CN103619584A - 用于太阳能电池的保护膜及包含该保护膜的太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳能电池的保护膜及包含该保护膜的太阳能电池，所述保护膜包括基板层、具有依次层叠有机-无机混合层和无机阻隔层的多层结构的阻隔膜和基于氟的聚合物层，其中所述的基板层、有机-无机混合层、无机阻隔层和基于氟的聚合物层中的一层或多层包含紫外线稳定剂和紫外线吸收剂中的一种或多种。用于太阳能电池的保护膜可以防止太阳能电池组件因氧气和水气渗入而导致的效能减弱；可以防止因紫外线而导致的保护膜性能降低，由此可以提升太阳能电池组件的效能及使用寿命。

Description

用于太阳能电池的保护膜及包含该保护膜的太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能电池的保护膜及包含该保护膜的太阳能电池，该保护膜能够防止太阳能电池组件因氧气和湿气的渗入而导致的效能减弱，且能够防止因UV射线引起的保护膜性能降低，因而该保护膜可以大幅度提升太阳能电池组件的效能和使用寿命。
背景技术
近年来，利用太阳能电池的太阳能光伏发电作为下一代能源产业备受瞩目。尤其是，这种能源清洁且不会像使用煤或石油时一样产生二氧化碳，因此有助于防止全球变暖，并且可以作为一种环保性的可替代能源。
一般来说，太阳能电池由具有光电效应的半导体材料制成，因此可由入射光激发电子发射。当光入射到半导体材料上，产生带负电的电子和带正电的空穴，然后，因存在电位差或电荷浓度差，电子移动到负电极且空穴移动至正电极。太阳能电池是一种利用电子和空穴分别集中至负电极与正电极进而产生电能的二极管。
近来，常常通过适当地结合单晶硅、多晶硅及非晶硅薄膜来制造太阳能电池，因此可以开发并制造出更薄且更有效的太阳能电池。
太阳能电池是安置在外部的，具体的说，设置于建筑物外墙或屋顶直接暴露在日光下，以使其效能最大化。当太阳能电池长期暴露于外部环境下，作为用于保护太阳能电池组件的保护膜，通常采用具有多种优点的玻璃基板，诸如低线性膨胀系数、优良的气密性、高透光率、极好的表面平整性及优良的耐热性与耐化学性等。
然而，玻璃基板因其低抗震性而容易破裂，且因其高密度而重量大。因上述原因，旨在以塑料基板替换玻璃基板的研究正在推进。
当以塑料基板代替作为用于太阳能电池的保护膜的玻璃基板，能够减少太阳能电池组件的总重，并可以提供太阳能电池组件设计上的弹性。而且，与玻璃基板相比，塑料基板抗震性强，且在连续工艺中制造时较为经济。
同时，作为用于太阳能电池的保护膜，塑料基板需具有防止太阳能电池组件老化的氧气与水气阻隔性、UV稳定性、防止基板随着处理温度变化而变形的低线性膨胀系数及尺寸稳定性、适合用于传统玻璃基板的加工设备的髙机械强度、能够承受刻蚀工艺的耐化学性、高度透光性与低双折射系数、以及表面抗刮性，但特别是具有氧气及水气阻隔性与UV稳定性。
然而，由于目前尚无满足上述要求的高功能聚合物基板膜（包括聚合物膜和聚合物与无机材料的合成膜），因此，人们尝试通过在聚合物基膜上进行多层功能涂层来提供上述物理性质。
发明内容
本发明旨在提供一种用于太阳能电池的保护膜及包含该保护膜的太阳能电池，该保护膜可以防止太阳能电池组件因氧气和水气渗入而导致的效能减弱；可以防止因UV射线而导致的保护膜性能降低，由此可以显著地提升太阳能电池组件的效能及使用寿命。
本发明的目的之一是提供一种包括阻隔膜及基于氟的聚合物层的用于太阳能电池的保护膜，以及一种包含该保护膜的太阳能电池。所述阻隔膜具有包括基板层、和有机-无机混合层和无机阻隔层（设置在所述基板层的一侧或两侧表面上）依次层叠的结构。其中，所述的基板层、有机-无机混合层、无机阻隔层和基于氟的聚合物层中的至少一层包含紫外线稳定剂和紫外线吸收剂中的至少一种。
根据本发明的用于太阳能电池的保护膜，可防止太阳能电池组件因氧气和水气渗入而使效能减弱，可防止因UV射线导致保护膜性能降低，因此可显著地提升太阳能组件的效能和使用寿命。
附图说明
图1至3为分别显示根据本发明的用于太阳能电池的保护膜的例子；
图4a为显示根据实施例1的用于太阳能电池的保护膜结构；
图4b为显示根据实施例2的用于太阳能电池的保护膜结构；
图5为显示根据本发明实施例1和2的用于太阳能电池的保护膜的透光率结果图；
图6为显示经UV处理的聚酯膜和基于氟的聚合物层的透光率比较结果图；
图7为显示具有实施例1结构的有机-无机混合层的根据UV吸收剂含量的透光率图；以及
图8为显示具有实施例1结构的压敏粘合层的根据UV吸收剂和UV稳定剂含量的透光率以及经UV处理的透光率结果图。
具体实施方式
本发明提供一种用于太阳能电池的保护膜，其包括阻隔膜及基于氟的聚合物层。所述阻隔膜具有如下结构：层叠的基板层以及设置在所述基板层的一侧或两侧表面上的有机-无机混合层和无机阻隔层中的至少一层。所述的基板层、有机-无机混合层、无机阻隔层和基于氟的聚合物层中的至少一层包含紫外线(UV)稳定剂和紫外线(UV)吸收剂中的至少一种。由于含有无机阻隔层，该用于太阳能电池的保护膜可以防止太阳能电池组件因氧气和水气渗入而导致的效能减弱。此外，由于其使用抗紫外线的基于氟的聚合物层，该用于太阳能电池的保护膜可以防止因UV射线而导致的保护膜性能降低，由此可以显著地提升太阳能电池组件的效能及使用寿命。
阻隔膜可以包括在基板层的两侧表面上依次层叠有机-无机混合层、无机阻隔层及有机-无机混合层形成的对称结构。当无机阻隔层堆叠在有机-无机混合层的上表面时，无机阻隔层可堆叠在平整表面上，由于无机阻隔层与有机-无机混合层之间优良的粘合强度，能够进一步提高气密性。此外，当有机-无机混合层进一步堆叠在无机阻隔层的上表面时，可使无机阻隔层避免外部的物理性接触，弥补了无机阻隔层的缺点，从而进一步提高了气密性。而且，由于无机阻隔层的高模量及低线性膨胀系数，也能够进一步提升阻隔膜整体的机械性能。
用于太阳能电池的保护膜可以包括形成于阻隔膜与基于氟的聚合物层之间压敏粘合层。该压敏粘合层可用于使具有多层结构的阻隔膜粘附到基于氟的聚合物膜，更具体地，该压敏粘合层可以是，但不限于：乙烯醋酸乙烯酯（EVA）、聚乙烯缩丁醛（PVB）和聚苯并咪唑中的至少一种。
压敏粘合层可以被堆叠在分离的基板层上，所述压敏粘合层通过使用在溶剂中溶解用于形成压敏粘合剂的组合物以制备的涂层溶液来形成薄膜形式。有时，该压敏粘合层可直接涂布在阻隔膜的基板层上，而无需分离的基板层。
涂布方法包括但不限于：双辊反向涂布法、三辊反向涂布法、流涂法、凹版印刷涂布法、微凹版印刷涂布法、染料涂布法、幕式涂布法、棒式涂布法或浸渍涂布法。
此外，压敏粘合层可以进一步包含紫外线稳定剂与紫外线吸收剂中的至少一种。
基板层可以包括均聚物、至少两种聚合物的混合物以及包含有机或无机添加物的聚合物复合物材料中的至少一种。形成基板层的聚合物可以是降冰片烯、芳香氟聚酯、聚醚砜、双酚-A聚砜、聚酰亚胺、聚乙烯对苯二甲酯、聚乙烯萘、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯及环烯烃共聚物中的至少一种。
此外，该基板层可为聚合物中分散有纳米材料的结构。该聚合物复合物可为聚合物-粘土的纳米复合物，与传统使用如玻璃纤维的复合物相比，因粘土的小颗粒尺寸（<1微米）及高的长宽比，低含量的粘土能够改善聚合物的物理性质，如机械性、热稳定性、气密性及尺寸稳定性。也就是说，为了提高物理性质，去除形成为薄板结构的粘土层及在聚合物基质中均匀分散粘土层是重要的，且符合这些条件的材料为聚合物-粘土的复合物。
可以用于聚合物-粘土的复合物中的聚合物和粘土并无特别限制。在一具体实施方式中，聚合物可以包含聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯对苯二甲酯、聚乙烯萘、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、环烯烃共聚物、聚降冰片烯、芳香氟聚酯、聚醚砜、聚酰亚胺、环氧树脂及多功能团丙烯酸酯中的至少一种。粘土可包括合成锂皂石、蒙脱石、皂石、水辉石、贝德石、膨润土、绿脱石、蛭石、伊利石、白云母、云母及氟云母中的至少一种。
基质层可形成薄膜状或片状，以具有（但不特别限定于）10至2000μm、50至1500μm、100至1000μm的厚度。基质层可由溶液浇铸或薄膜挤压工艺制成，然后优选为在玻璃转换温度时进行快速退火几秒至分，以使制得的基质层因温度的变形最小化。退火后，为了提高可涂布性和粘合性，塑料膜的表面可利用底漆剂处理；利用电晕、氩、氧、氮或二氧化碳的等离子处理；紫外光-臭氧处理，或利用流入反应气体的电子束处理。
阻隔膜可以包括基质层、有机-无机混合层和无机阻隔层。因此，只要能防止外部环境中的氧气或水气进入，便可无限制地使用阻隔膜。此外，在某些情况下，阻隔膜可由进一步适当地包含填充剂、溶剂和聚合反应催化剂的组合物制成。
在一具体实施方式中，有机-无机混合层可为包含有机硅烷及金属烷氧化物的组合物的部分水解产物。
此外，在某些情况下，该有机-无机混合层可由进一步适当地包含填充剂、溶剂及聚合反应催化剂的组合物制成。
有机硅烷可为选自式a至c所示的化合物中的至少一种，其中，当使用一种有机硅烷化合物时，其优选为可交联的。
[式a]
(R9)m-Si-X(4-m)
[式b]
(R9)m-O-Si-X(4-m)
[式c]
(R9)m_HR10-Si-X(4_m)
在式a至c中，R9为具有1至12个碳原子的烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳烯基、烯芳基、芳炔基、炔芳基、卤素、氨基、酰胺、醛基、酮基、烷羰基、羧基、巯基、氰基、羟基、具有1至12个碳原子的烷氧基、具有1至12个碳原子的烷氧羰基、磺酸基、磷酸基、芳氧基、甲基丙烯酰氧基、环氧基或乙烯基；R10为氢或具有1至12个碳原子的烷基；X为氢、卤素、具有1至12个碳原子的烷氧基、丙烯酰氧基、烷羰基、烷氧基羰基或-N(R11)2，R11为氢或具有1至12个碳原子的烷基；以及m为1至3的整数。
有机硅烷的例子可包括：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、苯基二乙氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、苯基二甲基甲氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、二苯基甲基甲氧基硅烷、二苯基甲基乙氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、二苯基甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、p-氨苯基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、n-(2氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧丙基二异丙基乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧丙基)甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧丙基三甲基氧硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-苯基氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷及乙烯基三甲氧基硅烷。
金属烷氧化物可以是选自由式d所示的化合物中的至少一种。
[式d]
M-(R12)z
在式d中，M为铝、锆和钛中的至少一种；R12为卤素、具有1至12个碳原子的烷基、烷氧基、烷氧酰基或羟基；以及z为3或4的整数。
在有机-无机混合层中，基于100重量份的制造该有机-无机混合层的组合物，有机硅烷的含量可为20至99.99重量份、50至99重量份或70至99重量份。此外，基于100重量份的制造该有机-无机混合层的组合物，金属烷氧化物的含量可为0.01至80重量份、0.01至70重量份或20至70重量份。
添加到有机-无机混合层的填充剂、溶剂及催化剂的量可根据需求而变化，因此没有特别限制。填充剂可为选自金属、玻璃粉、金刚砂、硅氧化物、粘土、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钡、氟化铝、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钡、碳酸钡、氢氧化钡和硅酸铝中的至少一种材料。溶剂可为一种传统上用于部分水解的溶剂，例如蒸馏水。此外，催化剂也并无特别限制，可为丁醇铝和/或丙醇锆。
无机阻隔层可包含选自SiOx(其中，x为1至3的整数）、SiOxNy(其中，x和y各自为1至3的整数）、Al2O3、TiO2、SnO2及ITO中的至少一种无机材料。
包含在阻隔膜中的无机阻隔层可利用物理或化学方法将具有高密度的透明无机材料或具有纳米尺寸厚度的金属薄膜在有机-无机混合层的上表面沉积涂层而形成。所述沉积涂层方法可以是喷镀、化学沉积、离子电镀、原子层沉积、电浆化学沉积或溶胶-凝胶法。通过上述方法形成的无机阻隔层可具有5至1000nm的厚度、5至500nm的厚度、20至500nm的厚度或50至200nm的厚度。
无机阻隔层根据需求可以进一步包括填充剂、溶剂或催化剂。在此使用的填充剂、溶剂、及催化剂的量可根据需求而变化，故无特别限制。
在一具体实施方式中，该填充剂可为选自金属、玻璃粉、金刚砂、硅氧化物、粘土、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钡、氟化铝、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钡、碳酸钡、氢氧化钡及硅酸铝中的至少一种材料。
溶剂可为一种传统上用于部分水解的溶剂，例如蒸馏水。此外，催化剂可以为，但不限于此，丁醇铝和/或丙醇锆。
根据本发明的阻隔膜，其可具有以多种形态形成的多层结构。
在一具体实施方式中，阻隔膜包括双层结构的基板层，且可以具有如下结构：有机-无机混合层和无机阻隔层堆叠在基板层的上下表面上形成双层结构。具体地说，阻隔膜可包括双层结构的基板层，且具有对称结构；其中，有机-无机混合层和无机阻隔层依次层叠在各基板层的一个表面上，且未形成有机-无机混合层和无机阻隔层的各基板层的表面彼此接合。对称的阻隔膜防止基板层因温度变化在一个方向上的扭曲。此外，具有对称结构的阻隔膜可通过将基板层共同压合的简单工艺从而具有高产率。并且，利用廉价设备制造出具有低线性膨胀系数、优良的尺寸稳定性、气密性及优良的表面硬度的阻隔层。
基于氟的聚合物层可以包括含氟共聚物，该含氟共聚物可为含氟原子的单体和含羟基或环氧基的单体的共聚物。
用于制造基于氟的聚合物层的基于氟的化合物可以包括含氟共聚物。该含氟共聚物可经由含氟原子的单体及含羟基或环氧基的单体共聚而得，而且可以依需要添加基于乙烯的未饱和单体，但本发明不限于此。
含氟原子的单体可包括选自四氟乙烯、六氟丙烯、二氟乙烯、氯三氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、烷基乙烯基醚氟化物、烷氧基烷基乙烯基醚氟化物、全氟（烷基乙烯基醚）、全氟（烷氧基乙烯基醚）以及含氟的甲基丙烯酸酯中的一种或者两种或多种的组合。
含羟基或环氧基的单体可包括选自羟基乙基乙烯基醚、羟基丙基乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚、羟基戊基乙烯基醚、羟基己基乙烯基醚、羟乙基芳醚、羟丁基芳醚、甘油单芳醚、烯丙基醇以及羟乙基甲基丙烯酸酯中的一种、两种或多种的组合。
基于100重量份形成该基于氟的聚合物层的组合物，该含氟化合物的含量可为0.5至10重量份，或0.5至5重量份。
在溶剂中溶解基于氟的化合物而制得基于氟的涂层溶液后，基于氟的聚合物层可制成的薄膜形式，随后为堆叠在压敏粘合层上。
在基于氟的涂层溶液中，该溶剂包括但不限于：全氟化碳，如全氟戊烷、全氟己烷及全氟辛烷；全氟聚醚，如甲基九氟异丁基醚及甲基九氟丁基醚；氢氟氯碳化物，如1-氯-1,2,2-三氟环丁烷、1-氯-2,3,4-三氟苯、氟氯化苯、及氟二氯化苯；上述组分可单独使用或组合使用。
根据本发明一实施方式中，用于太阳能电池的保护膜可包括UV稳定剂或UV吸收剂中的至少一种。例如，可组成阻隔膜的基板层、有机-无机混合层、及无机阻隔层中的至少一层可以包含UV稳定剂和UV吸收剂中的至少一种。此外，在用于太阳能电池的保护膜中，压敏粘合层或基于氟的聚合物层可以包含UV稳定剂及UV吸收剂中的至少一种。在某些情况下，在阻隔膜的一个或两个表面上可进一步形成独立的涂层，且该涂层可具有包含UV稳定剂和UV吸收剂中的至少一种的结构。
UV稳定剂可在波长为340至430nm、340至400nm或360至400nm的范围内具有最大值的吸收峰。当UV稳定剂的最大值吸收峰位于上述波长范围内，可防止UV吸收能力衰减，而且可以实现高可见光透光率及优良的色彩表观。
紫外线稳定剂可进一步包括自由基清除剂化合物。
所述自由基清除剂可包含如式1所示的结构的化合物：
[式1]
Figure BDA0000416306340000091
在式1中，R1为CH2，n为1至16，及R2为氢；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷氧基；或未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳氧基。
当单独使用时，由于其一般在340nm或以下具有UV吸收能力，如式1所示的自由基清除剂不具有显著地UV稳定剂功能，但若与UV吸收剂同时使用时，可增强UV稳定效果。
UV吸收剂的功能为通过将电子能转换成热能来稳定由UV吸收所发出的电子能，并终止自由基。此外，UV吸收剂可与自由基清除剂同时使用，其功能为去除自由基、终止光氧化反应及分解过氧化物。
UV吸收剂可包括具有式2和式3结构的化合物。
[式2]
[式3]
Figure BDA0000416306340000102
在式2中，R3及R6为各自独立为氢；羟基；卤素；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷氧基；或未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳氧基。
在式3中，Z为氢或氯取代基，R7及R8为独立的氢；卤素；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷氧基；或者未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳氧基。
例如，式2的化合物可具有式2-a所示的结构。
[式2-a]
Figure BDA0000416306340000111
例如，式3的化合物可具有式3-a或3-b所示的结构。
[式3-a]
Figure BDA0000416306340000112
[式3-b]
Figure BDA0000416306340000113
在一具体实施方式中，可使用LA67(Adeka制造）作为UV稳定剂。此外，作为UV吸收剂，可单独或合并使用Ciba-Geigy制造的Tinuvin1577（2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚）、Tinuvin326（2-2-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑）或Tinuvin328（2-(3,5-双-叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑）。除了上述种类之外，可使用各种可获得的市售UV稳定剂及吸收剂。
基于100重量份的要添加UV吸收剂和/或稳定剂的各膜，UV吸收剂或稳定剂的含量可为0.01至50重量份。在上述范围内，因添加UV吸收剂和/或稳定剂，可以展现出显著的效果，且可避免受到在可见光范围内的吸收对光学特性造成影响。例如，若添加过量的UV吸收剂和/或稳定剂到压敏粘合层，UV吸收剂和/或稳定剂可能会对压敏粘合剂的物理特性造成影响。
层叠组成保护膜的各层的方法，可以利用与上述压敏粘合层的组成相同的压敏粘合剂，或热压法来完成，但本发明并不限于此。当使用压敏粘合剂时，其含量并无特别限制，但上述形成的压敏粘合层的厚度可为0.1至75μm、0.5至50μm、0.1至30μm或0.5至30μm。
此外，本发明提供一种太阳能电池，其包括上述用于太阳能电池的保护膜。
根据本发明的太阳能电池可以具有如下结构，其中，太阳能电池的设置为连续排列或并行排列元件之间的间隙由热固塑胶（乙烯乙酸乙烯酯共聚物）组成的填充物填充，根据本发明的用于太阳能电池的保护膜设置在阳光入射的表面上，而太阳能电池的其余表面使用背板保护，但本发明并不限于此。
下文中，将参照附图对本发明作更加详细地描述，附图仅用于详细描述本发明，并非限制本发明的范围。
图1至图3为分别显示根据本发明实施例的用于太阳能电池的保护膜。
参照图1，用于太阳能电池的保护膜100包括：多层阻隔膜60、压敏粘合层40及基于氟的聚合物层50。此外，阻隔膜60的结构为依次层叠的基质层10、有机-无机混合层20、无机阻隔层30及有机-无机混合层20。
图2显示的用于太阳能电池的保护膜200具有其中具有对称结构的阻隔膜60。具体地说，有机-无机混合层20、无机阻隔层30及有机-无机混合层20依次层叠在基质层10的两个表面上以形成对称结构。
图3显示的用于太阳能电池的保护膜300具有其中具有对称结构的阻隔膜60。具体地说，形成包含在阻隔膜60内的具有两个基质层10的结构。也就是说，通过在一个基质层10的一个表面上依次层叠有机-无机混合层20、无机阻隔层30及有机-无机混合层；在另一个基质层10的表面上依次层叠有机-无机混合层20、无机阻隔层30及有机-无机混合层；然后将两个基质层10层叠在一起，从而制成了此种结构。因此，未形成有有机-无机混合层和无机阻隔层的基质层的两个表面粘合在一起，从而层叠两个基质层10以具有相对基质层的对称结构。在两个基质层10中间可插入一个分离的压敏粘合层（图中未示出）。
下文中，将通过下述的实施例对本发明进行更加详细的描述。本发明的实施例仅用于描述本发明，而并非对本发明范围的限制。
实施例1
制造用于太阳能电池的保护膜，其包括阻隔膜、压敏粘合层及基于氟的聚合物层。
具体地说，制造的阻隔膜具有如下结构：在基质层的上表面依次层叠有机-无机混合层、无机阻隔层及有机-无机混合层。具体地说，该阻隔膜为使用厚度为50μm的聚酯（PET）膜作为基质层；使用包含式e的有机硅烷和式f的金属烷氧化物的复合物的部分水解产物作为有机-无机混合层；以及包含SiO2的无机阻隔层制造而成。
[式e]
(R9)2-Si-X2
在式e中，R9为具有6个碳原子的烷基，X为具有6个碳原子的烷氧基，以及m为1至3的整数。
[式f]
A1-(R12)3
在式f中，R12为具有6个碳原子的烷基。
通过在阻隔膜上层叠包含乙烯醋酸乙烯酯（EVA）的压敏粘合层，再将包含四氟乙烯单体和羟基乙基乙烯基醚的共聚物的基于氟的聚合物层粘附到该压敏粘合层，来制造保护膜。
另外，通过在先前制造的保护膜的下表面上层叠包含乙烯醋酸乙烯酯的压敏粘合层，来设计出图4a所示的太阳能电池二极管附着的组件。
实施例2
制造用于太阳能电池的保护膜，其包括阻隔膜、压敏粘合层及基于氟的聚合物层。
具体地说，制造的保护膜具有如下结构：在基质层的下表面依次层叠有机-无机混合层、无机阻隔层及有机-无机混合层。具体地说，阻隔膜使用厚度为50μm的聚酯（PET）膜作为基质层；使用包含式e的有机硅烷及式f的金属烷氧化物的复合物的部分水解产物作为有机-无机混合层；以及包含SiO2的无机阻隔层制造而成。
通过在阻隔膜上层叠包含乙烯醋酸乙烯酯（EVA）的压敏粘合层，再将包含四氟乙烯单体和羟基乙基乙烯基醚的共聚物的基于氟的聚合物层粘附至该压敏粘合层，来制造保护膜。
另外，通过在先前制造的保护膜的下表面上层叠包含乙烯醋酸乙烯酯的压敏粘合层，来设计出图4b所示的太阳能电池二极管附着的组件。
实验例1：用于太阳能电池的保护膜的水密性及附着力的评估
将分别粘附有实施例1和2所制造的保护膜的太阳能电池二极管，放置于120℃下与水接触96小时。然后，观察太阳能电池二极管与该保护膜间的附着力。
结果，并未观察到保护膜中间层有脱层现象。因此，可确认根据本发明的用于太阳能电池的保护膜具有优良的水密性及附着力。
实验例2：用于太阳能电池的保护膜的透光程度的评估
在粘附有实施例1和2所制造的保护膜的太阳能电池二极管于120℃下与水接触96小时之后，仅有保护膜脱层，接着利用Shimadzu制造的UV3600分光光度计测量其透光率。结果如图5所示。参照图5，在450至800nm的波长范围内，实施例1和2的保护膜显示出高度的透光率（60%或以上）。
实验例3：基于氟的聚合物层的光阻性的评估
评估及比较聚酯膜和基于氟的聚合物层的光阻性。使用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（基于氟的乙烯丙烯（FEP)共聚物）作为该基于氟的聚合物层。
各膜的厚度均为50μm，且实验在两种条件下进行：有UV处理和无UV处理。UV处理组对膜在0.6W/m2和60℃条件下进行快速UV处理（QUV)100小时，利用Shimadzu制造的UV3600分光光度计测量其透光率。测量的透光率结果如图6所示。
[表1]
No. 种类 UV处理
(a) 基于氟的聚合物层 X
(b) 基于氟的聚合物层 0
（c） 聚酯膜 X
（d） 聚酯膜 0
参照图6，当暴露在UV射线下，使用作为基于氟的聚合物层的FEP共聚物，其通过全波长范围均未发生透光率变化。然而，PET膜在UV‘A’波长范围（即320至400nm)下的透光率程度会下降。此外，可见基于氟的聚合物层在全波长范围下的透光率相对较好。
据此，可以确定根据本发明的保护膜的效能不会因UV射线而减弱，并具有优良的耐久性。
实施例3：制造包含添加有UV吸收剂的涂层的保护膜
除了Tinuvin1577、Tinuvin326及Tinuvin328以1:1:1的重量比例混合，且添加到有机-无机混合层中的有机硅烷化合物中之外，通过与实施例1所述的相同方法制造用于太阳能电池的保护膜。添加的UV吸收剂的总量变为：0.0、1.2、2.4、4.8和12.0重量份。
利用Shimadzu制造的UV3600分光光度计测量各先前制造的膜的透光率，测量结果如图7所示。
参照图7，在UV‘A’波长范围，例如320至400nm下，与不含UV吸收剂的阻隔膜的透光率相比，包含UV吸收剂的阻隔膜的透光率会下降。据此，可确认用于保护太阳能电池的阻隔膜在UV‘A’波长区间（即320至400nm)中是稳定的，可通过添加UV吸收剂来制造。
实施例4、5：制造包含添加有UV吸收剂的压敏粘合层的保护膜
除了压敏粘合层以表2所述的组合物制造之外，通过与实施例1所述的相同方法制造用于太阳能电池的保护膜，并具有与实施例1相同的结构。
[表2]
实验例4：测量阻隔膜的光阻性
使用如实施例4和5所述的相同方法制造保护膜，将其在0.6W/m2密度和60℃温度条件下进行UV处理100小时后，利用Shimadzu制造的UV3600分光光度计测量各膜的透光率。测量结果如图8所示。
参照图8，添加7.0和11.0重量份的光吸收剂的保护膜，其320至400nm波长范围的UV‘A’的吸收率接近于约100%。此外，根据图7和8，与单独使用UV吸收剂相比，同时使用UV吸收剂和UV稳定剂时显示出优良的UV阻隔效果。据此，可确认根据本发明的保护膜适合用于保护太阳能电池。
附图标记：
10：基质层
20：有机-无机混合层
30：无机阻隔层
40：压敏粘合层
50：基于氟的聚合物层
60：阻隔膜
100、200、300：保护膜。
根据本发明的保护膜，其可以各种方式使用于如太阳能电池的有机电子装置。

Claims (17)

1.一种用于太阳能电池的保护膜，包括：
阻隔膜，其结构包括：基板层，设置在所述基板层的一侧或两侧表面上的有机-无机混合层和无机阻隔层中的至少一层；以及基于氟的聚合物层；
其特征在于，所述基板层、有机-无机混合层、无机阻隔层和基于氟的聚合物层中的至少一层包含紫外线稳定剂和紫外线吸收剂中的至少一种。
2.如权利要求1所述的保护膜，其特征在于，所述阻隔膜具有对称结构，其中，基板层的一侧或两侧表面上依次形成有机-无机混合层、无机阻隔层及有机-无机混合层。
3.如权利要求1所述的保护膜，其特征在于，所述保护膜还包括形成于阻隔膜与基于氟的聚合物膜之间的压敏粘合层。
4.如权利要求3所述的保护膜，其特征在于，所述的压敏粘合层包括紫外线稳定剂与紫外线吸收剂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的保护膜，其特征在于，所述的基板层包括均聚物、至少两种聚合物的混合物以及包含有机或无机添加物的聚合物复合物材料中的至少一种。
6.如权利要求1所述的保护膜，其特征在于，所述基板层为聚合物-粘土的纳米复合物，其中粘土纳米材料分散在聚合物基质中。
7.如权利要求1所述的保护膜，其特征在于，所述有机-无机混合层为包含有机硅烷和金属烷氧化物的组合物的部分水解产物。
8.如权利要求7所述的保护膜，其特征在于，所述有机-无机混合层为组合物的部分水解产物，基于100重量份的用于制造所述有机-无机混合层的组合物，所述组合物包括：
20-99.99重量份的有机硅烷；以及
0.01至80重量份的金属烷氧化物。
9.如权利要求1所述的保护膜，其特征在于，所述阻隔膜包括双层结构的基板层，且具有对称结构，其中具有双层结构的基板层的上下表面分别层叠有有机-无机混合层和无机阻隔层中的至少一层。
10.如权利要求1所述的保护膜，其特征在于，所述基于氟的聚合物层包括含氟共聚物，即含氟原子的单体与含羟基或环氧基的单体的共聚物。
11.如权利要求10所述的保护膜，其特征在于，所述含氟原子的单体包括四氟乙烯、六氟丙烯、二氟乙烯、氯三氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、烷基乙烯基醚氟化物、烷氧基烷基乙烯基醚氟化物、全氟（烷基乙烯基醚）、全氟（烷氧基乙烯基醚）及含氟的(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
12.如权利要求10所述的保护膜，其特征在于，所述含羟基或环氧基的单体包括羟基乙基乙烯基醚、羟基丙基乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚、羟基戊基乙烯基醚、羟基己基乙烯基醚、羟乙基芳醚、羟丁基芳醚、甘油单芳醚、烯丙基醇及羟乙基(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
13.如权利要求10所述的保护膜，其特征在于，基于100重量份的形成所述基于氟的聚合物层的组合物，所述含氟化合物的含量为0.5至10重量份。
14.如权利要求1或4所述的保护膜，其特征在于，所述紫外线稳定剂包括：自由基清除剂化合物。
15.如权利要求14所述的保护膜，其特征在于，所述自由基清除剂化合物如式1所示：
[式1]
Figure FDA0000416306330000021
其中，R1为CH2，n为1至16，及R2为氢；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷氧基；或未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳氧基。
16.如权利要求1或4所述的保护膜，其特征在于，所述紫外线吸收剂包括式2和式3所示结构的化合物的至少一种：
[式2]
[式3]
Figure FDA0000416306330000032
其中，在式2中，R3及R6为各自独立为氢；羟基；卤素；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷氧基；或未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳氧基，以及
在式3中，Z为氢或氯取代基，R7及R8独立地为氢；卤素；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳基；未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有1至16个碳原子的烷氧基；或者未经取代或经卤素、氰基或硝基取代的具有6至20个碳原子的芳氧基。
17.一种太阳能电池，包含如权利要求1所述的用于太阳能电池的保护膜。
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