些实施例中其厚度为至少0.25mm,在本文中显示出具有与用市售热固化封装剂所形成的对比组件相似的防潮性。本文所公开的组件中增大的粘合剂厚度有利于在薄膜光伏器件(例如CIGS)上提供均匀的形貌。此外,在暴露于湿气(例如暴露于85℃和85%的相对湿度(RH)约200小时)后,本文所公开的组件令人吃惊地比用市售热固化封装剂所形成的对比组件更好地粘附于太阳能背板膜。
在本专利申请中,诸如“一”、“一个”和“所述”之类的术语并非旨在只是指单一实体,而是包括一般类别,其具体例子可用来作举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可与术语“至少一个(至少一种)”互换使用。后面跟着列表的短语“至少一种(一个)”和“包括至少一种(个)”指包括列表中的任一项以及列表中两项或更多项的任意组合。除非另外指明,所有数值范围均包括它们的端点以及端点之间的非整数值。
附图说明
参照以下结合附图对本发明的多个实施例的详细说明,可更全面地理解本发明,其中:
图1使用示意性侧视图示出了根据本发明的一些实施例的组件;
图2示出了根据本发明的组件的一个实施例的示意性侧视图,其中阻挡膜具有层;
图3A示出了根据本发明的组件的另一实施例的示意性侧视图,其中所述组件包括隔离衬片;
图3B示出了根据本发明的组件的一个实施例的示意性侧视图,其中阻挡膜具有层且其中所述组件包括隔离衬片;
图4A示出了根据本发明的组件的另一实施例的示意性侧视图,其中所述组件包括光伏模块;
图4B示出了根据本发明的组件的一个实施例的示意性侧视图,其中阻挡膜具有层且其中所述组件包括光伏模块;
图5为示意图,示出了用于根据本发明的一个实施例的组件的卷对卷加工的装置;和
图6为示意图,示出了用于向根据本发明的另一实施例的阻挡膜和基底施加压敏粘合剂的装置。
具体实施方式
根据本发明的组件是柔性的并可透射可见光和红外光。在此所用的术语“柔性的”指能形成为卷。在一些实施例中,术语“柔性的”指能绕曲率半径至多7.6厘米(cm)(3英寸)、在一些实施例中至多6.4cm(2.5英寸)、5cm(2英寸)、3.8cm(1.5英寸)或2.5cm(1英寸)的卷芯弯曲。在一些实施例中,柔性组件可以绕至少0.635cm(1/4英寸)、1.3cm(1/2英寸)或1.9cm(3/4英寸)的曲率半径弯曲。在此所用的术语“可透射可见光和红外光”可以指,沿法向轴测得,对光谱的可见和红外部分的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。在一些实施例中,可见光和红外光可透射的组件对400nm到1400nm范围的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。可见光和红外光可透射的组件为不干扰例如光伏电池对可见光和红外光的吸收的那些。在一些实施例中,可见光和红外光可透射的组件对对于光伏电池有用的光的波长范围的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。图1-4中示出了根据本发明的柔性的、可见光和红外光可透射的组件。
图1示出了根据本发明的一些实施例的组件。组件100包括聚合物膜基底130。基底130具有与阻挡膜120的第一主表面紧密接触的主表面。阻挡膜120的第二主表面与压敏粘合剂层110紧密接触。
图2示出了根据本发明的一些实施例的另一组件200,其中阻挡膜具有层228、226和224。在图示实施例中,第一和第二聚合物层228和224由与第一和第二聚合物层228和224紧密接触的可见光可透射无机阻挡层226分开。在图示实施例中,第一聚合物层228与聚合物膜基底230的主表面接触,第二聚合物层224与压敏粘合剂210紧密接触。
在图3A中,组件300与组件100相似,包括聚合物膜基底330、阻挡膜320和与阻挡膜320的第二主表面紧密接触的压敏粘合剂310。在图3B中,阻挡膜具有与组件200相似的层328、326和324。隔离衬片340保护与阻挡膜320或第二聚合物层324相对的表面上的压敏粘合剂。隔离衬片340通常在将组件300应用于需要封装的表面(例如光伏电池)之前移除。
在图4A中,组件400与组件100相似,包括聚合物膜基底430、阻挡膜420和与阻挡膜420的第二主表面紧密接触的压敏粘合剂410。在图4B中,阻挡膜具有与组件200相似的层428、426和424。在图示实施例中,组件400或400B被应用于光伏电池450(例如薄膜CIGS电池)。
在图1-4中,PSA 110、210、310和410及聚合物膜基底130、230、330和430示意为在阻挡膜的相对侧上。还预期阻挡膜和聚合物膜基底的位置可以反过来。
下面更详细地描述可用于实施本发明的聚合物膜基底130、230、330、430;阻挡膜120、320、420;压敏粘合剂110、210、310、410;隔离衬片340;和需要封装的基底450。在本文所公开的组件的一些实施例中,本文所公开的压敏粘合剂布置在阻挡组件上。在这些实施例中,阻挡组件是所述组件的一部分并包括下面所述的聚合物膜基底和阻挡膜。因此,下面的描述针对可能在根据本发明的组件中的聚合物膜基底和阻挡膜、可用于实施本发明的阻挡组件、或二者。
聚合物膜基底
根据本发明的组件包括聚合物膜基底130、230、330、430。在本文中,术语“聚合物”应理解为包括有机均聚物和共聚物以及可通过例如共挤出法或通过包括酯交换反应在内的反应而形成可混溶共混物的聚合物或共聚物。术语“聚合物”和“共聚物”包括无规共聚物和嵌段共聚物两者。所述聚合物膜基底通常是柔性的,可透射可见光和红外光,并包含形成有机膜的聚合物。可形成聚合物膜基底的有用材料包括聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚酰亚胺、聚烯烃、含氟聚合物以及它们的组合。
在其中使用根据本发明的组件来例如封装太阳能器件的实施例中,通常期望聚合物膜基底能耐紫外(UV)光降解并耐候。UV光(例如280-400nm范围内)所致的光氧化降解可能导致聚合物膜的变色以及光学和力学性质的劣化。可以向所述聚合物膜基底添加多种稳定剂以改善其对UV光的耐受性。这样的稳定剂的实例包括紫外吸收剂(UVA)(例如红移紫外吸收剂)、位阻胺光稳定剂(HALS)或抗氧化剂中的至少一种。这些添加剂在下面有进一步的描述。
在一些实施例中,本文所公开的聚合物膜基底包含含氟聚合物。含氟聚合物通常耐UV降解,甚至在不存在稳定剂如UVA、HALS和抗氧化剂的情况下也耐UV降解。可用的含氟聚合物包括乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(THV)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、它们的共混物及它们与其他含氟聚合物的共混物。包含含氟聚合物的基底还可包含非氟化材料。例如,可以使用聚偏二氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的共混物。可用的柔性的、可见光和红外光可透射的基底还可包括多层膜基底。多层膜基底可以在不同的层中具有不同的含氟聚合物或者可以包含至少一个含氟聚合物层和至少一个非氟化聚合物层。多层膜可以包括若干层(例如至少2或3层)或者可以包含至少100层(例如总共100-2000层或更多)。不同的多层膜基底中的不同聚合物可以选择为例如反射300-400nm波长范围内显著部分(例如至少30、40或50%)的UV光,这在例如美国专利号5,540,978(Schrenk)中有述。
可用的包含含氟聚合物的基底可以例如自E.I.duPont De Nemoursand Co.,Wilmington,DE以商品名“TEFZEL ETFE”和“TEDLAR”,自Dyneon LLC,Oakdale,MN以商品名“DYNEON ETFE”、“DYNEONTHV”、“DYNEON FEP”和“DYNEON PVDF”,自St.Gobain PerformancePlastics,Wayne,NJ以商品名“NORTON ETFE”,自Asahi Glass以商品名“CYTOPS”和自Denka Kagaku Kogyo KK,Tokyo,Japan以商品名“DENKA DX FILM”商购获得。
在一些实施例中,可用于实施本发明的聚合物膜基底包括多层光学膜。在一些实施例中,所述聚合物膜基底包括具有第一和第二主表面并包括紫外反射性光学层叠堆的紫外反射性多层光学膜,其中所述紫外反射性光学层叠堆包括第一光学层和第二光学层,其中所述第一光学层的至少一部分和所述第二光学层的至少一部分紧密接触并具有不同的折射率,和其中所述多层光学膜还在所述第一光学层、所述第二光学层或布置在所述紫外反射性多层光学膜的第一或第二主表面中的至少一个上的第三层中的至少一个中包含紫外吸收剂。在一些实施例中,所述多层光学膜包括至少多个第一和第二光学层,其共同反射至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97或甚至至少98)%,其中所述第一或第二光学层中的至少一者中的一些(在一些实施例中至少50%数量的第一和/或第二层,在一些实施例中第一或第二层中的至少一者中的全部)包含UV吸收剂。在一些实施例中,可用于实施本发明的聚合物膜基底为多层光学膜,所述多层光学膜包括多个至少第一和第二光学层并包括第三光学层,所述多个至少第一和第二光学层具有主表面并共同反射至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97或甚至至少98)%,所述第三光学层具有第一和第二通常相对的第一和第二主表面并吸收至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90或甚至至少95)%,其中所述多个第一和第二光学层的主表面与所述第三光学层的第一主表面紧邻(即不超过1mm,在一些实施例中,不超过0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm或甚至不超过0.05mm;在一些实施例中,接触),且其中没有与所述第三光学层的第二表面紧邻的别的多层光学膜。可任选地,所述第一和/或第二层包含UV吸收剂。在一些实施例中,可用于实施本发明的聚合物膜基底为多层光学膜,所述多层光学膜包括第一多个至少第一和第二光学层并包括第三光学层,所述第一多个至少第一和第二光学层具有主表面并共同反射至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97或甚至至少98)%,所述第三光学层具有第一和第二通常相对的第一和第二主表面并共同吸收至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90或甚至至少95)%,其中所述多个第一和第二光学层的主表面与所述第三光学层的第一主表面紧邻(即在1mm内,在一些实施例中,不超过0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm或甚至在0.05mm内;在一些实施例中,接触),且其中有第二多个第一和第二光学层与所述第三光学层的第二表面紧邻(即在1mm内,在一些实施例中,不超过0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm或甚至在0.05mm内;在一些实施例中,接触),所述第二多个第一和第二光学层具有主表面并共同反射至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97或甚至至少98)%。可任选地,所述第一和/或第二层包含UV吸收剂。在一些实施例中,可用于实施本发明的聚合物膜基底为多层光学膜,所述多层光学膜包括多个至少第一和第二光学层,所述多个至少第一和第二光学层具有相对的第一和第二主表面并共同反射至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97或甚至至少98)%,具有主表面并吸收至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90或甚至至少95)%的第三光学层与所述多个至少第一和第二光学层的第一主表面紧邻(即在1mm内,在一些实施例中,不超过0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm或甚至在0.05mm内;在一些实施例中,接触),吸收至少300纳米到400纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至至少100)纳米波长范围上的入射UV光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90或甚至至少95)%的第四光学层与所述多个至少第一和第二光学层的第二主表面紧邻(即在1mm内,在一些实施例中,不超过0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm或甚至在0.05mm内;在一些实施例中,接触)。可任选地,所述第一和/或第二层包含UV吸收剂。在一些实施例中,可用于实施本发明的聚合物膜基底包括多层光学膜,所述多层光学膜包括至少第一和第二光学层及可任选地第三光学层和第四光学层,所述至少第一和第二光学层反射至少300纳米到430纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120或甚至至少130)纳米波长范围上的入射光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97或甚至至少98)%,所述第三光学层吸收至少300纳米到430纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120或甚至至少130)纳米波长范围上的入射光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90或甚至至少95)%,所述第四光学层包含聚萘二甲酸乙二醇酯,其中所述第一、第二或第三光学层中的至少一者吸收至少300纳米到430纳米的波长范围中至少30(在一些实施例中,至少35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120或甚至至少130)纳米波长范围上的入射光的至少50%。可任选地,所述第一和/或第二层包含UV吸收剂。在一些实施例中,多个第四光学层共同地吸收至少400纳米到2500纳米的波长范围中至少30、35、40、45、50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000或甚至2100)纳米波长范围上的入射光的至少50(在一些实施例中,至少55、60、65、70、75、80、85、90或甚至至少95)%。
对于本文中所述的多层光学膜,所述多层光学膜的第一和第二层(在一些实施例中,交替的第一和第二光学层)的折射率差异通常至少为0.04(在一些实施例中,至少为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.125、0.15、0.175、0.2、0.225、0.25、0.275或甚至至少0.3)。在一些实施例中,所述第一光学层是双折射的并包含双折射聚合物。反射指定波长范围上的入射UV光的至少50%的本文中所述多层光学膜的层厚度分布(层厚度值)可以调节为近似线性的分布:从调节为对300nm光具有约1/4波光学厚度(折射率乘物理厚度)的第一(最薄)光学层向调节为对420nm光具有约1/4波厚光学厚度的最厚层递变。在相邻光学层之间的界面处未被反射的光通常穿过相继的层并且在后续界面处被反射或者完全穿过UV反射型光学层叠堆。
特定层对的垂直反射率主要取决于各个层的光学厚度,其中光学厚度定义为层的实际厚度与其折射率的乘积。从光学层叠堆反射的光的强度随其层对的数量和各个层对中的光学层的折射率差而变化。比率n1d1/(n1d1+n2d2)(常常称为“f-比率”)与给定层对在指定波长下的反射率有关。在f-比率中,n1和n2为层对中的第一光学层和第二光学层在指定波长下的各自的折射率,而d1和d2为层对中的第一光学层和第二光学层的各自的厚度。通过适当选择折射率、光学层厚和f比,可对第一级反射的强度实施某种程度的控制。
可使用公式λ/2=n1d1+n2d2来调节光学层以反射法向入射角下的波长λ的光。在其它角度处,层对的光学厚度取决于穿过组成光学层的距离(其大于层的厚度)和光学层的三个光轴中至少两个光轴上的折射率。光学层可各自为四分之一波长厚,或者光学薄层可具有不同的光学厚度,前提条件是光学厚度之和为波长的一半(或其倍数)。具有多于两个层对的光学叠堆可包括具有不同光学厚度以在波长范围上提供反射性的光学层。例如,光学叠堆可包括单独进行调节以实现具有特定波长的垂直入射光的最佳反射的层对,或者可包括反射较大带宽上的光的层对厚的梯度。典型方法为全部或大部分使用四分之一波薄膜叠堆。在这种情况下,控制光谱需要控制薄膜叠堆内的层厚分布。
提供具有受控的光谱的多层光学膜的所需技术包括根据需要使用轴杆加热器控制共挤出的聚合物层的层厚度值,如例如美国专利号6,783,349(Neavin等)中所述,该专利的公开内容通过引用并入本文中;在制备过程中适时地从层厚度测量工具如原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜或扫描电子显微镜反馈层厚度分布;光学建模以生成所需的层厚度分布;和基于所测得的层分布和所需的层分布的差异重复轴杆调整。
层厚分布控制的基本方法涉及根据目标层厚度分布和所测量层厚度分布的差异来调整轴杆区功率设置。调节给定反馈区域中的层厚度值所需的轴杆功率的增加首先会以该加热器区域中生成的每一层所得厚度变化(纳米)的热输入(瓦特)来校准。例如,使用针对275个层的24个轴杆区可以实现光谱的精密控制。一旦经过校准,就可以在给定目标分布和所测量分布的情况下计算所需的功率调整。重复该步骤直到两种分布一致。
用于制备反射的光学层(例如第一和第二光学层)的示例性材料包括聚合物和聚合物共混物(例如聚酯、共聚多酯、改性的共聚多酯和聚碳酸酯)。聚酯可例如自内酯的开环加聚反应或者二羧酸(或其衍生物如二酰基卤或二酯)与二醇的缩合反应制得。所述二羧酸或二羧酸衍生物分子可以都相同或者可以有两种或更多种不同类型的分子。上述情况同样适用于二醇单体分子。聚碳酸酯可例如自二醇与碳酸的酯的反应制得。
适用于形成聚酯的二羧酸分子的实例包括:2,6-萘二甲酸及其异构体;对苯二甲酸;间苯二甲酸;邻苯二甲酸;壬二酸;己二酸;癸二酸;降冰片烯二羧酸;二环辛烷二羧酸;1,6-环己烷二羧酸及其异构体;叔丁基间苯二甲酸;偏苯三酸;间苯二甲酸磺酸钠;4,4’-联苯二羧酸及其异构体。这些酸的酰基卤和低级烷基酯(例如甲基或乙基酯)也可用作官能化等同物。在本文中,术语“低级烷基”是指C1-C10直链或支链烷基。适用于形成聚酯的二醇的实例包括:乙二醇;丙二醇;1,4-丁二醇及其异构体;1,6-己二醇;新戊二醇;聚乙二醇;二甘醇;三环癸二醇;1,4-环己烷二甲醇及其异构体;降冰片烷二醇;二环辛二醇;三羟甲基丙烷;季戊四醇;1,4-苯二甲醇及其异构体;双酚A;1,8-二羟基联苯及其异构体;以及1,3-双(2-羟基乙氧基)苯。
用于反射层的示例性双折射聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。其对550nm波长的偏振入射光的折射率将在偏振平面平行于拉伸方向时从约1.57提高至高达约1.69。增加分子取向使PET的双折射增加。分子取向可以通过将材料拉伸至更大的拉伸比而保持其他拉伸条件固定来增加。PET的共聚物(CoPET),例如美国专利号6,744,561(Condo等)和美国专利号6,449,093(Hebrink等)中所述的那些,特别有用,因为其较低温度(通常低于250℃)加工的能力使其与对热较不稳定的第二聚合物的共挤出更相容,所述专利的公开内容通过引用并入本文中。适合用作双折射聚合物的其他半结晶聚酯包括聚2,6-对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及它们的共聚物,例如美国专利号6,449,093B2(Hebrink等)或美国专利公开号20060084780(Hebrink等)中所述的那些,所述专利的公开内容通过引用并入本文中。其他可用的双折射聚合物包括:间规立构聚苯乙烯(sPS);聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN);衍生自萘二甲酸和另外的二羧酸以及二醇的共聚多酯(coPEN)(例如通过90当量的萘二甲酸二甲酯与10当量的对苯二甲酸二甲酯与100当量的乙二醇的共缩合衍生的本征粘度(IV)为0.48dL/g、折射率为约1.63的聚酯);聚醚酰亚胺;和聚酯/非聚酯组合;聚2,6-萘二甲酸丁二醇酯(PBN);改性的聚烯烃弹性体,例如可从Mitsui Chemicals America,Inc.of Rye Brook,NY得到的ADMER(例如ADMER SE810)热塑性弹性体;和热塑性聚氨酯(TPU)(例如可从BASF Corp.of Florham Park,NJ得到的ELASTOLLAN TPUs和可从The Lubrizol Corp.of Wickliffe,OH得到的TECOFLEX或STATRITE TPUs(例如STATRITE X5091或STATRITE M809))。
此外,多层光学膜的第二聚合物(层)可以例如由玻璃化转变温度与所述第一层的玻璃化转变温度相容并且折射率类似于双折射聚合物的各向同性折射率的各种聚合物制得。适用于光学膜(特别是第二聚合物)的其他聚合物的例子包括由诸如乙烯基萘、苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯之类的单体制得的烯类聚合物和共聚物。此类聚合物的例子包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))以及全同立构或间规立构聚苯乙烯。其他聚合物包括缩聚物,例如聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸和聚酰亚胺。另外,第二聚合物可由聚酯、聚碳酸酯、含氟聚合物和聚二甲基硅氧烷的均聚物和共聚物及其共混物形成。
用于光学层尤其是用于第二层中的许多示例性聚合物可以商购并包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的均聚物,例如可从Ineos Acrylics,Inc.,Wilmington,DE以商品名“CP71”和“CP80”购得的那些,和玻璃化转变温度低于PMMA的聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)。其他可用的聚合物包括PMMA的共聚物(CoPMMA),例如由75重量%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体和25重量%的丙烯酸乙酯(EA)单体制得的CoPMMA(可以商品名“PERSPEX CP63”自Ineos Acrylics,Inc.购得或者可以商品名“ATOGLAS 510”自Arkema,Philadelphia,PA购得);由MMA共聚单体单元和甲基丙烯酸正丁酯(nBMA)共聚单体单元形成的CoPMMA;或PMMA与聚(偏二氟乙烯)(PVDF)的共混物。用于光学层特别是用于第二层中的其他合适的聚合物包括聚烯烃共聚物,例如可从Dow Elastomers,Midland,MI以商品名“ENGAGE8200”购得的乙烯-辛烯共聚物(PE-PO);可从Atofina Petrochemicals,Inc.,Houston,TX以商品名“Z9470”购得的丙烯-乙烯共聚物(PPPE);和无规立构聚丙烯(aPP)与全同立构聚丙烯(iPP)的共聚物。多层光学膜还可以例如在第二层中包含官能化聚烯烃,例如马来酸酐接枝线形低密度聚乙烯(LLDPE-g-MA),例如可从E.I.duPont de Nemours&Co.,Inc.,Wilmington,DE以商品名“BYNEL 4105”购得的那些。
第三光学层,如果存在,包含聚合物和UV吸收剂并可充当UV保护层。通常,所述聚合物为热塑性聚合物。合适的聚合物的实例包括聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、含氟聚合物、丙烯酸类(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、有机硅聚合物(例如热塑性有机硅聚合物)、苯乙烯类聚合物、聚烯烃、烯烃共聚物(例如可从Topas AdvancedPolymers of Florence,KY以“TOPAS COC”购得的乙烯和降冰片烯的共聚物)、有机硅共聚物、含氟聚合物以及它们的组合(例如聚甲基丙烯酸甲酯与聚偏二氟乙烯的共混物)。
用于第三层和/或与至少一种双折射聚合物为交替的层的第二层的示例性聚合物组合物包括PMMA、CoPMMA、聚二甲基硅氧烷草酰胺基多嵌段共聚物(SPOX)、含氟聚合物(包括例如PVDF之类的均聚物以及例如衍生自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(THV)的那些之类的共聚物)、PVDF/PMMA的共混物、丙烯酸酯共聚物、苯乙烯、苯乙烯共聚物、有机硅共聚物、聚碳酸酯、聚碳酸酯共聚物、聚碳酸酯共混物、聚碳酸酯和苯乙烯马来酸酐的共混物以及环状烯烃共聚物。
用于产生多层光学膜的聚合物组合的选择取决于例如所需被反射的带宽。双折射聚合物和第二聚合物之间的折射率差值越大,引起的光学功率越大,从而允许更大的反射带宽。或者,可采用附加层来提供更大的光学功率。双折射层与第二聚合物层的优选组合可例如包括如下:PET/THV、PET/SPOX、PEN/THV、PEN/SPOX、PEN/PMMA、PET/CoPMMA、PEN/CoPMMA、CoPEN/PMMA、CoPEN/SPOX、sPS/SPOX、sPS/THV、CoPEN/THV、PET/含氟弹性体、sPS/含氟弹性体和CoPEN/含氟弹性体。
在一些实施例中,用于制备反射UV光的光学层(例如第一和第二光学层)的材料组合包括PMMA和THV及PET和/CoPMMA。用于制备吸收UV光的光学层(例如第三光学层)的示例性材料包括PET、CoPMMA、或PMMA与PVDF的共混物。
UV吸收层(例如UV保护层)有助于通过吸收可能穿过UV反射性光学层叠堆的UV光(优选任何UV光)而保护可见/IR-反射性光学层叠堆免于随时间推移受到UV光所致的损坏/劣化。通常,所述一个或多个UV吸收层可以包含任何能够长时间耐受UV光的聚合物组合物(即聚合物加上添加剂)。可以向光学层中掺入多种任选的添加剂以使其吸收UV。这样的添加剂的实例包括UV吸收剂(UVA)、HALS或抗氧化剂中的至少一种。典型的UV吸收层的厚度在13微米到380微米(0.5密耳到15密耳)范围内,UVA载量为2-10重量%。
UVA通常为能够吸收或阻断波长小于400nm的电磁辐射而在大于400nm的波长下保持基本上透明的化合物。这样的化合物可以干涉光诱导降解的物理化学过程。UVA通常以足以吸收至少70%(在一些实施例中,至少80%或高于90%的在180nm到400nm的波长区域中的UV光)的量包含于UV吸收层中。通常,理想的是UVA极易溶于聚合物中、高度吸收、光耐久并且在形成保护层的挤出过程的200℃到300℃温度范围内是热稳定的。如果其能与单体共聚以通过UV固化、γ射线固化、电子束固化或热固化过程形成保护涂层,则这样的UVA也是高度适用的。
红移UVA(RUVA)通常在长波UV区域中具有增大的光谱覆盖率,使其能够阻挡会造成聚酯泛黄的长波长UV光。最有效的RUVA之一是一种苯并三唑化合物:5-三氟甲基-2-(2-羟基-3-α-枯基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑(由Ciba Specialty Chemicals Corporation,Tarryton,NY以商品名“CGL-0139”出售)。其他示例性的苯并三唑包括2-(2-羟基-3,5-二-α-异丙苯基苯基)-2H-苯并三唑、5-氯-2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑、5-氯-2-(2-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二-叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2-羟基-3-α-异丙苯基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑。其他示例性的RUVA包括2(-4,6-二苯基-1-3,5-三嗪-2-基)-5-己氧基-酚。其他示例性的UV吸收剂包括可从Ciba SpecialtyChemicals Corporation以商品名“TINUVIN 1577”、“TINUVIN 900”和“TINUVIN 777”购得的那些。另一示例性UV吸收剂可以聚酯母料从Sukano Polymers Corporation,Dunkin SC以商品名“TA07-07MB”购得。另一示例性UV吸收剂可以聚碳酸酯母料从Sukano PolymersCorporation以商品名“TA28-09MB”购得。此外,UV吸收剂可以与位阻胺光稳定剂(HALS)和抗氧化剂组合使用。示例性的HALS包括可从Ciba Specialty Chemicals Corporation以商品名“CHIMASSORB944”和“TINUVIN 123”购得的那些。示例性的抗氧化剂包括同样可从Ciba Specialty Chemicals Corporation以商品名“IRGAFOS 126”、“IRGANOX 1010”和“ULTRANOX 626”购得的那些。
所需的UV保护层厚度通常取决于由Beers定律计算的特定波长下的光密度目标。在一些实施例中,UV保护层在380nm下的光密度大于3.5、3.8或4;在390nm下的光密度大于1.7;在400nm下的光密度大于0.5。本领域普通技术人员将认识到,光密度通常应当在长的膜寿命期间保持适度恒定,以便提供预期的保护功能。
可以选择UV保护层和任何任选的添加剂来实现所需的保护功能,例如UV保护。本领域普通技术人员将认识到,存在多种手段来实现UV保护层的上述目的。例如,可以将非常易溶于某些聚合物中的添加剂添加到组合物。特别重要的是添加剂在聚合物中的持久性。添加剂不应使聚合物劣化或迁移出聚合物。另外,层厚度可以变化以实现所需保护效果。例如,较厚的UV保护层将能用较低的UV吸收剂浓度实现相同的UV吸收水平,并因较小的UV吸收剂迁移驱动力而提供更高的UV吸收剂性能。
关于可用作聚合物膜基底(例如UV镜)的多层光学膜的其他细节,参见例如PCT国际申请公开号WO 2010/078105(Hebrink等)和2009年11月18日提交的美国序列号61/262,417,其公开内容通过引用并入本文中。
对于上述聚合物膜基底的任何实施例,待与本文所公开的阻挡膜接合的聚合物膜基底主表面可以经处理以改进与阻挡膜的粘附。可用的表面处理包括:在存在合适的反应性或非反应性气氛的情况下的放电(例如,等离子体、辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电或大气压放电);化学预处理;或火焰预处理。也可以在聚合物膜基底的主表面与阻挡膜之间形成单独的粘附促进层。例如,粘附促进层可以是单独的聚合物层或含金属层,诸如金属层、金属氧化物层、金属氮化物层或金属氧氮化物层。粘附促进层的厚度可以为几纳米(nm)(例如1nm或2nm)到约50nm或更厚。一些经表面处理的可用聚合物膜基底可以商购,例如从St.Gobain Performance Plastics以商品名“NORTONETFE”购得。
在一些实施例中,聚合物膜基底的厚度为约0.01mm到约1mm,在一些实施例中,为约0.05mm到约0.25mm。取决于应用,也可以使用在这些范围外的厚度。
本文中所述的聚合物膜基底可以为光伏器件提供例如耐久的、耐候的表涂层。所述基底通常是耐磨且耐冲击的并可防止例如光伏器件在暴露于户外要素时的降解。聚合物膜基底的耐候性可例如使用加速风化研究来评价。加速风化研究通常使用类似于ASTM G-155“在使用实验室光源的加速测试装置中使非金属材料曝露的标准操作(Standardpractice for exposing non-metallic materials in accelerated test devices thatuse laboratory light sources)”中所述那些的技术在膜上进行。所述ASTM技术被视为户外耐久性的合理预测因子,即,正确地对材料性能分级。一种用于检测物理特性变化的机制是使用ASTM G155中所述的风化循环以及在反射模式下工作的D65光源。在所述测试下,并且当UV保护层被施加到制品时,在开始明显开裂、剥离、分层或浑浊前,在使用CIE L*a*b*空间获得的b*值增加不超过5、不超过4、不超过3、或不超过2之前,制品应当能经受340nm下至少18,700kJ/m2的曝露。
虽然可用于实施本发明的聚合物膜基底具有优异的户外稳定性,但在所述聚合物膜基底的至少一侧上需要阻挡膜来将水蒸气的渗透减少至允许其在长期户外应用例如光伏建筑一体化(BIPV)中使用的水平。
阻挡膜
可用于实施本发明的阻挡膜120、320、420可以选自多种构造。阻挡膜通常选择为使它们具有应用所要求的规定水平的氧和水透过率。在一些实施例中,在38℃和100%的相对湿度下,阻挡膜的水蒸气透过率(WVTR)低于约0.005g/m2/天;在一些实施例中,在38℃和100%的相对湿度下,低于约0.0005g/m2/天;在一些实施例中,在38℃和100%的相对湿度下,低于约0.00005g/m2/天。在一些实施例中,在50℃和100%的相对湿度下,柔性阻挡膜的WVTR低于约0.05、0.005、0.0005或0.00005g/m2/天或在85℃和100%的相对湿度下甚至低于约0.005、0.0005、0.00005g/m2/天。在一些实施例中,在23℃和90%的相对湿度下,阻挡膜的氧气透过率低于约0.005g/m2/天;在一些实施例中,在23℃和90%的相对湿度下,低于约0.0005g/m2/天;在一些实施例中,在23℃和90%的相对湿度下,低于约0.00005g/m2/天。
示例性的可用阻挡膜包括通过原子层沉积、热蒸发、溅射和化学气相沉积法制备的无机膜。可用的阻挡膜通常是柔性且透明的。
在一些实施例中,可用的阻挡膜包括无机/有机多层(例如228、226、224)。例如,在美国专利No.7,018,713(Padiyath等人)中描述的包括无机/有机多层的柔性超阻挡膜。这样的柔性超阻挡膜可以具有布置在聚合物膜基底230上的第一聚合物层228,其上涂布两个或更多个被至少一个第二聚合物层224分开的无机阻挡层226。在一些实施例中,阻挡膜包括一个无机阻挡层226,无机阻挡层224插入在第一聚合物层228与第二聚合物层224之间,第一聚合物层228布置在聚合物膜基底230上。
第一和第二聚合物层228和224可以通过如下做法独立地形成:施加一层单体或低聚物并交联所述层以原位形成聚合物,例如通过可辐射交联的单体的闪蒸和气相沉积,接着使用例如电子束装置、UV光源、放电装置或其他合适的装置来交联。第一聚合物层228施加到聚合物膜基底230,第二聚合物层通常施加到无机阻挡层。可用于形成所述第一和第二聚合物层的材料和方法可以独立地选择为相同或不同。可用于闪蒸和气相沉积、接着原位交联的技术可见于例如美国专利号4,696,719(Bischoff)、4,722,515(Ham)4,842,893(Yializis等)、4,954,371(Yializis)、5,018,048(Shaw等)、5,032,461(Shaw等)、5,097,800(Shaw等)、5,125,138(Shaw等)、5,440,446(Shaw等)、5,547,908(Furuzawa等)、6,045,864(Lyons等)、6,231,939(Shaw等)和6,214,422(Yializis);公开的PCT申请号WO 00/26973(Delta V Technologies,Inc.);D.G.Shaw and M.G.Langlois,“A New Vapor Deposition Processfor Coating Paper and Polymer Webs”,第六届国际真空镀膜大会(1992);D.G.Shaw and M.G.Langlois,“A New High Speed Process forVapor Depositing Acrylate Thin Films:An Update”,真空镀膜机协会第36届年度技术会议录(1993);D.G.Shaw和M.G.Langlois,“Use ofVapor Deposited Acrylate Coatings to Improve the Barrier Properties ofMetallized Film”,真空镀膜机协会第37届年度技术会议录(1994);D.G.Shaw,M.Roehrig,M.G.Langlois和C.Sheehan,“Use ofEvaporated Acrylate Coatings to Smooth the Surface of Polyester andPolypropylene Film Substrates”,RadTech(1996);J.Affinito,P.Martin,M.Gross,C.Coronado和E.Greenwell,“Vacuum deposited polymer/metalmultilayer films for optical application”,Thin Solid Films 270,43-48(1995);J.D.Affinito,M.E.Gross,C.A.Coronado,G.L.Graff,E.N.Greenwell和P.M.Martin,“Polymer-Oxide Transparent Barrier Layers”,真空镀膜机协会第39届年度技术会议录(1996)中。在一些实施例中,聚合物层和无机阻挡层在单程真空涂布操作中顺序沉积而不中断涂布过程。
第一聚合物层228的涂布效率可以通过例如冷却聚合物膜基底230来改善。也可以使用类似技术来改善第二聚合物层224的涂布效率。也可以用常规涂布方法如辊涂(例如凹版辊涂)或喷涂(例如静电喷涂)来施加可用于形成所述第一和/或第二聚合物层的单体或低聚物。所述第一和/第二聚合物层还可通过施加在溶剂中含低聚物或聚合物的层并然后使用常规技术(例如热或真空中的至少一种)移除溶剂来形成。也可以采用等离子聚合。
可挥发的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体可用于形成所述第一和第二聚合物层。在一些实施例中,使用可挥发的丙烯酸酯。可挥发的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体的分子量可在约150到约600克/摩尔范围内,或在一些实施例中,在约200到约400克/摩尔范围内。在一些实施例中,可挥发的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体的分子量与每个分子中(甲基)丙烯酸酯官能团的数量的比率值在约150到约600g/摩尔/(甲基)丙烯酸酯基团范围内,在一些实施例中,在约200到约400g/摩尔/(甲基)丙烯酸酯基团范围内。可以使用更高分子量范围或比率的氟化的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,例如约400到约3000分子量或约400到约3000g/摩尔/(甲基)丙烯酸酯基团。示例性的可用可挥发丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯包括:二丙烯酸己二醇酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸苯氧乙酯、(单)丙烯酸氰乙酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、β-羧乙基丙烯酸酯、丙烯酸四氢糠基酯、二腈丙烯酸酯、丙烯酸五氟苯基酯、丙烯酸硝基苯基酯、丙烯酸2-苯氧乙酯、甲基丙烯酸2-苯氧乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟甲酯、二丙烯酸二乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、二甲基丙烯酸三乙二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸四乙二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、丙氧基化二丙烯酸新戊二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸四乙二醇酯、双酚A环氧二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)-异氰脲酸酯三丙烯酸酯、三丙烯酸季戊四醇酯、丙烯酸苯硫基乙酯、丙烯酸萘氧基乙酯、环状二丙烯酸酯(例如来自Cytec Industries Inc.的EB-130和可从Sartomer Co.以SR833S购得的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯)、来自Cytec Industries Inc.的环氧丙烯酸酯RDX80095以及它们的混合物。
可用于形成所述第一和第二聚合物层的单体可从多种商业源得到,包括:氨酯丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.,Exton,PA以商品名“CN-968”和“CN-983”购得);丙烯酸异冰片酯(例如可从SartomerCo.以商品名“SR-506”购得);五丙烯酸二季戊四醇酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-399”购得);与苯乙烯共混的环氧丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“CN-120S80”购得);二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-355”购得);二丙烯酸二乙二醇酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-230”购得);二丙烯酸1,3-丁二醇酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-212”购得);五丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-9041”购得);四丙烯酸季戊四醇酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-295”购得);三丙烯酸季戊四醇酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-444”购得);乙氧基化(3)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-454”购得);乙氧基化(3)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-454HP”购得);烷氧基化三官能丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-9008”购得);二丙烯酸二丙二醇酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-508”购得);二丙烯酸新戊二醇酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-247”购得);乙氧基化(4)双酚A二甲基丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“CD-450”购得);环己烷二甲醇二丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“CD-406”购得);甲基丙烯酸异冰片酯(例如可从SartomerCo.以商品名“SR-423”购得);环状二丙烯酸酯(例如可从UCB Chemical,Smyrna,GA以商品名“IRR-214”购得)和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(例如可从Sartomer Co.以商品名“SR-368”购得);前述甲基丙烯酸酯的丙烯酸酯和前述丙烯酸酯的甲基丙烯酸酯。
可用于形成所述第一和/或第二聚合物层的其他单体包括乙烯基醚、乙烯基萘、丙烯腈以及它们的混合物。
第一聚合物层228所需的化学组成和厚度部分地取决于聚合物膜基底230的性质和表面形貌。第一和/或第二聚合物层的厚度通常应足以提供光滑的无缺陷表面,无机阻挡层226可随后施加于其上。例如,第一聚合物层的厚度可以为几nm(例如2nm或3nm)到约5微米或更厚。第二聚合物层的厚度也可在此范围内,在一些实施例中,可以比第一聚合物层薄。
无机阻挡层226可以由多种材料形成。可用的材料包括金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物、金属氧硼化物以及它们的组合。示例性的金属氧化物包括:硅氧化物如二氧化硅、铝氧化物如氧化铝、钛氧化物如二氧化钛、铟氧化物、锡氧化物、氧化铟锡(ITO)、氧化钽、氧化锆、氧化铌以及它们的组合。其他示例性的材料包括碳化硼、碳化钨、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧氮化铝、氧氮化硅、氧氮化硼、氧硼化锆、氧硼化钛以及它们的组合。在一些实施例中,无机阻挡层包含ITO、氧化硅或氧化铝中的至少一种。在一些实施例中,适当选择各种元素组分的相对比例,可以使得ITO是导电的。可以例如使用在膜金属化工艺中所采用的技术来形成无机阻挡层,所述技术有例如溅射(例如阴极或平面磁控管溅射、双AC平面磁控管溅射或双AC可旋转磁控管溅射)、蒸发(例如电阻或电子束蒸发以及电阻或电子束蒸发的能量增强类似物,包括离子束和等离子体辅助沉积)、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积和电镀。在一些实施例中,使用溅射例如反应性溅射来形成无机阻挡层。当无机层是通过与例如常规气相沉积工艺这样的较低能量技术相比而言的高能量沉积技术例如溅射形成的时,观察到增强的阻挡性能。不受理论的约束,据信增强的特性是由于到达基底的冷凝物质具有较大动能,这导致由于压实而造成更低的孔隙比率。
每个无机阻挡层所需的化学组成和厚度部分地取决于下层的性质和表面形貌以及阻挡膜所需的光学性质。无机阻挡层通常足够厚以便是连续的,并且足够薄以确保本文所公开的阻挡膜和组件具有所需的可见光透射和柔性程度。各个无机阻挡层的物理厚度(与光学厚度成对比)可以例如为约3nm到约150nm(在一些实施例中,为约4nm到约75nm)。沿法向轴测得,无机阻挡层对光谱的可见部分上的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中,至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。在一些实施例中,无机阻挡层对400nm到1400nm范围上的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。可用的无机阻挡层通常为不干扰例如光伏电池对可见或红外光的吸收的那些。
如果需要,可以存在另外的无机阻挡层和聚合物层。在其中存在不止一个无机阻挡层的实施例中,无机阻挡层不必相同或者具有相同的厚度。当存在不止一个无机阻挡层时,无机阻挡层可以分别称为“第一无机阻挡层”和“第二无机阻挡层”。另外的无机阻挡层之间可以存在另外的“聚合物层”。例如,阻挡膜可以具有若干交替的无机阻挡层和聚合物层。无机阻挡层与聚合物层组合的各个单元被称为成对层,且阻挡膜可以包括任何数量的成对层。也可在成对层之间包括各种类型的光学层。
可以在任何聚合物层或无机阻挡层之间施加表面处理或粘结层以例如改善光滑性或粘附性。可用的表面处理包括:在存在合适的反应性或非反应性气氛的情况下放电(例如,等离子体、辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电或大气压放电);化学预处理;或火焰预处理。也可以在聚合物膜基底的主表面与阻挡膜之间形成单独的粘附促进层。例如,粘附促进层可以是单独的聚合物层或含金属层,诸如金属层、金属氧化物层、金属氮化物层或金属氧氮化物层。粘附促进层的厚度可以为几纳米(nm)(例如1nm或2nm)到约50nm或更厚。
在一些实施例中,可用的阻挡膜包括等离子体沉积聚合物层(例如类金刚石层),例如美国专利申请公开号2007-0020451(Padiyath等)中所公开的那些。例如,阻挡膜可通过在聚合物膜基底上顶涂第一聚合物层并在所述第一聚合物层上顶涂等离子体沉积聚合物层制备。所述第一聚合物层可以如任何上面的第一聚合物层实施例中所述的一样。所述等离子体沉积聚合物层可以是例如类金刚石碳层或类金刚石玻璃。描述一个层相对于阻挡膜的基底或其他元件的位置的术语“顶涂”是指该层在基底或其他元件的顶上,但不一定与基底或其他元件邻接。术语“类金刚石玻璃”(DLG)是指包含碳和硅的大体或完全无定形的玻璃,并且可任选地包含选自氢、氮、氧、氟、硫、钛和铜的一种或多种附加组分。在某些实施例中也可存在其他元素。无定形类金刚石玻璃膜可包含原子的团簇以赋予其短程有序但基本没有导致微观或宏观结晶度的介质和长程有序,所述微观或宏观结晶度可能不利地散射波长为180nm到800nm的辐射。术语“类金刚石碳”(DLC)是指无定形膜或涂层,其包含约50至90原子%的碳和约10至50原子%的氢,克原子密度在约0.20至约0.28克原子每立方厘米,并且由约50%至约90%四面体键构成。
在一些实施例中,阻挡膜可以具有自顶涂在聚合物膜基底上的交替的DLG或DLC层和聚合物层(例如如上所述第一和第二聚合物层)所制得的多个层。包括聚合物层和DLG或DLC层的组合的各个单元被称为成对层,所述组件可以包括任何数量的成对层。也可在成对层之间包括各种类型的光学层。在阻挡膜中加入更多的层可以提高其对氧气、湿气或其他污染物的不透过性并还可以有助于遮盖或封闭层内的缺陷。
在一些实施例中,在无氢的基础上,类金刚石玻璃包含至少30%的碳、大量的硅(通常至少25%)和不超过45%的氧。相当高量的硅与显著量的氧和大量的碳的独特组合使得这些膜高度透明并且是柔性的。类金刚石玻璃薄膜可具有多种透光特性。根据组成,薄膜在各种频率可具有增强的透光特性。但在一些实施例中,薄膜(当厚约一微米时)对约250nm到约800nm(例如400nm到约800nm)的基本所有波长下的辐射透射至少70%。对于一微米厚的膜来说,在400nm到800nm之间的可见波长范围内,70%的透射率对应于小于0.02的消光系数(k)。
在产生类金刚石玻璃膜时,可以掺入多种附加组分来改变和增强类金刚石玻璃膜赋予基底的性质(例如阻挡和表面性质)。附加组分可包括氢、氮、氟、硫、钛或铜中的一种或多种。其他附加组分也可具有有益效果。氢的添加促进了四面体键的形成。氟的添加可以增强类金刚石玻璃膜的阻挡和表面性质,包括在不相容的基质中分散的能力。氟的来源包括诸如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、C2F6、C3F8以及C4F10的化合物。氮的添加可用来增强抗氧化性并增加电导率。氮的来源包括氮气(N2)、氨(NH3)和肼(N2H6)。硫的添加可提高粘附性。钛的添加往往会增强粘附和扩散以及阻挡性能。
可以在DLC膜中使用多种添加剂。除出于上面对类金刚石玻璃所述的原因而加入的氮或氟外,还可以加入氧和硅。将硅和氧添加至DLC涂层往往改善涂层的光学透明度和热稳定性。氧的来源包括氧气(O2)、水蒸气、乙醇和过氧化氢。硅的来源优选包括硅烷诸如SiH4、Si2H6和六甲基二甲硅醚。
上述DLG或DLC膜的添加剂可以掺入到类金刚石基质中或者附连到表面原子层。如果所述添加剂被掺入到类金刚石基质中,其可能引起密度和/或结构上的扰动,但所得材料基本上是具有类金刚石碳特征(例如化学惰性、硬度和阻挡性能)的密堆积网络。如果添加剂浓度太大(例如相对于碳浓度而言高于50原子%),则密度可能受影响且类金刚石碳网络的有益性质将失去。如果添加剂附接至表面原子层,它们会只改变表面结构和特性。类金刚石碳网络的整体特性得以保持。
等离子体沉积聚合物如类金刚石玻璃和类金刚石碳可以自等离子体通过在低温气相中使用前体单体合成。前体分子被存在于等离子体的高能电子分解以形成自由基物质。这些自由基物质在基底表面反应并使得聚合物薄膜生长。由于在所述气相和所述基底中反应过程的非特异性,故所得聚合物膜在性质上通常是高度交联并无定形的。关于等离子体沉积聚合物的其他信息,参见例如H.Yasuda,“PlasmaPolymerization,”Academic Press Inc.,New York(1985);R.d’Agostino(Ed),“Plasma Deposition,Treatment&Etching of Polymers,”AcademicPress,New York(1990);和H.Biederman和Y.Osada,“PlasmaPolymerization Processes”,Elsever,New York(1992)。
通常,由于存在烃和含碳官能团例如CH3、CH2、CH、Si-C、Si-CH3、Al-C、Si-O-CH3等,故本文中所述的等离子体沉积聚合物层具有有机性质。所述等离子体沉积聚合物层在其无机组分上是基本亚化学计量的并是大体富碳的。例如在含硅的膜中,氧硅比率通常低于1.8(二氧化硅具有2.0的比率),更通常低于1.5(对于DLG),并且碳含量至少为约10%。在一些实施例中,碳含量至少为约20%或25%。
如例如美国专利申请公开号2008-0196664(David等)中所述利用硅油和任选的用以形成等离子体的硅烷源通过离子增强等离子体化学气相沉积(PECVD)形成的无定形类金刚石膜也可用在阻挡膜中。术语“有机硅”、“硅油”或“硅氧烷”可互换地使用,指具有结构单元R2SiO的低聚和更高分子量的分子,其中R独立地选自氢、(C1-C8)烷基、(C5-C18)芳基、(C6-C26)芳烷基或(C6-C26)烷芳基。这些可以称为聚有机硅氧烷,包含交替的硅和氧原子(-O-Si-O-Si-O-)的链,并具有经常和R基团接合的自由价硅原子,但也可接合(交联)到第二个链的氧原子和硅原子,从而形成扩展网络(高MW)。在一些实施例中,以使所得等离子体形成的涂层是柔性的并具有高的光透射率的量引入硅氧烷源例如蒸发的硅油。任何其他可用的过程气体,例如氧气、氮气和/或氨气,可以与硅氧烷和任选的硅烷一起使用以帮助维持等离子体并改性无定形类金刚石膜层的性质。
在一些实施例中,可以使用两种或更多种不同的等离子体沉积聚合物的组合。例如,通过改变或以脉冲方式进给形成等离子体以沉积聚合物层的过程气体来形成不同的等离子体沉积聚合物层。又如,可以形成第一无定形类金刚石膜的第一层,然后可在所述第一层上形成第二无定形类金刚石膜的第二层,其中所述第一层与所述第二层具有不同的组成。在一些实施例中,第一无定形类金刚石膜层由硅油等离子体形成,并且然后第二无定形类金刚石膜层由硅油和硅烷等离子体形成。在其他实施例中,形成交替组成的两个或更多个无定形类金刚石膜层以生成无定形类金刚石膜。
等离子体沉积聚合物例如类金刚石玻璃和类金刚石碳可以具有任何有用的厚度。在一些实施例中,等离子体沉积聚合物的厚度可以为至少500埃或者至少1,000埃。在一些实施例中,等离子体沉积聚合物的厚度可以在1,000到50,000埃、1,000到25,000埃、或1,000到10,000埃范围内。
制备可用的阻挡膜120例如富碳膜、含硅膜、或它们的组合的其他等离子体沉积方法在例如美国专利号6,348,237(Kohler等)中公开。富碳膜可以含至少50原子%的碳,通常约70-95原子%的碳,0.1-20原子%的氮,0.1-15原子%的氧及0.1-40原子%的氢。取决于其物理和化学性质,这样的富碳膜可以分类为“无定形”、“氢化无定形”、“石墨”、“i-碳”或“类金刚石”。含硅膜经常是聚合物型的并含任意组成的硅、碳、氢、氧和氮。
富碳膜和含硅膜可以通过等离子体与蒸发的有机材料的相互作用形成,所述有机材料在环境温度和压力下通常为液体。所述蒸发的有机材料通常能在低于约1托(130Pa)的真空中凝聚。如上面针对等离子体聚合物沉积所述,蒸气被导向真空中(例如常规真空室中)带负电的电极处的聚合物膜基底。在膜的形成过程中,使等离子体(例如如美国专利号5,464,667(Kohler等)中所述的氩等离子体或富碳等离子体)与至少一种蒸发的有机材料相互作用。等离子体是能够活化蒸发的有机材料的等离子体。等离子体和蒸发的有机材料可以在基底的表面上相互作用或者在与基底的表面接触之前相互作用。无论哪种方式,蒸发的有机材料和等离子体的相互作用提供了有机材料的反应性形式(例如,甲基从有机硅中失去),以使得材料在形成膜时由于例如聚合和/或交联而能够致密化。重要的是,所述膜的制备不需要溶剂。
所形成的膜可以是均匀的多组分膜(例如,自多种起始原料产生的一层涂层)、均匀的单组分膜、和/或多层膜(例如,富碳材料与有机硅材料的交替层)。例如,使用来自第一源的一个流中的富碳等离子体和来自第二源的另一流中的蒸发的高分子量有机液体(例如二甲基硅氧烷油),一次通过沉积程序可能形成膜的多层构造(例如富碳材料的层、至少部分聚合的二甲基硅氧烷的层以及碳/二甲基硅氧烷复合材料的中间或界面层)。系统构造的改变使得均匀的多组分膜或分层膜受控地形成,根据需要,所述膜在性质和组成上渐变或突变。一种材料的均匀涂层也可由诸如氩气和蒸发的高分子量有机液体(诸如二甲基硅氧烷油)载气等离子体形成。
其他可用的阻挡膜120包括具有梯度组成阻挡涂层的膜,例如美国专利号7,015,640(Schaepkens等)中所描述的那些。具有梯度组成阻挡涂层的膜可以通过在聚合物膜基底130上沉积反应物质的反应或重组产物而制得。改变反应物质的相对供给率或改变反应物质的种类从而得到在整个厚度具有梯度组成的涂层。适合的涂层组合物为有机、无机或陶瓷材料。这些材料通常是起反应等离子体物质的反应或重组产物并且被沉积在基底表面上。有机涂层材料通常包括碳、氢、氧和可任选的其他微量元素,诸如硫、氮、硅等,这取决于反应物的类型。产生涂层中有机组合物的合适的反应物为具有高达15个碳原子的直链或支链烷烃、烯烃、炔烃、醇、醛、醚、环氧烷、芳烃等。无机和陶瓷涂层材料通常包含IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、IB和IIB族的元素、IIIB、IVB和VB族的金属以及稀土金属的氧化物、氮化物、硼化物、或它们的组合。例如,可以通过由硅烷(SiH4)和诸如甲烷或二甲苯有机材料产生的等离子体重组将碳化硅沉积在基底上。可以通过由硅烷、甲烷、以及氧或硅烷和环氧丙烷产生的等离子体沉积碳氧化硅。也可以通过由诸如四乙氧基硅烷(TEOS)、六甲基二硅氧烷(HMDSO)、六甲基二硅氮烷(HMDSN)或八甲基环四硅氧烷(D4)的有机硅前体产生的等离子体沉积碳氧化硅。可以通过由硅烷和氨产生的等离子体沉积氮化硅。可以通过由酒石酸铝和氨的混合物产生的等离子体沉积氧碳氮化铝。可以选择反应物的其他组合以获得所需的涂层组合物。具体反应物的选择属于本领域技术人员的技能。可以通过在反应产物沉积期间改变进给反应器室的反应物组成以形成涂层或通过例如在幅材工艺中使用重叠沉积区域,从而获得涂层的梯度组成。可以通过许多种沉积技术中的一种或者它们的组合来形成涂层,诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、射频等离子体增强化学气相沉积(RFPECVD)、膨胀热-等离子体化学气相沉积(ETPCVD)、包括反应性溅射的溅射、电子回旋共振-等离子体增强化学气相沉积(ECRPECVD)、电感耦合等离子体增强化学气相沉积(ICPECVD)。涂层厚度通常在约10nm到约10000nm范围内,在一些实施例中,为约10nm到约1000nm,在一些实施例中,为约10nm到约200nm。沿法向轴测得,阻挡膜对光谱的可见部分上的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中,至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。在一些实施例中,阻挡膜对400nm到1400nm范围上的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。
其他合适的阻挡膜包括层合在聚合物膜上的薄且柔性的玻璃和沉积在聚合物膜上的玻璃。
粘合剂
PSA是本领域普通技术人员熟知的,具有包括如下在内的性质:(1)有力且持久的粘着性、(2)用手指轻轻一压就能粘附、(3)能够充分地粘着于粘附体,和(4)有足够的内聚强度以从粘附体干净地移除。已发现在功能上跟PSA一样优秀的材料为被设计和配制成表现出必备的粘弹性的聚合物,该聚合物能够获得所需的粘性、剥离粘合力以及剪切保持力的平衡。
本文所公开的PSA层的厚度至少为0.25mm(在一些实施例中,至少为0.28、0.30、0.33、0.35或0.38mm)。在一些实施例中,PSA层的厚度至多为约0.5mm(在一些实施例中,至多为0.51、0.53、0.56、0.58、0.61或0.64mm)。例如,PSA层的厚度可以在0.25mm到0.64mm、0.30mm到0.60mm、或0.33到0.5mm范围内。在一些实施例中,PSA具有相对的主表面(例如第三和第四主表面),其中所述主表面中的一个与和聚合物膜基底相对的侧上的阻挡膜紧密接触。
可用于实施本发明的PSA通常不流动并具有足够的阻挡性以提供氧和湿气缓慢或极小地渗透通过粘合剂粘结线。此外,本文所公开的PSA通常可透射可见光和红外光,以致其不干扰例如光伏电池对可见光的吸收。沿法向轴测得,PSA对光谱的可见部分上的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中,至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。在一些实施例中,PSA对400nm到1400nm范围上的平均透射率至少为约75%(在一些实施例中至少为约80、85、90、92、95、97或98%)。示例性的PSA包括丙烯酸酯、有机硅、聚异丁烯、脲以及它们的组合。一些可用的市售PSA包括:可UV固化的PSA,例如可从Adhesive Research,Inc.,Glen Rock,PA以商品名“ARclear 90453”和“ARclear 90537”购得的那些,和光学透明的PSA,例如可从3MCompany,St.Paul,MN以商品名“OPTICALLY CLEAR LAMINATINGADHESIVE 8141”和“OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE8171”购得的。
在一些实施例中,根据本发明的和/或可用于实施本发明的PSA的玻璃化转变温度至高为0℃。玻璃化转变温度可例如通过差示扫描量热法(DSC)使用本领域中已知的技术测定。在一些实施例中,玻璃化转变温度低于0℃(在一些实施例中,至高为-5、-10、-15或-20℃)。例如,如通过DSC测得,PSA的玻璃化转变温度可以在-65℃到0℃、-60℃到0℃、-60℃到-5℃、-60℃到-10℃或-40℃到-20℃范围内。至高0℃的玻璃化转变温度可以改善根据本发明的组件在例如热循环(例如-40到80℃)过程中的耐久性。
在一些实施例中,根据本发明的和/或可用于实施本发明的PSA不含溶剂(例如不含添加的溶剂)。通常,无溶剂意味着PSA通过无溶剂过程形成(也就是说,在制备PSA的过程中无溶剂加入)。
在一些实施例中,根据本发明的和/或可用于实施本发明的PSA包含聚异丁烯。聚异丁烯可以在主链或侧链中具有聚异丁烯骨架。可用的聚异丁烯可通过例如在路易斯酸催化剂(例如氯化铝或三氟化硼)的存在下单独地或与正丁烯、异戊二烯或丁二烯组合地聚合异丁烯制备。
可用的聚异丁烯材料可以从若干制造商处购得。均聚物可例如以商品名“OPPANOL”(例如,“OPPANOL B15”、“B30”、“B50”、“B100”、“B150”和“B200”)从BASF Corp.(Florham Park,NJ)购得。这些聚合物的重均分子量通常在约40,000克/摩尔至4,000,000克/摩尔的范围内。还有其他示例性均聚物可以宽分子量范围商购自United Chemical Products(UCP)(St.Petersburg,Russia)。例如,可以商品名“SDG”商购自UCP的均聚物的粘均分子量在约35,000克/摩尔到65,000克/摩尔的范围内。以商品名“EFROLEN”商购自UCP的均聚物的粘均分子量在约480,000克/摩尔到约4,000,000克/摩尔的范围内。以商品名“JHY”商购自UCP的均聚物的粘均分子量在约3000克/摩尔到约55,000克/摩尔的范围内。这些均聚物通常不具有反应性双键。
其他合适的聚异丁烯均聚物可以商品名“GLISSOPAL”(例如,“GLISSOPAL 1000”、“1300”和“2300”)商购自BASF Corp.。这些聚异丁烯材料常常具有端双键并被认为是反应性的聚异丁烯材料。这些聚合物的数均分子量通常在约500克/摩尔至约2,300克/摩尔的范围内。重均分子量与数均分子量的比率通常在约1.6至2.0的范围内。
通常通过在少量的另一种单体(例如苯乙烯、异戊二烯、丁烯或丁二烯)存在的情况下使异丁烯聚合来制备聚异丁烯共聚物。这些共聚物通常由单体混合物制备,所述单体混合物包含基于单体混合物中的单体重量计至少70重量%、至少75重量%、至少80重量%、至少85重量%、至少90重量%、或至少95重量%的异丁烯。合适的异丁烯/异戊二烯共聚物可以商品名“EXXON BUTYL”(例如,“EXXONBUTYL 065”、“068”和“268”)商购自Exxon Mobil Corp,Irving,TX。这些材料的不饱和度在约1.05到约2.30摩尔%的范围内。其他示例性的异丁烯/异戊二烯共聚物可商购自United Chemical Products,例如不饱和度为约1.7摩尔%的BK-1675N。再其他的示例性异丁烯/异戊二烯共聚物可商购自“LANXESS”(Sarnia,Ontario,Canada),例如不饱和度为约1.85摩尔%的“LANXESS BUTYL 301”、不饱和度为约1.75摩尔%的“LANXESS BUTYL 101-3”和不饱和度为约2.25重量%的“LANXESS BUTYL 402”。合适的异丁烯/苯乙烯嵌段共聚物可以商品名“SIBSTAR”商购自Kaneka(Osaka,Japan)。这些材料可以苯乙烯含量按共聚物重量计在约15重量%至30重量%范围内的两嵌段和三嵌段形式获得。其他合适的聚异丁烯树脂可以例如从Exxon Chemical Co.以商品名“VISTANEX”、从Goodrich Corp.,Charlotte,NC以商品名“HYCAR”和从Japan Butyl Co.,Ltd.,Kanto,Japan以商品名“JSRBUTYL”购得。
可用于实施本发明的聚异丁烯可以具有广泛的分子量和广泛的粘度。在一些实施例中,聚异丁烯的重均分子量(如使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测得)至少为约300,000克/摩尔或更高(在一些实施例中,至少为约400,000、500,000克/摩尔或更高)。在一些实施例中,聚异丁烯的重均分子量低于300,000(在一些实施例中,至高为280,000、275,000、270,000、260,000、250,000、240,000、230,000、220,000、210,000或200,000)克/摩尔。在一些实施例中,当由20℃下在二异丁烯中的本征粘度所量度的粘度限定时,聚异丁烯的粘均分子量为约100,000到10,000,000克/摩尔或约500,000到5,000,000克/摩尔。可以商购得到许多不同分子量和粘度的聚异丁烯。在一些实施例中,在制备PSA的过程中,聚异丁烯的分子量发生改变,这将在下面描述。
在包含聚异丁烯的PSA的一些实施例中,PSA还包含氢化烃增粘剂(在一些实施例中,聚(环烯烃))。在这些实施例中的一些中,以PSA组合物的总重量计,约5-90重量%的氢化烃增粘剂(在一些实施例中,聚(环烯烃))与约10-95重量%的聚异丁烯共混。在这些实施例中的另外一些中,以PSA组合物的总重量计,PSA包含约5-70重量%的氢化烃增粘剂(在一些实施例中,聚(环烯烃))和约30-95重量%的聚异丁烯。在这些实施例中的再另外一些中,以PSA组合物的总重量计,氢化烃增粘剂(在一些实施例中,聚(环烯烃))以低于20或15重量%的量存在。例如,以PSA组合物的总重量计,氢化烃增粘剂(在一些实施例中,聚(环烯烃))的存在量可以在5-19.95、5-19、5-17、5-15、5-13或5-10重量%的范围内。在一些实施例中,PSA无丙烯酸类单体和聚丙烯酸酯。可用的聚异丁烯PSA包括包含氢化聚(环烯烃)和聚异丁烯树脂的粘合剂组合物,例如国际专利申请公开号WO 2007/087281(Fujita等)中公开的那些。
“氢化”烃增粘剂组分可以包括部分氢化的树脂(例如具有任何氢化比率)、完全氢化的树脂、或它们的组合。在一些实施例中,氢化烃增粘剂是完全氢化的,其可以降低PSA的湿气渗透性并改善与聚异丁烯树脂的相容性。所述氢化烃增粘剂通常为氢化环脂族树脂、氢化芳族树脂、或它们的组合。例如,一些增粘树脂为通过使热分解石脑油所制备的C9馏分共聚合而获得的氢化C9型石油树脂、通过使热分解石脑油所制备的C5馏分共聚合而获得的氢化C5型石油树脂、或通过使热分解石脑油所制备的C5馏分和C9馏分的组合聚合而获得的氢化C5/C9型石油树脂。C9馏分可包含(例如)茚、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯或它们的组合。其他示例性增粘树脂为C5馏分可包含(例如)戊烷、异戊二烯、胡椒碱、1,3-戊二烯或它们的组合。
一些合适的氢化烃增粘剂可以商品名“ARKON”(例如,“ARKONP”或“ARKON M”)从Arakawa Chemical Industries Co.,Ltd.(Osaka,Japan)购得。这些材料在商业文献中被描述为水白色的氢化烃树脂。“ARKON P”氢化烃(例如,P-70、P-90、P-100、P-115和P-140)是完全氢化的,而“ARKON M”氢化烃(例如,M-90、M-100、M-115和M-135)是部分氢化的。氢化烃“ARKON P-100”的数均分子量为约850克/摩尔,软化点为约100℃,玻璃化转变温度为约45℃。氢化烃“ARKON P-140”的数均分子量为约1250克/摩尔,软化点为约140℃,玻璃化转变温度为约90℃。氢化烃“ARKON M-90”的数均分子量为约730克/摩尔,软化点为约90℃,玻璃化转变温度为约36℃。氢化烃“ARKON-M-100”的数均分子量为约810克/摩尔,软化点为约100℃,玻璃化转变温度为约45℃。
其他合适的氢化烃增粘剂可以商品名“ESCOREZ”从ExxonChemical购得。“ESCOREZ 5300”(例如,5300级、5320级、5340级和5380级)系列树脂在商业文献中被描述为水白色的环脂族烃树脂。这些材料的重均分子量在约370克/摩尔到约460克/摩尔范围内,软化点在约85℃到约140℃范围内,玻璃化转变温度在约35℃到约85℃范围内。“ESCOREZ 5400”(例如,5400级和5415级)系列树脂在商业文献中被描述为非常浅色的环脂族烃树脂。这些材料的重均分子量在约400克/摩尔到约430克/摩尔范围内,软化点在约103℃到约118℃范围内,玻璃化转变温度在约50℃到约65℃范围内。“ESCOREZ5600”(例如,5600级、5615级、5637级和5690级)系列树脂在商业文献中被描述为非常浅色的芳族改性环脂族树脂。芳族氢原子的百分比为基于树脂中所有氢原子的重量计在约6重量%至12重量%的范围内。这些材料的重均分子量在约480克/摩尔到约520克/摩尔范围内,软化点在约87℃到约133℃范围内,玻璃化转变温度在约40℃到约78℃范围内。“ESCOREZ 1300”(例如,1315级、1310LC级和1304级)系列树脂在商业文献中被描述为具有高软化点的脂族树脂。树脂“ESCOREZ 1315”的重均分子量为约2200克/摩尔,软化点在112℃到118℃范围内,玻璃化转变温度为约60℃。树脂“ESCOREZ 1310LC”为浅色,重均分子量为约1350克/摩尔,软化点为95℃,玻璃化转变温度为约45℃。树脂“ESCOREZ 1304”的重均分子量为约1650克/摩尔,软化点在97℃到103℃范围内,玻璃化转变温度为50℃。
还有其他合适的氢化烃增粘剂可以商品名“REGALREZ”(例如,1085级、1094级、1126级、1139级、3102级和6108级)从Eastman(Kingsport,TN)购得。这些树脂在商业文献中被描述为氢化芳族纯单体烃树脂。其重均分子量在850克/摩尔到3100克/摩尔范围内,软化点在87℃到141℃范围内,玻璃化转变温度在34℃到84℃范围内。树脂“REGALEZ 1018”可以用在不生成热的应用中。此增粘树脂的重均分子量大约为350克/摩尔,软化点为19℃,玻璃化转变温度为22℃。
还有其他合适的氢化烃增粘剂可以商品名“WINGTACK”(例如,“WINGTACK 95”和“WINGTACK RWT-7850”)树脂从Cray Valley(Exton,PA)购得。商业文献描述这些增粘树脂为通过脂族C5单体的阳离子聚合而获得的合成树脂。树脂“WINGTACK 95”为浅黄色固体,重均分子量为1700克/摩尔,软化点为98℃,玻璃化转变温度为55℃。树脂“WINGTACK RWT-7850”为浅黄色固体,重均分子量为1700克/摩尔,软化点为102℃,玻璃化转变温度为52℃。
甚至还有其他合适的氢化烃增粘剂可以商品名“PICCOTAC”(例如,6095-E级、8090-E级、8095级、8595级、9095级和9105级)从Eastman(Kingsport,TN)购得。商业文献描述这些树脂为芳族改性的脂族烃树脂或芳族改性的C5树脂。树脂“PICCOTACK 6095-E”的重均分子量为1700克/摩尔,软化点为98℃。树脂“PICCOTACK 8090-E”的重均分子量为1900克/摩尔,软化点为92℃。树脂“PICCOTACK8095”的重均分子量为2200克/摩尔,软化点为95℃。树脂“PICCOTAC8595”的重均分子量为1700克/摩尔,软化点为95℃。树脂“PICCOTAC9095”的重均分子量为1900克/摩尔,软化点为94℃。树脂“PICCOTAC9105”的重均分子量为3200克/摩尔,软化点为105℃。
在一些实施例中,氢化烃增粘剂为氢化聚(环烯烃)聚合物。聚(环烯烃)聚合物通常具有低的湿气渗透性并可通过例如用作增粘剂影响聚异丁烯树脂的粘合性能。示例性的氢化聚(环烯烃)聚合物包括:氢化石油树脂;氢化萜烯基树脂(例如可以商品名“CLEARON”以牌号P、M和K从Yasuhara Chemical,Hiroshima,Japan购得的树脂);氢化树脂或基于氢化酯的树脂,例如可以商品名“FORAL AX”和“FORAL 105”从Hercules Inc.,Wilmington,DE以及以商品名“PENCEL A”、“ESTERGUM H”和“SUPER ESTER A”从Arakawa Chemical IndustriesCo.,Ltd.,Osaka,Japan购得;歧化树脂或基于歧化酯的树脂(例如可以商品名“PINECRYSTAL”从Arakawa Chemical Industries Co.,Ltd.购得的树脂);基于氢化二环戊二烯的树脂(例如通过石脑油的热分解产生的C5馏分如戊烯、异戊二烯或胡椒碱与1,3-戊二烯共聚得到的氢化C5-型石油树脂,例如可以商品名“ESCOREZ 5300”或“ESCOREZ 5400”从Exxon Chemical Co.,Irving,TX和以商品名“EASTOTAC H”从Eastman Chemical Co.,Kingsport,TN购得);部分氢化的芳族改性二环戊二烯基树脂,例如可从Exxon Chemical Co.以商品名“ESCOREZ5600”购得;自通过石脑油的热分解产生的C9馏分如茚、乙烯基甲苯和α-或β-甲基苯乙烯的共聚获得的C9-型石油树脂的氢化得到的树脂,例如可从Arakawa Chemical Industries Co.,Ltd.以商品名“ARCON P”或“ARCON M”购得;和自上述C5馏分和C9馏分的共聚石油树脂的氢化得到的树脂,例如可从Idemitsu Petrochemical Co.,Tokyo,Japan以商品名“IMARV”购得。在一些实施例中,氢化聚(环烯烃)为氢化聚(二环戊二烯),其可向PSA提供好处(例如低的湿气渗透性和透明性)。
氢化烃增粘剂通常具有与聚异丁烯的溶解度参数(SP值)相似的溶解度参数并表现出与聚异丁烯良好的相容性(即可混和性)以致可形成透明的膜,其中溶解度参数为用于表征化合物极性的指数。增粘树脂通常为无定形的并且重均分子量不大于5000克/摩尔。如果重均分子量大于约5000克/摩尔,则与聚异丁烯材料的相容性可能会降低、粘性可能会降低、或者这两者都会降低。所述分子量通常不大于4000克/摩尔、不大于约2500克/摩尔、不大于2000克/摩尔、不大于1500克/摩尔、不大于1000克/摩尔或不大于500克/摩尔。在一些实施例中,所述分子量在200克/摩尔至5000克/摩尔的范围内、在200克/摩尔至4000克/摩尔的范围内、在200克/摩尔至2000克/摩尔的范围内、或在200克/摩尔至1000克/摩尔的范围内。
根据本发明的和/或可用于实施本发明的PSA层可以例如通过包含PSA组合物的组分的可挤出组合物的无溶剂挤出制备。有利的是,PSA层可以通过该过程在无溶剂的存在下制备,也就是说,无需向该过程中加入挥发性有机化合物。在一些实施例中,所述可挤出组合物被挤出到隔离衬片上。在一些实施例中,所述可挤出组合物被挤出到两个隔离衬片之间。在一些实施例中,所述可挤出组合物至少部分地在真空下挤出。所述可挤出组合物可包含例如聚异丁烯和氢化烃增粘剂(在一些实施例中,聚(环烯烃))。在一些实施例中,本文所公开的PSA层可以通过在无溶剂挤出过程中挤出包含重均分子量至少为500,000(在一些实施例中,至少为600,000、700,000、800,000、900,000或1,000,000)克/摩尔的聚异丁烯和氢化聚(环烯烃)的可挤出组合物制备。在一些实施例中,所述无溶剂挤出在足以使聚异丁烯树脂的重均分子量减至低于300,000(在一些实施例中,至高280,000、275,000、270,000、260,000、250,000、240,000、230,000、220,000、210,000或200,000)克/摩尔的温度下进行,以形成包含重均分子量低于300,000(在一些实施例中,至高280,000、275,000、270,000、260,000、250,000、240,000、230,000、220,000、210,000或200,000)克/摩尔的聚异丁烯和氢化烃增粘剂的压敏粘合剂。在一些实施例中,挤出温度在200℃到300℃、220℃到280℃或240℃到275℃的范围内。
在根据本发明的PSA和/或制备所述PSA的方法的一些实施例中,PSA膜形成为卷。厚至少0.25mm的PSA可以用本领域技术人员已知的技术以卷的形式收集和保存。可以改变过程参数如卷绕张力、材料绕其卷绕的芯的直径、使用的衬片数(单或双)和衬片材料选择(特别是衬片的弹性模量和厚度)来改善卷的形成。
可任选地,根据本发明的和/或可用于实施本发明的PSA以及本文所公开的可挤出组合物包含UV吸收剂(UVA)、位阻胺光稳定剂或抗氧化剂中的至少一种。可用的UVA的实例包括上面结合多层膜基底所描述的那些(例如可从Ciba Specialty Chemicals Corporation以商品名“TINUVIN 328”、“TINUVIN 326”、“TINUVIN 783”、“TINUVIN770”、“TINUVIN 479”、“TINUVIN 928”和“TINUVIN 1577”购得的那些)。当使用时,UVA可以占压敏粘合剂组合物的总重量的约0.01-3重量%的量存在。可用的抗氧化剂的实例包括基于受阻酚的化合物和基于磷酸酯的化合物以及上面结合多层膜基底所描述的那些(例如可从Ciba Specialty Chemicals Corporation以商品名“IRGANOX1010”、“IRGANOX 1076”和“IRGAFOS 126”购得的那些以及丁基化羟基甲苯(BHT))。当使用时,抗氧化剂可以占压敏粘合剂组合物的总重量的约0.01-2重量%的量存在。可用的稳定剂的实例包括基于酚的稳定剂、基于受阻胺的稳定剂(例如包括上面结合多层膜基底所描述的那些以及可从BASF以商品名“CHIMASSORB”如“CHIMASSORB 2020”购得的那些)、基于咪唑的稳定剂、基于二硫代氨基甲酸酯的稳定剂、基于磷的稳定剂和基于硫酯的稳定剂。当使用时,这类化合物可以占压敏粘合剂组合物的总重量的约0.01-3重量%的量存在。
其他可选的特征
可任选地,根据本发明的组件可以含干燥剂。在一些实施例中,根据本发明的组件基本不含干燥剂。“基本不含干燥剂”指可能存在干燥剂但其量不足以有效地干燥光伏模块。基本不含干燥剂的组件包括其中未向组件中掺入干燥剂的那些。
在一些实施例中,根据本发明的组件包括与和阻挡膜相对的PSA主表面(即第四主表面)紧密接触的隔离衬片。隔离衬片可用来例如在将组件粘结于待封装的器件(例如薄膜太阳能器件)之前保护PSA。在一些实施例中,隔离衬片足够柔性,使得本文所公开的组件可以卷绕成卷。本领域已知的可用的隔离衬片的实例包括:涂布了例如有机硅的牛皮纸;聚丙烯膜;含氟聚合物膜,例如可从E.I.du Pont deNemours and Co.,Wilmington,DE以商品名“TEFLON”购得的那些;和涂布了例如有机硅或碳氟化合物的聚酯及其他聚合物膜。在一些实施例中,隔离衬片为微结构化的隔离衬片,例如美国专利申请公开号US2007-021235(Sherman等)和US2003-129343(Galkiewicz等)及PCT国际申请公开号WO09/058466(Sherman等)中所公开的那些。微结构化的隔离衬片可用于例如防止气泡被滞留在压敏粘合剂层中。
可任选地,可以向本文所公开的组件加入各种功能层或涂层以改变或改善其物理或化学性质。示例性的可用的层或涂层包括:可见光和红外光可透射的导电层或电极(例如氧化铟锡的);抗静电涂层或膜;阻燃剂;耐磨或硬涂层材料;光学涂层;防雾材料;抗反射涂层;抗脏污涂层;偏振涂层;防污染材料;棱镜膜;另外的粘合剂(例如压敏粘合剂或热熔融粘合剂);促进与相邻层的粘附的底涂层;另外的UV保护层;和当阻挡组件待以粘附性的卷的形式使用时使用的低粘附背胶材料。这些组分可以例如掺入到阻挡膜中或者可以施加到聚合物膜基底的表面。
可以引入到本文所公开的组件中的其他任选的特征包括图形和隔离物结构。例如,本文所公开的组件可以用油墨或其他印刷标记(例如用来显示产品标识、方向或定向信息、广告或商标信息、装饰或其他信息的那些)处理。油墨或印刷标记可以用本领域已知的技术(例如丝网印刷、喷墨印刷、热转移印刷、凸版印刷、胶版印刷、柔性版印刷、点刻印刷和激光印刷)提供。例如在粘合剂中可包括垫片结构来保持特定的粘结线厚度。
本发明提供了一种制备本文所公开的组件的方法。在一些实施例中,所述方法包括:提供其主表面与阻挡膜的第一主表面紧密接触的聚合物膜基底;用无溶剂挤出法挤出压敏粘合剂;和向阻挡膜的第二主表面施加压敏粘合剂(例如压敏粘合剂的第三主表面)。在一些实施例中,PSA被挤出在两个隔离衬片之间,且所述隔离衬片中的一个在将PSA施加到阻挡膜之前移除。PSA(例如PSA的第三主表面)可以施加到阻挡膜的第二主表面并可例如在真空和/或室温下进行。
其主表面与阻挡膜的第一主表面紧密接触的聚合物膜基底可以用例如上面针对制备阻挡膜所描述的方法制得。在一些实施例中,制备本文所公开的组件的方法包括:在聚合物膜基底的主表面上形成第一聚合物层;在第一聚合物层上形成无机阻挡层;和在无机阻挡层上形成第二聚合物层。
图6为示意图,示出了用于向阻挡膜施加压敏粘合剂的装置。看图6,聚合物膜基底和阻挡膜结构体675自卷676提供。PSA层635自卷636提供。在图示实施例中,PSA层635通常包括隔离衬片。将聚合物膜基底和阻挡膜结构体675及PSA层635(例如包括隔离衬片)进给到辊680a和680b所形成的辊隙中以提供呈连续幅材600的形式的根据本发明的组件,如例如图1、2、3A和3B中的任一个所示。在一些实施例中,所述辊可以被加热。所述连续幅材可以用本领域已知的技术形成为卷(未示出)。本领域技术人员应理解,可以调节卷形成中的各种参数(例如,卷绕张力、材料绕其卷绕的芯的直径、使用的衬片数(单或双)和衬片材料选择,特别是衬片的弹性模量和厚度)以形成具有最少屈曲的稳定的卷。虽然图6示出的是以连续工艺制备本文所公开的组件的方法,但也可以使用间歇工艺。
根据本发明的组件可用于例如封装太阳能器件。在一些实施例中,所述组件被布置在光伏电池上、上方或周围。相应地,本发明提供了一种方法,所述方法包括向光伏电池的前表面施加本文所公开的组件。适合的太阳能电池包括用多种材料开发出的那些,所述材料各具有将太阳能转变为电的独特吸收光谱。各种类型的半导体材料具有特征性的带隙能,这使得其在光的某些波长下最高效地吸收光,或者更准确地说,在一部分太阳光谱上吸收电磁辐射。用来制备太阳能电池的材料的实例及其太阳光吸收带边缘波长包括:晶体硅单结(约400nm到约1150nm)、无定形硅单结(约300nm到约720nm)、带状硅(约350nm到约1150nm)、CIS(铜铟硒)(约400nm到约1300nm)、CIGS(铜铟镓二硒)(约350nm到约1100nm)、CdTe(约400nm到约895nm)、GaAs多结(约350nm到约1750nm)。这些半导体材料的较短波长左吸收带边缘通常介于300nm和400nm之间。本领域技术人员将理解,正在开发新材料以用于具有其自有独特的较长波长吸收带边缘的更高效的太阳能电池,并且多层反射膜将具有对应的反射带边缘。在一些实施例中,本文所公开的组件被布置在CIGS电池上、上方或周围。
在根据本发明的组件和方法的一些实施例中,所述组件施加于的太阳能器件(例如光伏电池)包括柔性膜基底。有利的是,在这些实施例中的一些中,所述组件可以用卷对卷加工施加到器件。在这些实施例中的一些中,可以将包括隔离衬片、呈所述连续幅材600形式的根据本发明的组件在移除隔离衬片后进给到一对辊所形成的辊隙中。同时可以向该辊隙中进给柔性膜太阳能器件(例如CIGS)以在离开所述辊时提供经封装的器件。
图5中示出了用于实施根据本发明的卷对卷加工的另一示例性方法和装置。现在看图5,聚合物膜基底和阻挡膜结构体575自卷576提供。PSA层535,其在本实施例中含隔离衬片540,自卷536提供。将聚合物膜基底和阻挡膜结构体575及包括隔离衬片540的PAS层535进给到辊580a和580b所形成的辊隙中。在图示实施例中,在从辊580a和580b出来后,隔离衬片540被移除。然后将所得呈连续幅材500形式的包括聚合物膜基底、阻挡膜和PSA的组件与来自卷551的柔性膜太阳能器件(例如CIGS)550一起进给通过辊590a和590b以形成包括顶部封装层和经封装的器件510的连续幅材。柔性膜太阳能器件550可以提供有背板或其他底部封装层。或者可以在后续步骤中提供背板或其他底部封装层。PSA层535还可以用于例如附连器件于背板或其他底部封装层。如果需要,可以将结构体575和柔性膜550的位置反过来。
本发明所选的实施例
在第一个实施例中,本发明提供了一种组件,其包括:
布置在阻挡组件上的厚至少0.25mm的压敏粘合剂层,其中所述阻挡组件包括聚合物膜基底和阻挡膜,且其中所述组件是柔性的并可透射可见光和红外光。
在第二个实施例中,本发明提供了一种根据第一个实施例的组件,其中所述聚合物膜基底具有主表面,所述阻挡膜具有相对的第一和第二主表面,所述压敏粘合剂层具有相对的第三和第四主表面,其中所述阻挡膜的第一主表面布置在所述聚合物膜基底的主表面上,和其中所述压敏粘合剂的第三主表面布置在所述阻挡膜的第二主表面上。
在第三个实施例中,本发明提供了一种根据第一或第二个实施例的组件,其中所述压敏粘合剂包含聚异丁烯。
在第四个实施例中,本发明提供了一种根据第三个实施例的组件,其中所述聚异丁烯的重均分子量低于300,000克/摩尔,其中所述压敏粘合剂还包含氢化烃增粘剂。
在第五个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述压敏粘合剂的玻璃化转变温度至高为0℃。
在第六个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述压敏粘合剂不含添加的溶剂。
在第七个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述压敏粘合剂还包含紫外吸收剂、位阻胺光稳定剂或抗氧化剂中的至少一种。
在第八个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述聚合物膜基底包含含氟聚合物。
在第九个实施例中,本发明提供了一种根据第八个实施例的组件,其中所述含氟聚合物包含乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、或聚偏二氟乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的共混物中的至少一种。
在第十个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述聚合物膜基底为多层光学膜。
在第十一个实施例中,本发明提供了一种根据第十个实施例的组件,其中所述聚合物膜基底包括具有第一和第二主表面并包括紫外反射性光学层叠堆的紫外反射性多层光学膜,其中所述紫外反射性光学层叠堆包括第一光学层和第二光学层,其中所述第一光学层的至少一部分和所述第二光学层的至少一部分紧密接触并具有不同的折射率,和其中所述多层光学膜还在所述第一光学层、所述第二光学层或布置在所述第一或第二主表面中的至少一个上的第三层中的至少一个中包含紫外吸收剂。
在第十二个实施例中,本发明提供了一种根据第十一个实施例的组件,其中所述多层光学膜反射至少300-400纳米的波长范围中至少30纳米范围上的入射紫外光的至少50%。
在第十三个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述阻挡膜包括至少第一和第二聚合物层,所述第一和第二聚合物层由无机阻挡层分开。
在第十四个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述阻挡膜具有在23℃和90%的相对湿度下氧气透过率低于0.005cc/m2/天或在50℃和100%的相对湿度下水蒸气透过率低于0.05cc/m2/天中的至少一个。
在第十五个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,所述组件还包括与所述压敏粘合剂的第四主表面紧密接触的隔离衬片。
在第十六个实施例中,本发明提供了一种根据任何前述实施例的组件,其中所述组件呈卷的形式。
在第十七个实施例中,本发明提供了一种根据第一到第十四个实施例中的任一个的组件,其中所述组件被布置在光伏电池上、上方或周围。
在第十八个实施例中,本发明提供了一种根据第十七个实施例的组件,其中所述光伏电池为CIGS电池。
在第十九个实施例中,本发明提供了一种制备根据第一到第十六个实施例中的任一个的组件的方法,所述方法包括:
提供包括所述聚合物膜基底和所述阻挡膜的阻挡组件;
使用无溶剂挤出法挤出所述压敏粘合剂;和
将所述压敏粘合剂施加到所述阻挡组件。
在第二十个实施例中,本发明提供了一种根据第十九个实施例的方法,其中所述压敏粘合剂被挤出在两个隔离衬片之间,且其中所述隔离衬片中的一个在将所述压敏粘合剂施加到所述阻挡膜之前移除。
在第二十一个实施例中,本发明提供了一种根据第十九或第二十个实施例的方法,其中所述组件被形成为卷。
在第二十二个实施例中,本发明提供了一种根据第十九到第二十一个实施例中的任一个的方法,所述方法还包括:
在所述聚合物膜基底的主表面上形成第一聚合物层;
在所述第一聚合物层上形成无机阻挡层;和
在所述无机阻挡层上形成第二聚合物层。
在第二十三个实施例中,本发明提供了一种制备光伏模块的方法,所述方法包括:
向光伏电池的前表面施加根据第一到第十四个实施例中的任一个的组件。
在第二十四个实施例中,本发明提供了一种根据第二十三个实施例的方法,其中所述光伏电池包括柔性膜基底。
在第二十五个实施例中,本发明提供了一种根据第二十三或第二十四个实施例的方法,其中所述组件在施加到所述光伏电池的前表面后不经加热。
在第二十六个实施例中,本发明提供了一种压敏粘合剂,所述压敏粘合剂包含:
重均分子量低于300,000克/摩尔的聚异丁烯;和
氢化烃增粘剂,
其中所述压敏粘合剂呈厚至少0.25mm的膜的形式。
在第二十七个实施例中,本发明提供了一种根据第二十六个实施例的压敏粘合剂,其中所述压敏粘合剂膜的玻璃化转变温度至高为0℃。
在第二十八个实施例中,本发明提供了一种根据第二十六或第二十七个实施例的压敏粘合剂,所述压敏粘合剂还包含紫外吸收剂、位阻胺光稳定剂或抗氧化剂中的至少一种。
在第二十九个实施例中,本发明提供了一种根据第二十六到第二十八个实施例中的任一个的压敏粘合剂,其中所述氢化烃增粘剂以低于所述压敏粘合剂的总重量的20重量%的量存在。
在第三十个实施例中,本发明提供了一种制备压敏粘合剂的方法,所述方法包括:
通过无溶剂挤出法挤出包含重均分子量至少为500,000克/摩尔的聚异丁烯和氢化烃增粘剂的可挤出组合物,其中所述挤出在足以使聚异丁烯树脂的重均分子量减至低于300,000克/摩尔的温度下进行,以形成包含氢化烃增粘剂和重均分子量低于300,000克/摩尔的聚异丁烯树脂的压敏粘合剂。
在第三十一个实施例中,本发明提供了一种根据第三十个实施例的方法,其中所述压敏粘合剂的玻璃化转变温度至高为0℃。
在第三十二个实施例中,本发明提供了一种根据第三十或第三十一个实施例的方法,其中所述可挤出组合物还包含紫外吸收剂、位阻胺光稳定剂或抗氧化剂中的至少一种。
在第三十三个实施例中,本发明提供了一种根据第三十到第三十二个实施例中的任一个的方法,其中所述氢化烃增粘剂以低于所述压敏粘合剂的总重量的20重量%的量存在。
在第三十四个实施例中,本发明提供了一种根据第三十到第三十三个实施例中的任一个的方法,其中所述可挤出组合物被挤出在两个隔离衬片之间。
在第三十五个实施例中,本发明提供了一种根据第三十到第三十四个实施例中的任一个的方法,其中所述可挤出组合物在真空下挤出。
在第三十六个实施例中,本发明提供了一种根据第三十到第三十五个实施例中的任一个的方法,其中所述可挤出组合物不含添加的溶剂。
为了可以更充分地理解本发明,给出如下实例。应理解,这些实例仅为示意的目的给出,而不应理解为以任何方式限制本发明。
实例
前侧阻挡膜
用氮等离子体处理乙烯-四氟乙烯(ETFE)支承膜,然后分别覆以丙烯酸酯、硅铝氧化物(SiAlOx)、低氧化硅(SiOx)和第二丙烯酸酯的阻挡层。阻挡组件的实例在与美国专利号5,440,446(Shaw等)和7,018,713(Padiyath等)中所述的涂布机相似的真空涂布机上制备。按以下方式形成各个层:
将0.127mm厚×305mm宽经表面处理(C-处理)的ETFE膜(可以商品名“Norton ETFE”从St.Gobain Performance Plastics,Wayne,NJ购得)的300米长的卷加载到卷对卷真空加工室中,使C-处理侧面朝“上”而未C-处理侧与涂布鼓轮接触。将所述室抽至2×10-5托(2.7×10-3Pa)的压力。幅材速度保持在1.5米/分,同时使膜的背侧保持与冷冻至-10℃的涂布鼓轮接触。在ETFE膜的背侧与鼓轮接触的情况下,用通过使100标准立方厘米每分钟(sccm)的氮气在0.1kW电源(自ENI Products,Rochester,NY以商品名“ENI DCG-100”获得)的存在下流过磁增强阴极上方所形成的氮等离子体处理前侧膜表面。在氮等离子体处理后即刻,用三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(可以商品名SR-833S从Sartomer Company,Inc.Exton,PA购得)涂布所述膜。涂布前对该二丙烯酸酯脱气至20毫托(2.7Pa)的压力并以0.35mL/min的流率泵送通过在60kHz的频率下运行的超声雾化器(Sono-TekCorporation)进入保持在260℃的经加热的蒸发室中。所产生的单体蒸气流冷凝到膜表面上并在暴露于电子束(使用在9.0kV和3.1mA下运行的多丝电子枪)后聚合形成780nm的丙烯酸酯层。
在丙烯酸酯沉积后即刻并在膜仍与鼓轮接触的情况下,向60米长的经等离子体处理并涂布了丙烯酸酯的ETFE膜表面顶上溅射沉积SiAlOx层。使用两个交流电(AC)电源(自Advanced Energy,Fort Collins,CO以商品名“PE-II”得到)来控制两对阴极,各个阴极罩两个靶。各个阴极对含两个90%Si/10%Al靶(可从Academy Precision Materials,Albuquerque,NM 87109购得的靶)。在溅射沉积过程中,来自各个电源的电压信号被用作比例-积分-微分控制回路的输入,来维持流至各个阴极对的规定氧气流速。所述AC电源各使用3800瓦特的功率溅射90%Si/10%Al靶,总的气体混合物含600sccm氩气和37sccm氧气,溅射压力为2.45毫托(0.33Pa)。这提供沉积在丙烯酸酯涂层顶上的40nm厚SiAlOx层。
在SiAlOx沉积后即刻并在膜仍与鼓轮接触的情况下,使用99.999%的Si靶(可从Academy Precision Materials,Albuquerque,NM87109购得)向同一60米长的涂布了SiAlOx和丙烯酸酯的ETFE膜表面顶上溅射沉积硅的低氧化物(SiOx,其中x<2)粘结层。SiOx用1000瓦特的脉冲-DC电源(自Advanced Energy获得)溅射,频率为90kHz,反向时间为4.4微秒,反向电压设定为DC电压的10%,使用含10sccm氧气的气体混合物,溅射压力为2毫托(0.27Pa),结果在SiAlOx层顶上提供5nm厚的SiOx层。
在SiOx层沉积后即刻并在膜仍与鼓轮接触的情况下,使用与第一丙烯酸酯层所用相同的条件在同一60米长的幅材上涂布并交联第二丙烯酸酯,不同的是:使用在9kV和0.41mA下运行的多丝固化枪进行电子束交联。这提供780nm的丙烯酸酯层。
所得叠堆表现出的平均光谱透射率为Tvis=91.2%(通过对400nm到1400nm之间的透射百分率T取平均确定),该值在0°的入射角下测得。使用700型WVTR测试仪(从MOCON,Inc.,Minneapolis,MN以商品名“MOCON PERMATRAN-W”得到)按ASTM F-1249于50℃和100%RH下测定水蒸气透过率。结果为0.009g/m2/天。
无阻挡涂层的ETFE膜
经表面处理(C-处理)的乙烯-四氟乙烯(ETFE)支承膜(可以商品名“NORTON ETFE”从St.Gobain Performance Plastics,Wayne,NJ购得)的样品表现出的平均光谱透射率为Tvis=91.2%(通过对400nm到1400nm之间的透射百分率T取平均确定),该值在0°的入射角下测得。使用700型WVTR测试仪(从MOCON,Inc.以商品名“MOCONPERMATRAN-W”得到)按ASTM F-1249于50℃和100%RH下测定水蒸气透过率。结果为6.6g/m2/天。
压敏粘合剂
压敏粘合剂封装剂通过将聚异丁烯板(可以商品名“OPPANOLB100”从BASF Corporation,Florham Park,New Jersey购得)切成2"×1.5"×12"的条制备。将这些条进给到直径2英寸的单螺杆挤出机(可从Bonnot Co.,Green,Ohio购得)中,所述挤出机中具有充填卷(packingroll)以帮助将材料拉进螺杆中。使用在500℉(260℃)下运行的挤出机将B100挤出到10段40mm ZE双螺杆挤出机(TSE)(可从Berstorff,Florence,KY购得)的第二料筒段中。该TSE在料筒段3、5和7中具有混合段。将增粘剂(以商品名“ALCON P100”从Arakawa ChemicalUSA,Inc.Chicago,IL得到)及从BASF Corporation Florham Park,NJ分别以商品名“IRGANOX 1010”、“TINUVIN 328”和“CHIMASSORB2020”得到的抗氧化剂、UV吸收剂和位阻胺光稳定剂以85/15/1/0.5/0.5“OPPANOL B100”/“ALCON P100”/“IRGANOX 1010”/“TINUVIN328”/“CHIMASSORB 2020”的重量比率加到TSE的段4中。在TSE的段8上的通风圆顶盖处抽真空至29.14英寸汞柱(9.9×104Pa)的真空程度。TSE的第一段处于室温下。后面的段2和段3在280℃下运行,TSE的其余段在220℃下运行。TSE螺杆速度为150rpm,使得离开的熔体的温度为290℃。用10.3cc齿轮泵(可从Normag购得,Normag现在是Dynisco,Franklin,MA的一部分)将该挤出物泵送通过40微米的烛形过滤器进入14-英寸(36cm)的衣架型歧管模头。然后经由在2ft/min的速度下运转的双卷夹(two roll nip)骤冷所得膜。第一个卷被覆以14英寸(36cm)宽的纸衬片。双卷夹的第二个卷被置于第一个卷的正上方并被覆以14英寸(36cm)宽的聚酯衬片。将样品切成5英尺(1.5米)长的段。测得该压敏粘合剂(PSA)厚0.46mm。
作为该试验的平行测定,使用凝胶渗透色谱法(GPC)通过与线形聚苯乙烯聚合物标准物相比较确定压敏粘合剂的分子量。GPC测定在Waters Alliance 2695系统(自Waters Corporation,Milford,MA得到)上进行,使用30厘米(cm)色谱柱(自Jordi Labs,Bellingham,MA以商品名“JORDI FLP”得到)。在35℃下使用来自Shimadzu Scientific Inc.的折射率检测器(型号RID-10A)。用10毫升(mL)四氢呋喃稀释该PSA的25毫克(mg)样品并通过0.25微米针筒过滤器过滤。将100微升样品量注射到色谱柱中,柱温为35℃。采用1mL/分钟的流速,流动相为四氢呋喃。使用窄分散聚苯乙烯标准物进行分子量校正,峰值平均分子量范围是7.5×106克/摩尔到580克/摩尔。校正和分子量分布计算用来自Polymer Laboratories,Shropshire,UK的CIRRUS GPC软件进行。测得该聚异丁烯的重均分子量为1.98×105,测得数均分子量为9.21×104,多分散性为2.15。使用相同的方法测得起始聚异丁烯(“OPPANOLB100”)的重均分子量为1.43×106,测得数均分子量为2.51×105,多分散性为5.69。
比较例1A:具有ETFE膜和热固化封装剂的湿度指示传感器
按如下顺序堆叠包括以下层的152mm×152mm层合物:
将(层1)152mm ×152mm太阳能背板膜(可以商品名“TAPE”从Madico Woburn,MA购得)取向为使100微米乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层面朝上。
将(层2)0.66mm厚的152mm ×152mm封装剂板(可以商品名“HELIOBOND PVA 100”从Adco Product,Inc.Michigan Center,MI购得)直接放置在层1之上。
将(层3)114mm ×114mm湿度指示卡(自Sud-Chemie PerformancePackaging Colton,CA以商品名“HUMITECTOR Maximum HumidityIndicator P/N MXC-56789”得到)直接居中放置在层2之上。
将(层4)另一0.66mm厚的152mm ×152mm封装剂板(可以商品名“HELIOBOND PVA 100”从Adco Product,Inc.Michigan Center,MI购得)直接放置在层3之上。
将(层5)152mm ×152mm经表面处理(C-处理)的乙烯-四氟乙烯(ETFE)支承膜样品(可自St.Gobain Performance Plastics Wayne,NJ购得)直接放置在层4之上,使C-处理侧朝向层4。然后将这些层放入Spire 350真空层合机(可从Spire Corporation Bedford,MA购得)中。然后让层合物在150℃和1个大气压(1×105Pa)的压力下固化12分钟。然后将所得层合物在85℃和85%相对湿度(RH)的环境室中放置168小时。在暴露于85℃和85%RH中168小时后,目视检查湿度指示卡,80%指示器具有溶解的晶体。这表明该湿度指示传感器在至少80%RH下暴露了24小时。数据在表1中列出(CE1A)。
比较例1B:以无湿度指示器的样品进行剥离试验
制备包括以如下顺序堆叠的以下层的178mm宽×178mm长的层合物(具有25-mm的未粘结端以夹在试验机的夹钳中)用于T-剥离试验:
将(层1)178mm ×178mm太阳能背板膜(可以商品名“TAPE”从Madico Woburn,MA购得)取向为使100微米乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层面朝上。
将(层2)178mm宽×152mm长的EVA膜(可以商品名“HELIOBOND PVA 100”从Adco Product,Inc.Michigan Center,MI购得)置于层1之上,留下25-mm的突舌暴露在外。
放置将C-处理侧朝向层2放置的(层3)178mm ×178mm经表面处理(C-处理)的乙烯-四氟乙烯(ETFE)支承膜样品(可自St.GobainPerformance Plastics Wayne,NJ购得),使其直接对齐在层1之上并完全覆盖层2。然后将这些层放入Spire 350真空层合机(可从SpireCorporation Bedford,MA购得)中。然后让层合物在150℃和1个大气压(1×105Pa)的压力下固化12分钟。然后将所得层合物切成25mm宽×152mm长的条,使得一端含25-mm的未粘结膜,该未粘结膜将被置于试验机的夹钳中。按ASTM D1876-08“Standard Test Method forPeel Resistance of Adhesives”(T-剥离试验)将膜的两个未粘结端置于抗拉试验机中。使用12.7mm的夹钳距离。然后按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得初始T-剥离平均值为46.1N/cm并在表1中列出(CE1B)。将剩余的25-mm条在85℃和85%相对湿度(RH)的环境室中放置212小时。在暴露于85℃和85%RH中212小时后,使用12.7mm的夹钳距离再次按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得T-剥离平均值为5.6N/cm并在表1中列出(CE1B)。
比较例2A:具有前侧阻挡膜和热固化封装剂的湿度指示传感器
按比较例1A中那样制备152mm×152mm层合物,不同的是使用不同的层5。
将如上面“前侧阻挡膜”项下所述阻挡膜的(层5)152mm×152mm样品直接放置在层4之上,使阻挡涂层朝向层4。然后将这些层放入Spire 350真空层合机(可从Spire Corporation Bedford,MA购得)中。然后让层合物在150℃和1个大气压(1×105Pa)的压力下固化12分钟。然后将所得层合物在85℃和85%RH的环境室中放置500小时。在暴露于85℃和85%RH中500小时后,目视检查湿度指示卡(自Sud-Chemie Performance Packaging Colton,CA以商品名“HUMITECTOR Maximum Humidity Indicator P/N MXC-56789”得到),50%指示器具有溶解的晶体。这表明该湿度指示传感器在至少50%RH下暴露了24小时。数据在表1中列出(CE2A)。
比较例2B(以无湿度指示器的样品进行剥离试验)
制备包括以如下顺序堆叠的以下层的178mm宽×178mm长的层合物(具有25-mm的未粘结端以夹在试验机的夹钳中)用于T-剥离试验:
将(层1)178mm×178mm太阳能背板膜(可以商品名“TAPE”从Madico Woburn,MA购得)取向为使100微米乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层面朝上。
将(层2)178mm宽×152mm长的EVA膜(可以商品名“HELIOBOND PVA 100”从Adco Product,Inc.Michigan Center,MI购得)置于层1之上,留下25-mm的突舌暴露在外。
放置阻挡涂层朝向层2的(层3)178mm×178mm的如上面“前侧阻挡膜”项下所述阻挡膜样品,使其直接对齐在层1之上并完全覆盖层2。然后将这些层放入Spire 350真空层合机(可从Spire CorporationBedford,MA购得)中。然后让层合物在150℃和1个大气压的压力下固化12分钟。然后将所得层合物切成25mm宽×152mm长的条,使得一端含25mm的未粘结膜,该未粘结膜将被置于试验机的夹钳中。按ASTM D 1876-08“Standard Test Method for Peel Resistance ofAdhesives”(T-剥离试验)将膜的两个未粘结端置于抗拉试验机中,使用的夹钳距离为12.7mm。然后按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得初始T-剥离平均值为5.6N/cm并在表1中列出(CE2B)。将剩余的25-mm条在85℃和85%相对湿度(RH)的环境室中放置212小时。在暴露于85℃和85%RH中212小时后,使用12.7mm的夹钳距离再次按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得T-剥离平均值为0.1N/cm并在表1中列出(CE2B)。
比较例3A:具有ETFE膜和PSA封装剂的湿度指示传感器
在室温环境条件下用手压和毡刮板经由如下程序组装包括以下层的152mm×152mm层合物:
将(层1)152mm×152mm太阳能背板膜(可以商品名“TAPE”从Madico Woburn,MA购得)取向为使100微米乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层面朝上。
(步骤2)将152mm×152mm的如上面“压敏粘合剂”项下所述PSA样品在室温环境条件下层合到层1之上,做法是:先移除纸隔离衬片,并用手压和毡刮板刮剩下的聚酯隔离衬片和粘合剂。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除背板与PSA之间的空气滞留。
(步骤3)将152mm×152mm的如上面“压敏粘合剂”项下所述PSA样品在室温环境条件下层合到经表面处理(C-处理)的乙烯-四氟乙烯(ETFE)支承膜(可从St.Gobain Performance Plastics Wayne,NJ购得)上,做法是:移除纸隔离衬片,并用手压和毡刮板刮剩下的聚酯隔离衬片和粘合剂。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除ETFE与PSA之间的空气滞留。
(步骤4)从步骤2中所述的PSA和背板移除聚酯隔离衬片。将114mm×114mm湿度指示卡(自Sud-Chemie Performance PackagingColton,CA以商品名“HUMITECTOR Maximum Humidity Indicator P/NMXC-56789”得到)直接居中放置在PSA之上。
(步骤5)从步骤3中所述的PSA和ETFE移除聚酯隔离衬片。用手压和毡刮板使PSA和ETFE层合到来自步骤4的湿度指示器和PSA表面。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除层间的空气滞留。然后将所得层合物在85℃和85%RH的环境室中放置168小时。在暴露于85℃和85%RH中168小时后,目视检查湿度指示卡,80%指示器具有溶解的晶体。这表明该湿度指示传感器在至少80%RH下暴露了24小时。数据在表1中列出(CE3A)。
比较例3B:以无湿度指示器的样品进行剥离试验
制备包括以如下顺序堆叠的以下层的178mm宽×178mm长的层合物(具有1″未粘结端以夹在试验机的夹钳中)用于T-剥离试验:
将(层1)178mm×178mm太阳能背板膜(可以商品名“TAPE”从Madico Woburn,MA购得)取向为使100微米乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层面朝上。
将(层2)178mm宽×152mm长的如上面“压敏粘合剂”项下所述PSA样品在室温环境条件下层合到层1之上,做法是:先移除纸隔离衬片,并用手压和毡刮板刮剩下的聚酯隔离衬片和粘合剂。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除背板与PSA之间的空气滞留。
(层3)从步骤2中所述的PSA和背板移除聚酯隔离衬片。放置C-处理侧朝向层2的178mm×178mm经表面处理(C-处理)的乙烯-四氟乙烯(ETFE)支承膜样品(可自St.Gobain Performance PlasticsWayne,NJ购得),使其直接对齐在层1之上并完全覆盖层2。用手压和毡刮板使PSA和ETFE层合到层2。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除层间的空气滞留。然后将所得层合物切成25mm宽×152mm长的条,使得一端含25mm的未粘结膜,该未粘结膜将被置于试验机的夹钳中。按ASTM D1876-08“Standard Test Method forPeel Resistance of Adhesives”(T-剥离试验)将膜的两个未粘结端置于抗拉试验机中,使用的夹钳距离为12.7mm。然后按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得初始T-剥离平均值为13.1N/cm并在表1中列出(CE3B)。将剩余的25mm条在85℃和85%相对湿度(RH)的环境室中放置212小时。在暴露于85℃和85%RH中212小时后,使用12.7mm的夹钳距离再次按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得T-剥离平均值为12.3N/cm并在表1中列出(CE3B)。
实例1A:具有前侧超阻挡膜和PSA封装剂的湿度指示传感器
在室温环境条件下用手压和毡刮板经由如下程序组装包括以下层的152mm×152mm层合物:
将(层1)152mm×152mm太阳能背板膜(可以商品名“TAPE”从Madico Woburn,MA购得)取向为使100微米乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层面朝上。
(步骤2)将152mm×152mm的如上面“压敏粘合剂”项下所述PSA样品在室温环境条件下层合到层1之上,做法是:先移除纸隔离衬片,并用手压和毡刮板刮剩下的聚酯隔离衬片和粘合剂。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除背板与PSA之间的空气滞留。
(步骤3)将152mm×152mm的如上面“压敏粘合剂”项下所述PSA样品在室温环境条件下层合到上面所述“前侧阻挡膜”的阻挡表面上,做法是:移除纸隔离衬片,并用手压和毡刮板刮剩下的聚酯隔离衬片和粘合剂。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除阻挡表面与PSA之间的空气滞留。
(步骤4)从步骤2中所述的PSA和背板移除聚酯隔离衬片。将114mm×114mm湿度指示卡(自Sud-Chemie Performance PackagingColton,CA以商品名“HUMITECTOR Maximum Humidity Indicator P/NMXC-56789”得到)直接居中放置在PSA之上。
(步骤5)从步骤3中所述的PSA和“前侧阻挡膜”移除聚酯隔离衬片。用手压和毡刮板使PSA和前侧阻挡膜层合到来自步骤4的湿度指示器和PSA表面。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除层间的空气滞留。然后将所得层合物在85℃和85%RH的环境室中放置500小时。在暴露于85℃和85%RH中500小时后,目视检查HumitectorTM Maximum Humidity Indicator,50%指示器具有溶解的晶体。这表明该湿度指示传感器在至少50%RH下暴露了24小时。数据汇总在表1中。
实例1B:以无湿度指示器的样品进行剥离试验
制备包括以如下顺序堆叠的以下层的178mm宽×178mm长的层合物(具有25-mm的未粘结端以夹在试验机的夹钳中)用于T-剥离试验:
将(层1)178mm×178mm太阳能背板膜(可以商品名“TAPE”从Madico Woburn,MA购得)取向为使100微米乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)层面朝上。
将(层2)178mm宽×152mm长的如上面“热熔融压敏粘合剂”项下所述PSA样品在室温环境条件下层合到层1之上,做法是:先移除纸隔离衬片,并用手压和毡刮板刮剩下的聚酯隔离衬片和粘合剂。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除背板与PSA之间的空气滞留。
(层3)从步骤2中所述的PSA和背板移除聚酯隔离衬片。放置阻挡表面朝向PSA的178mm×178mm的“前侧阻挡膜”样品,使其直接对齐在层1之上并完全覆盖层2。用手压和毡刮板使PSA和“前侧阻挡膜”层合到层2。此程序意在模拟卷对卷类型的过程并尽最大努力消除层间的空气滞留。然后将所得层合物切成25mm宽×152mm长的条,使得一端含25mm的未粘结膜,该未粘结膜将被置于试验机的夹钳中。按ASTM D 1876-08“Standard Test Method for Peel Resistance ofAdhesives”(T-剥离试验)将膜的两个未粘结端置于抗拉试验机中,使用的夹钳距离为12.7mm。然后按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得初始T-剥离平均值为15.4N/cm并在表1中列出(EX1B)。将剩余的25-mm条在85℃和85%相对湿度(RH)的环境室中放置212小时。在暴露于85℃和85%RH中212小时后,使用12.7mm的夹钳距离再次按ASTM D1876-08完成T-剥离试验。测得T-剥离平均值为13.0N/cm并在表1中列出(EX1B)。
表1
NA=不适用
预示性实例
可以使用UV反射性多层光学膜代替上述ETFE膜作为基底。可以如上所述使用氮等离子体表面处理。当使用UV反射性多层光学膜时,预期针对EX1A和EX1B的上述粘附和阻挡性能相似。多层光学膜可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(自Eastman Chemical,Kingsport,TN以商品名“EASTAPAK 7452”得到)的第一光学层和75重量%甲基丙烯酸甲酯与25重量%丙烯酸乙酯的共聚物(coPMMA)(自Ineos Acrylics,Inc.,Memphis,TN以商品名“PERSPEX CP63”得到)的第二光学层制得。可以将PET和coPMMA通过多层聚合物熔体歧管共挤出以形成224个光学层的叠堆。此UV反射器的层厚度分布(层厚度值)可以调节为近似线性的分布:从调节为对300nm光为约1/4波光学厚度(折射率乘物理厚度)的第一(最薄)光学层向可调节为对400nm光为约1/4波厚光学厚度的最厚层递变。可以使用美国专利号6,783,349(Neavin等)中公开的轴杆装置结合使用原子力显微镜技术可获得的层分布信息,调节这类膜的层厚度分布以提供改进的光谱特性,其中所述专利的公开内容通过引用并入本文中。可以将20重量%的UV吸收剂母料(例如“Sukano TA07-07MB”)挤出复配到第一光学层(PET)和第二光学层(coPMMA)二者中。
除这些光学层外,PET1的非光学保护性表层(各260微米厚)可被共挤出在光学叠堆的任一侧上。可以将20重量%的UV吸收剂母料(例如“Sukano TA07-07MB”)复配到这些PET保护性表层中。可以将此多层共挤出熔体流以每分钟5.4米流延到冷铸辊上,产生大约500微米(20密耳)厚的多层流延幅材。然后可将此多层流延幅材在95℃下预热约10秒钟并在3.5×3.7的拉伸比下双轴取向。该经取向的多层膜可以在225℃下进一步加热10秒钟以增加PET层的结晶度。
本文所提及的所有专利和出版物据此全文以引用方式并入本文。在不脱离本公开的范围和精神实质的条件下,本领域技术人员可对本公开进行各种修改和变更,并且应当理解,本公开不应当不当地受限于本文中所述的示例性实施例。

Claims (17)

1.一种组件,所述组件包括:
布置在阻挡组件上的厚至少0.25mm的压敏粘合剂层,其中所述阻挡组件包括聚合物膜基底和阻挡膜,且其中所述组件是柔性的并可透射可见光和红外光。
2.根据权利要求1所述的组件,其中所述聚合物膜基底具有主表面,所述阻挡膜具有相对的第一和第二主表面,和所述压敏粘合剂层具有相对的第三和第四主表面,其中所述阻挡膜的第一主表面布置在所述聚合物膜基底的主表面上,和其中所述压敏粘合剂的第三主表面布置在所述阻挡膜的第二主表面上。
3.根据权利要求1或2所述的组件,其中所述压敏粘合剂包含聚异丁烯。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的组件,其中所述压敏粘合剂不含添加的溶剂。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的组件,其中所述压敏粘合剂还包含紫外吸收剂、位阻胺光稳定剂或抗氧化剂中的至少一种。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的组件,其中所述聚合物膜基底包含含氟聚合物。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的组件,其中所述聚合物膜基底为多层光学膜。
8.根据权利要求7所述的组件,其中所述聚合物膜基底包括具有第一和第二主表面并包括紫外反射性光学层叠堆的紫外反射性多层光学膜,其中所述紫外反射性光学层叠堆包括第一光学层和第二光学层,其中所述第一光学层的至少一部分和所述第二光学层的至少一部分紧密接触并具有不同的折射率,和其中所述多层光学膜还在所述第一光学层、所述第二光学层或布置在所述第一或第二主表面中的至少一个上的第三层中的至少一个中包含紫外吸收剂。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的组件,其中所述阻挡膜包括至少第一和第二聚合物层,所述第一和第二聚合物层由无机阻挡层分开。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的组件,其中所述组件呈卷的形式。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的组件,其中所述组件被布置在光伏电池上、上方或周围。
12.根据权利要求11所述的组件,其中所述光伏电池为CIGS电池。
13.一种制备根据权利要求1-10中的任一项所述的组件的方法,所述方法包括:
提供包括所述聚合物膜基底和所述阻挡膜的阻挡组件;
通过无溶剂挤出法挤出所述压敏粘合剂;
和将所述压敏粘合剂施加到所述阻挡组件。
14.一种制备光伏模块的方法,所述方法包括:
向光伏电池的前表面施加根据权利要求1-10中的任一项所述的组件。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述光伏电池包括柔性膜基底。
16.一种压敏粘合剂,所述压敏粘合剂包含:
重均分子量低于300,000克/摩尔的聚异丁烯;和
氢化烃增粘剂,
其中所述压敏粘合剂呈厚度为至少0.25mm的膜的形式。
17.一种制备压敏粘合剂的方法,所述方法包括:
热熔融挤出包含重均分子量至少为500,000克/摩尔的聚异丁烯和氢化烃增粘剂的可挤出组合物,其中所述热熔融挤出在足以使所述聚异丁烯树脂的重均分子量减至低于300,000克/摩尔的温度下进行,以形成包含氢化烃增粘剂和重均分子量低于300,000克/摩尔的聚异丁烯树脂的压敏粘合剂。
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