CN103918087B - 用于太阳能模块中的聚烯烃粘合剂材料 - Google Patents
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Abstract
本公开一般涉及能够用于电子器件模块中的膜并涉及包括此类膜的电子器件模块。本公开还一般涉及用于此类膜中的材料。
Description
技术领域
本公开一般涉及能够用于光伏太阳能模块中的膜、能够用于光伏太阳能模块中的膜卷、制备所述膜和膜卷的方法，并且涉及包括此类膜的光伏太阳能模块。
背景技术
光伏太阳能模块的三种基本构造可商购获得。太阳能模块10的第一种构造示出在图1中并包括嵌入封壳30中的光伏电池20。两个玻璃(或其它合适的材料)面板40、50邻近封壳的正面和背面定位。封壳保护易碎的太阳能电池并将它们粘附到正面和背面玻璃层。通常，太阳能模块的该构造在太阳能电池的两侧上均包括封壳。这可例如通过包括正面封壳层(定位为面向太阳)和背面封壳层(定位为最远离太阳)而实现。正面封壳层优选为高度透过性的，而背面封壳层无需具有相同水平的透过性。光伏太阳能模块的该构造一般描述于例如美国专利公布No.2008/0078445中。
太阳能模块60的第二种构造示出在图2中并包括定位在单个封壳层80与背衬材料90(通常为玻璃)之间的光伏电池70。太阳能面板60还包括邻近封壳层80的保护层100。如图2中所示，该太阳能面板设计包括正面封壳并且无背面封壳。光伏太阳能模块的该构造一般描述于例如美国专利公布No.2008/0078445中。
太阳能模块110的第三种构造示出在图3中并包括定位在单个封壳层130与保护层150之间的光伏电池120。太阳能面板110还包括邻近封壳层130的背衬层140(通常为玻璃)。如图3中所示，该太阳能面板设计包括背面封壳并且无正面封壳。光伏太阳能模块的该构造一般描述于例如美国专利No.5,248,349中。
发明内容
一些示例性封壳层包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和交联剂(例如过氧化物)。本公开的发明人认识到，尽管交联的EVA膜常常具有高强度，但是它们可能遭受相对高的水蒸气透过率、变黄以及因释放乙酸而可能腐蚀。
太阳能面板操作温度已被测量为高达110℃。本申请的发明人认识到，包含热塑性粘合剂的封壳膜可在该高温下软化，从而引起面板中的蠕变并可能导致光伏电池的短路。这些封壳膜还可能易受紫外线引起的故障的影响，从而必须包含大量的紫外线吸收剂，这限制了可用于为太阳能电池供能的入射光的量。本公开的发明人还认识到，热固性粘合剂可遭受挤出加工速度较慢的问题，从而引起制造成本增加。
因此，需要能使蠕变、收缩、透光、变黄、腐蚀和分层的发生率最小化，同时维持或改善膜的可加工性和制造成本的封壳膜和材料。本公开的发明人已发现提供改善的性能、成本和可加工性中的至少一者的封壳膜、用于此类膜的材料以及包括此类膜和材料的太阳能模块。
在一个示例性实施例中，本公开涉及能够用于光伏太阳能模块中的膜，其包含：聚烯烃；硅烷；一种或多种交联剂；和增塑剂。在400-1100nm的波长范围内，该膜具有至少90％的平均透过％。
在一些实施例中，该增塑剂为非极性的。在一些实施例中，该增塑剂选自基本上由乙烯/α-烯烃共聚物和C4-C10聚烯烃均聚物组成的组。在一些实施例中，该增塑剂具有Tg<-50℃。在一些实施例中，该增塑剂具有Tg<-70℃。在一些实施例中，该增塑剂在20℃下为液体。在一些实施例中，该聚烯烃为乙烯/α-烯烃共聚物。在一些实施例中，该乙烯/α-烯烃共聚物的α-烯烃部分包含四个或更多个碳。在一些实施例中，该乙烯/α-烯烃共聚物为低结晶乙烯/α-烯烃共聚物。在一些实施例中，该低结晶乙烯/α-烯烃共聚物具有小于或等于50℃的DSC峰值熔点。在一些实施例中，该低结晶乙烯/α-烯烃共聚物为丁烯α-烯烃。在一些实施例中，该膜大于低结晶乙烯/α-烯烃共聚物的70重量％。在一些实施例中，该硅烷为不饱和烷氧基硅烷。在一些实施例中，该不饱和烷氧基硅烷为丙烯酸烷氧基硅烷。在一些实施例中，该一种或多种交联剂为热固化剂和光固化剂之一。在一些实施例中，该热固化剂为过氧化物。在一些实施例中，该膜还包含助剂。在一些实施例中，该膜还包含附加的树脂。在一些实施例中，该附加的树脂为附加的低结晶乙烯/α-烯烃共聚物。在一些实施例中，该附加的树脂为乙烯/丁烯共聚物和乙烯/辛烯共聚物之一。在一些实施例中，该膜还包含具有310nm的紫外线截止值的受阻胺光稳定剂。在一些实施例中，该膜还包含具有选自基本上由320、330、340、350、360、370和380nm组成的组的紫外线截止值的紫外线吸收剂。在一些实施例中，在暴露于85/85耐久性测试1000小时后在400-1100nm的波长范围内，该膜具有至少90％的膜平均透过％。在一些实施例中，该膜的纵向收缩率测量值小于不包含增塑剂的膜的纵向收缩率测量值。在一些实施例中，该膜在100℃下的储能模量测量值大于不包含增塑剂的膜在100℃下的储能模量测量值。在一些实施例中，该膜在150℃下的储能模量测量值大于不包含增塑剂的膜在150℃下的储能模量测量值。在一些实施例中，该膜的凝胶分率小于20％。在一些实施例中，该膜的凝胶分率小于5％。在一些实施例中，该膜包括多个层。在一些实施例中，该膜在太阳能电池模块中。
附图说明
结合附图来考虑本公开的以下多个实施例的详细描述可以更全面地理解本公开，其中：
图1为一种类型的现有技术光伏太阳能模块的剖面图。
图2为一种类型的现有技术光伏太阳能模块的剖面图。
图3为一种类型的现有技术光伏太阳能模块的剖面图。
附图未必按比例绘制。应当理解，在给定附图中用于指示部件的标号并不旨在限制另一个附图中具有相同标号的部件。
具体实施方式
在以下详细说明中，可参考形成本说明一部分的一组附图，并且其中通过图示示出多个具体实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，设想并可进行其它实施例。因此，以下详细说明不被认为具有限制性意义。
本申请一般涉及能够用于太阳能模块中的膜。本公开的膜可用于任何类型的光伏太阳能模块中，包括例如背景技术中所述的太阳能模块中的任一者。在一个示例性实施例中，能够用于光伏太阳能模块中的膜包含聚烯烃、硅烷、一种或多种交联剂，和增塑剂。在400-1100nm的波长范围内，该膜具有至少90％的平均透过％。下文将更详细地论述该膜的每一种组分。
聚烯烃
在一些实施例中，聚烯烃为EVA、高密度聚乙烯、离聚物、聚苯乙烯和聚乙烯醇缩丁醛中的一种或多种。
在一些实施例中，该聚烯烃为乙烯/α-烯烃共聚物。如本文所用，术语“乙烯/α-烯烃共聚物”是指包含通过乙烯与直链α-烯烃单体的催化低聚(即聚合成低分子量产物)而制得的一类烃的聚合物。该乙烯/α-烯烃共聚物可例如用诸如茂金属催化剂的单位点催化剂或诸如齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂和菲利普(Phillips)催化剂的多位点催化剂制成。该直链α-烯烃单体通常为1-丁烯或1-辛烯，但可在C3-C20直链、支化或环状α-烯烃的范围内。该α-烯烃可为支化的，但是只有在支化至少在双键的α位时，诸如3-甲基-1-戊烯。C3-C20α-烯烃的实例包括丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。该α-烯烃还可含有环状结构，诸如环己烷或环戊烷，从而得到诸如3-环己基-1-丙烯(烯丙基环己烷)和乙烯基环己烷的α-烯烃。尽管不是该术语的传统意义中的α-烯烃，但是出于本公开的目的，诸如降冰片烯及相关烯烃的某些环状烯烃为α-烯烃并且可以使用。类似地，出于本公开的目的，苯乙烯及其相关烯烃(例如α-甲基苯乙烯)为α-烯烃。然而，出于本公开的目的，丙烯酸和甲基丙烯酸及其相应的离聚物以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯不是α-烯烃。例证性的乙烯/α-烯烃共聚物包括乙烯/1-丁烯、乙烯/1-辛烯、乙烯/1-丁烯/1-辛烯、乙烯/苯乙烯。聚合物可为嵌段的或无规的。示例性的可商购获得的低结晶乙烯/α-烯烃共聚物包括按以下商品名出售的树脂：购自陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)的“ENGAGE”乙烯/1-丁烯和乙烯/1-辛烯共聚物以及“FLEXOMER”乙烯/1-己烯共聚物；以及均匀支化的、基本上直链的乙烯/α-烯烃共聚物，诸如购自三井石化有限公司(Mitsui Petrochemicals Company Limited)的“TAFMER”和购自埃克森美孚公司(ExxonMobil Corp.)的“EXACT”。如本文所用，术语“共聚物”是指由至少2种单体制成的聚合物。
在这些实施例中的一些中，乙烯/α-烯烃共聚物的α-烯烃部分包含四个或更多个碳。在一些实施例中，该乙烯/α-烯烃共聚物为低结晶乙烯/α-烯烃共聚物。如本文所用，术语“低结晶”是指小于50重量％的结晶度(根据ASTM F2625-07中所公开的方法)。在一些实施例中，该低结晶乙烯/α-烯烃共聚物为丁烯α-烯烃。在一些实施例中，该低结晶乙烯/α-烯烃共聚物的α-烯烃具有4个或更多个碳。
在一些实施例中，该低结晶乙烯/α-烯烃共聚物具有小于或等于50℃的DSC峰值熔点。如本文所用，术语“DSC峰值熔点”是指在氮气吹扫下通过DSC测定为具有最大DSC曲线下面积的峰值的熔点(10°/min)。
在一些实施例中，该膜大于低结晶乙烯/α-烯烃共聚物的35重量％。在一些实施例中，该膜大于低结晶乙烯/α-烯烃共聚物的50重量％。在一些实施例中，该膜大于低结晶乙烯/α-烯烃共聚物的70重量％。
在一些实施例中，该膜包含附加的聚烯烃树脂。示例性的附加树脂包括例如低结晶乙烯/α-烯烃共聚物、HDPE和聚苯乙烯。在其中所述附加树脂为低结晶乙烯/α-烯烃共聚物的实施例中，例如，两种共聚物可例如具有例如小于50℃和大于50℃的相应DSC峰值熔点。在可供选择的示例性实施例中，一种低结晶乙烯/α-烯烃共聚物可具有小于50℃的DSC峰值熔点，而另一低结晶乙烯/α-烯烃共聚物可具有大于55℃、或大于60℃、或大于65℃、或大于70℃、或大于75℃的DSC峰值熔点。在另一个示例性实施例中，一种低结晶乙烯/α-烯烃共聚物可具有大于50℃的DSC峰值熔点，而另一低结晶乙烯/α-烯烃共聚物可具有小于45℃、或小于40℃、或小于35℃的DSC峰值熔点。在可供选择的示例性实施例中，两种低结晶乙烯/α-烯烃共聚物之一为乙烯/丁烯共聚物并且另一者为乙烯/辛烯共聚物。
硅烷
用于本公开的膜中的示例性硅烷包括例如包含以下基团的硅烷：烯键式不饱和烃基基团(诸如乙烯基、烯丙基、异丙烯基、丁烯基、环己烯基或γ-(甲基)丙烯酰氧基烯丙基基团)和可水解基团(诸如甲氧基、乙氧基、甲酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基、烷基、芳氨基、烃基氧基或烃基氨基基团)。在一些示例性实施例中，该硅烷为不饱和烷氧基硅烷。在一些示例性实施例中，该不饱和烷氧基硅烷为丙烯酸硅烷。一些实例包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。可商购获得的实例包括“SILQUEST A174和SILQUEST A171”。
硅烷的量通常为至少约0.05％，例如0.1％，例如0.5％，例如1.0％，例如2.0％，例如10.0％，或甚至例如10.0％。
交联剂
本公开的膜包含一种或多种交联剂。示例性交联剂包括例如热和光交联剂。一些示例性热交联剂包括例如过氧化物。一些示例性过氧化物包括例如二酰基过氧化物(诸如过氧化二月桂酰和过氧化二癸酰)、烷基过酸酯(诸如过氧2-乙基己酸叔丁酯)、过缩酮(诸如1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷或1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷)、二烷基过氧化物(诸如过氧化叔丁基异丙苯、二(叔丁基)过氧化物和过氧化二异丙苯)、C-自由基供体(诸如3,4-二甲基-3,4-二苯基己烷和2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷)以及偶氮化合物(诸如2,2'-偶氮二(2-乙酰氧基丙烷))。附加的示例性偶氮化合物包括美国专利No.3,862,107和No.4,129,531中所述的那些。一些可商购获得的示例性过氧化物包括例如“LUPEROXTBEC”、“LUPEROX231”和“LUPEROX P”。可使用两种或更多种交联剂的混合物。
交联剂的量变化，但是最小量足以提供所需范围的交联。在一些实施例中，该膜包含至少约0.05％。在一些实施例中，该膜包含至少约0.5％。在一些实施例中，该膜包含至少约1.0％。在一些实施例中，该膜包含至少约2.0％。在一些实施例中，该膜包含至少约5.0％。
增塑剂
用于本文所述的膜中的优选增塑剂是不易变的和/或使膜中的聚合物交联的那些。用于本文所述的膜中的增塑剂可改善挤出加工速度并降低膜收缩率，同时在介于约100℃与200℃之间的温度下增加储能模量(蠕变阻力)。优选地，此类增塑剂还在正常处理或储存温度下基本上不发粘。在一些示例性实施例中，用于膜中的一种或多种增塑剂在20℃下为液体。在一些示例性实施例中，该增塑剂不充当增粘剂。
在一些示例性实施例中，该增塑剂为非极性的。如本文所用，术语“非极性增塑剂”是指增加低结晶乙烯/α-烯烃聚合物的塑性、流体性或流动性并具有如由ASTM D6474所测定的小于10,000的MW的非极性添加剂。如本文所用，非极性增塑剂不包括例如常见的极性聚氯乙烯(PVC)增塑剂，诸如邻苯二甲酸二酯(例如邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯)；或其它极性酯增塑剂，诸如苯三酸酯、己二酸酯、癸二酸酯、马来酸酯、柠檬酸酯或苯甲酸酯。非极性增塑剂的例子包括例如乙烯/α-烯烃共聚物和C4-C10聚烯烃均聚物。在一些示例性实施例中，该非极性增塑剂可选自乙烯/α-烯烃共聚物和C4-C10聚烯烃均聚物。
可商购获得的示例性非极性增塑剂包括以商品名“SPECTRASYN”可从路易斯安那州巴吞鲁日埃克森美孚化工(ExxonMobil Chemical,Baton Rouge,LA)商购获得、以商品名“KAYDOL”白矿油可从荷兰阿姆斯特丹索恩本精炼产品公司(Sonneborn Refined ProductsB.V.,Amsterdam,the Netherlands)商购获得、以商品名“INDOPOL”聚丁烯可从德克萨斯州利格城英力士低聚物公司(Ineos Oligomers,League City,TX)商购获得以及以商品名“TRILENE”乙烯丙烯(EP)或EPDM共聚物可从路易斯安那州巴吞鲁日狮子化学公司(LionCopolymer,Baton Rouge,LA)商购获得的那些。
该非极性增塑剂可具有小于-50℃的Tg，例如小于-55℃，例如小于-65℃，例如小于-70℃，或甚至例如小于-75℃。该增塑剂可具有小于80℃的DSC峰值熔点，例如小于60℃，例如小于40℃或甚至例如小于20℃。在一个实施例中，该增塑剂在20℃下为液体。
在一些示例性实施例中，诸如常用于聚(氯乙烯)的常规增塑剂基本上不存在。如本段中所用，术语“基本上不存在”是指不故意将这些化合物加入组合物中，并且如果存在，则构成总膜组合物的小于0.5重量％。具体地，诸如邻苯二甲酸酯、己二酸酯、苯三酸酯、聚酯以及如在例如US3,318,835、US4,409,345、WO02/31044Al中所公开的其它官能化增塑剂和PLASTICS添加剂499-504(Geoffrey Pritchard,ed.,Chapman&Hall1998(GeoffreyPritchard编辑，查普曼和霍尔出版社，1998年))基本上不存在。
增塑剂的量通常为至少约0.5％。在一些实施例中，增塑剂的量为至少约1.0％。在一些实施例中，增塑剂的量为至少约2.0％。在一些实施例中，增塑剂的量为至少约5.0％。在一些实施例中，增塑剂的量为至少约10.0％。在一些实施例中，增塑剂的量为至少约20.0％。
添加剂
在一些示例性实施例中，本公开的膜包含助剂。示例性助剂包括例如自由基交联助剂(促进剂或共引发剂)。此类助剂的例子包括多官能乙烯基单体和聚合物、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、多元醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、烯丙醇衍生物以及低分子量聚丁二烯。硫交联促进剂包括苯并噻唑基二硫化物、2-巯基苯并噻唑和四甲基四硫化秋兰姆。
在一些示例性实施例中，该膜还包含一种或多种紫外线吸收剂。紫外线吸收剂吸收光并可从而保护聚合物材料和/或太阳能电池。一些示例性紫外线吸收剂包括例如三嗪类、苯并三唑类、羟基二苯甲酮类、羟基苯基三嗪类、苯甲酸的酯、以及它们中两种或更多种的混合物。在一些示例性实施例中，本公开的膜包含0.01％的紫外线吸收剂。在一些示例性实施例中，本公开的膜包含0.1％的紫外线吸收剂。在一些示例性实施例中，本公开的膜包含0.5％的紫外线吸收剂。在一些示例性实施例中，本公开的膜包含1％的紫外线吸收剂。
包含紫外线吸收剂的膜具有“UV截止值”。如本文所用，术语“UV截止值”是指膜的波长透过性并且是指该膜将阻挡在指定波长阈值以下的基本上所有的UV光。在一些实施例中，本公开的膜具有分别为310nm、350nm和380nm的“UV截止值”。此类膜可例如分别包含少于0.5％的“TINUVIN622”HALS、“CHIMASSORB81”紫外线吸收剂或“TINUVIN460”紫外线吸收剂。
在一些示例性实施例中，该膜包含一种或多种受阻胺光稳定剂(“HALS”)。HALS为光稳定剂而非吸收剂，并且通过产生硝酰基自由基而清除自由基。在一些实施例中，包含HALS而非紫外线吸收剂可允许更多的光能进入太阳能电池中。一些示例性HALS包括例如环胺类、仲、叔、乙酰化、N-烃氧基取代的、羟基取代的N-烃氧基取代的或其它取代的环胺类，所述取代的环胺类进一步通过空间位阻的程度来表征，所述空间位阻一般因为取代脂族基团或邻近胺官能的碳原子上的基团所致。
在一些示例性实施例中，本公开的膜包含0.01％的HALS。在一些示例性实施例中，本公开的膜包含0.1％的HALS。在一些示例性实施例中，本公开的膜包含0.5％的HALS。在一些示例性实施例中，本公开的膜包含1％的HALS。
其它添加剂包括例如颜料，诸如炭黑和二氧化钛；无机填料，诸如滑石、热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅、硫酸钡和碳酸钙；交联剂；抗氧化剂；焦化抑制剂；阻燃剂；以及交联催化剂，诸如有机锡化合物，例如二月桂酸二正丁基锡。其它合适的催化剂包括例如钛化合物和金属醇盐，例如，异丙醇铝和异丙醇锆。
本公开的膜可以使用膜成形领域中已知的技术制造，包括在隔离衬片上涂布并固化以及挤出涂布。在一些实施例中，该膜可用作粘合剂并且可暴露于进一步的加工，例如加热和加压。在一些实施例中，将膜挤出。在一些示例性实施例中，本公开的膜以膜的形式递送。在一些示例性实施例中，本公开的膜包括标准无光泽表面。在一些示例性实施例中，将本公开的膜提供在隔离衬片上。
在一些实施例中，该膜包括多个层。在一个示例性实施方式中，本公开的膜包括三个或更多个层。在其中的一个示例性实施方式中，一种或多种交联剂、硅烷和/或聚烯烃在不同的层中。例如，一种或多种交联剂可基本上或完全在中心层中，并且聚烯烃和硅烷可在外层中。在一些实施例中，本公开的膜可用作柔性聚烯烃背板和/或前板。
本公开的膜可用于太阳能模块中。该太阳能模块可为本领域中已知的任何类型。在一些实施例中，本文所述的膜或组合物可用作太阳能模块的粘合剂。在此类用途中，该膜或组合物可称为“组装粘合剂”，因为它们用于将太阳能模块的至少两个元件组装并保持在一起。
在一些示例性实施例(例如其中将膜层合到太阳能电池上的那些)中，低凝胶含量可能是优选的，因为具有低凝胶含量的膜提供更好的粘附力和柔性，直至在较高温度下固化至较高凝胶含量。在一些示例性实施例中，如由ASTM D2765-11所测量，未固化膜的凝胶分率小于20％。在一些示例性实施例中，如由ASTM D2765-11所测量，未固化膜的凝胶分率小于10％。在一些示例性实施例中，如由ASTM D2765-11所测量，未固化膜的凝胶分率小于5％。在一些示例性实施例中，当根据ASTM D2765-11测量时，交联后的凝胶含量为至少40％。在一些示例性实施例中，当根据ASTM D2765-11测量时，交联后的凝胶含量为至少50％。在一些示例性实施例中，当根据ASTM D2765-11测量时，交联后的凝胶含量为至少60％。在一些示例性实施例中，当根据ASTM D2765-11测量时，交联后的凝胶含量为至少70％。
在400-1100nm的波长范围内本公开的膜具有至少90％的平均透过％。这允许将本公开的膜和组合物用作正面封壳膜。在一些实施例中，在暴露于85/85耐久性测试1000小时后在400-1100nm的波长范围内本公开的膜具有至少90％的平均透过％。在一些实施例中，该膜的纵向收缩率测量值小于不包含增塑剂的膜的纵向收缩率测量值。在一些实施例中，该膜在100℃下的储能模量测量值大于不包含增塑剂的膜在100℃下的储能模量测量值。在一些实施例中，该膜在150℃下的储能模量测量值大于不包含增塑剂的膜在150℃下的储能模量测量值。
本公开的封壳膜和材料相较于目前可用的封壳膜表现以下优点中的至少一些：使蠕变、收缩、变黄、腐蚀和分层的发生率降至最低，同时维持或改善透光率、膜可加工性和制造成本。进一步通过以下实例说明本公开的附加的优点和实施例，但是这些实例中所记载的具体材料及其量以及其它条件和细节均不应被解释为对本公开的不当限制。除非特别指出，否则在这些实例中，所有的百分比、比例和比值都以重量计。
实例
除非另外注明，在这些实例和说明书其余部分中的所有份数、百分比、比率等均按重量计，并且实例中使用的所有试剂均得自(或可得自)普通化学品供应商，诸如(例如)密苏里州圣路易斯西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,Saint Louis,Missouri)，或者可以通过常规方法合成。
在实例中使用以下这些缩写：
DSC＝差示扫描量热仪
pph＝每百份的份数
％T＝透过百分比
MW＝分子量
Mn＝数均分子量
材料表
●上文列出的熔融峰值公开可得或使用差示扫描量热仪(“Q2000”，由特拉华州纽卡斯尔TA仪器公司(TA Instruments,New Castle,Deleware)出售)测得。
比较例1-3(CE1-CE3)以及实例1A-3A和1B-3B
预混合表1中所列的成分。然后将混合物在40℃的环境中静置24小时。形成粒料。将这些粒料送入长度为762mm的31.75mm直径单螺杆挤出机(由新泽西州雪松林市Killion公司(Killion Cedar Grove,New Jersey)出售)。该单螺杆挤出机在最后一段中包括具有马多克混合器(Maddock mixer)的屏障型螺杆。挤出机温度控制单元分成三个机筒段加上出口接头。三个机筒段的温度分布为121℃、110℃和110℃，并且将出口接头维持在110℃。152mm宽的衣架型挤出模具(由德国杜伊斯堡布拉班德公司(Brabenderm,Duisburg,Germany)出售)连接于挤出机的出口。使用该模具将聚合物形成膜。在操作期间用测隙规测量模具间隙以确定该间隙在0.95mm与1mm之间。模具的温度为121℃。通过直径为305mm的11.6微米Ra表面粗糙度浇铸辊以1.4m/min的表面速度移动而取走膜的挤出物。模具出口相较于浇铸辊位于9:00位置，距离该辊12mm。通过移动浇铸辊将聚合物膜引至辊顶部。因此，聚合物膜在辊上的接触点高于模具出口。该膜在辊上的接触点距离模具出口60mm。辊的温度为21℃。膜跟随浇铸辊直至2:00位置，随后手动卷到纤维板芯材上。
比较例4A、4B、5(CE4A、CE4B、CE5)以及实例4、5和6
预混合表1中所列的成分。然后将混合物在40℃的环境中静置24小时。然后在90℃下在挤出机(型号EPL V5502，由布拉班德仪器公司(C.W.Brabender Instruments,Inc.)出售)中将该混合物加工5分钟并使用Carver Hydraulic压机(型号3925)压至18密耳的厚度。
以下为所用的层合程序。用异丙醇清洁6英寸×6英寸方形浮法玻璃的两面并干燥。该方形浮法玻璃具有锡侧(在UV光下具有模糊的蓝色辉光)和非锡侧。从如上所述形成的样品切割6平方英寸×18密耳厚的膜样品。将一片0.75英寸×6英寸的隔离衬片(得自三菱公司(Mitsubishi)的2密耳聚酯隔离衬片)置于玻璃与膜样品之间的一个边缘上以作为“起动”插片帮助抓紧。切割一片6英寸×6英寸的太阳能背板(可以商品名“3MSCOTCHSHIELD17”从明尼苏达州圣保罗3M公司(3M,St.Paul,MN)商购获得)并以光滑EVA面设置在膜样品上。然后在150℃下在由NPC集团(NPC Group)出售的光伏模块层合机LM-50X50-S中将该构造层合15分钟。
使实例4经受以下耐久性测试：将样品置于经预加热并且经预湿化的“CASCADESE-1000-6-6”环境室(可从密歇根州霍兰热测公司(Thermotron,Holland,MI)商购获得)中并在指定的小时数后取出。该测试可称为“85/85耐久性测试”。实例4的该测试的结果如下：最初的粘附力为120N/cm并且在250小时后为85N/cm(粘附力的标准偏差为20)。
将已经历上述85/85耐久性测试的实例4的18密耳厚的样品置于硼浮法玻璃的1英寸×1英寸片之间，并且然后在150℃下层合15分钟。然后将样品置于具有72W(315-400nm)的辐射通量并具有400W金属卤化物UV源的室(“SUNARAY400SM紫外防护型固化系统(SUNARAY400SM UV FLOOD CURING SYSTEM)”00000446，可从马萨诸塞州西斯普林菲尔德Uvitron国际公司(Uvitron International,West Springfield,MA)商购获得)中指定的时间。该测试可称为“UV耐久性测试”。实例4的该测试的结果如下：最初的透过率为91％并且在2000小时后的透过率为91％。
测量收缩率如下。用各自长度尺寸为3×6英寸的三条线标记18密耳厚的膜并在滑石床上将其置于150℃的烘箱中10分钟。移出样品并冷却，并且计算三条线的平均长度变化。计算变化％并以收缩％报告。
测量储能模量如下。使用动态机械分析仪(“Q800”，由特拉华州纽卡斯尔TA仪器公司(TA Instruments,New Castle,Deleware)出售)以拉伸模式在1Hz频率下以3℃/min从-90℃至200℃表征储能模量。样品尺寸为10mm×6mm×18密耳。
表2收缩率和储能模量
1＝收缩率为三次测量的平均值，具有1-2％的标准偏差N/A表示未测量
粘附力
将如上文所述的未老化的层合样品置于经预加热并且经预湿化的“CASCADE SE-1000-6-6”环境室(可从密歇根州霍兰热测公司(Thermotron,Holland,MI)商购获得)中并在120小时后取出。然后将样品切割成半英寸宽的条状物。然后根据ASTM D6862-04以每分钟6英寸的牵拉速率使用可从明尼苏达州伊顿普瑞里MTS系统公司(MTS SystemsCorporation,Eden Prarie,MN)商购获得的“MTS INSIGHT”(10kN延伸长度型号)进行90度剥离测试。进行重复测试并计算平均粘附力值。实例4的粘附力经测定为128N/cm。
透光率
将尺寸为1.8英寸×1.8英寸×18密耳的样品定位在两片2英寸×2英寸的硼浮法玻璃(锡侧面背离样品)之间并在150℃下在可从马萨诸塞州贝德福德斯拜公司(SpireCorporation,Bedford,MA)商购获得的“SPI-LAMINATOR350DCN299”层合机中层合15分钟。通过使用λ900分光光度计(由TDK-Lambda美洲公司(TDK-Lambda Americas Inc.)出售)测量介于400nm与1100nm之间的平均透过率来测定透光率。实例4的透光百分比经测定在层合后最初为91.1并且在上述85/85耐久性测试下暴露1000小时后为90.8(具有+/-0.1的标准偏差)。
如本文所用，术语“一个”、“一种”和“所述”可互换使用并且表示一个或多个；“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
本文提及的所有参考文献均以引用方式并入。
除非另外指明，否则在所有情况下，本公开和权利要求书中用来表达特征尺寸、量和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则前述说明书和所附权利要求书中提出的数值参数均为近似值，并且根据本领域中的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可不同。
除非本文内容以其它方式明确指出，否则如本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一种”、“一个”和“所述”涵盖具有多个指代物的实施例。如本公开和所附权利要求书中所用，术语“或”采用的含义一般包括“和/或”，除非该内容明确地表示其它含义。
公开了本公开的多种实施例和实施方式。所公开的实施例仅为举例说明而非限制目的而给出。上述实施方式和其它实施方式均在以下权利要求书的范围内。本领域中的技术人员将会知道，可通过除了所公开的那些实施例和实施方式之外的实施例和实施方式来实践本公开。本领域中的技术人员将会知道，可在不脱离本公开基本原理的前提下对上述实施例和实施方式的细节做出许多改变。应当理解，本公开并非旨在受本文中示出的示例性实施例和实例的不当限制，并且此类实例和实施例仅以举例的方式提供，本公开的范围仅旨在受如下示出的权利要求书的限制。另外，在不脱离本公开的实质和范围的前提下，对本公开的各种修改和更改对本领域技术人员将是显而易见的。因此，本申请的范围应当仅由以下权利要求书确定。
Claims (27)
1.一种能够用于光伏太阳能模块中的膜，包含：
聚烯烃；
硅烷；
一种或多种交联剂；和
增塑剂；
其中在400-1100nm的波长范围内，所述膜的平均透过％为至少90％，且
其中所述增塑剂包括C4-C10聚烯烃均聚物；且所述增塑剂具有Tg<-50℃；并且其中所述增塑剂为非极性的。
2.根据权利要求1所述的膜，其中所述增塑剂具有Tg<-70℃。
3.根据权利要求1所述的膜，其中所述增塑剂在20℃下为液体。
4.根据权利要求1所述的膜，其中所述聚烯烃为乙烯/α-烯烃共聚物。
5.根据权利要求4所述的膜，其中所述乙烯/α-烯烃共聚物的α-烯烃部分包含四个或更多个碳。
6.根据权利要求4所述的膜，其中所述乙烯/α-烯烃共聚物为低结晶乙烯/α-烯烃共聚物。
7.根据权利要求6所述的膜，其中所述低结晶乙烯/α-烯烃共聚物具有小于或等于50℃的DSC峰值熔点。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的膜，其中所述低结晶乙烯/α-烯烃共聚物为乙烯/α-丁烯共聚物。
9.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜具有大于70重量％的低结晶乙烯/α-烯烃共聚物。
10.根据权利要求1所述的膜，其中所述硅烷为不饱和烷氧基硅烷。
11.根据权利要求10所述的膜，其中所述不饱和烷氧基硅烷为丙烯酸烷氧基硅烷。
12.根据权利要求1所述的膜，其中所述一种或多种交联剂为热固化剂和光固化剂之一。
13.根据权利要求12所述的膜，其中所述热固化剂为过氧化物。
14.根据权利要求1所述的膜，还包含助剂。
15.根据权利要求1所述的膜，还包含附加的树脂。
16.根据权利要求15所述的膜，其中所述附加的树脂为附加的低结晶乙烯/α-烯烃共聚物。
17.根据权利要求15或16所述的膜，其中所述附加的树脂为乙烯/丁烯共聚物和乙烯/辛烯共聚物之一。
18.根据权利要求1所述的膜，还包含具有310nm的紫外线截止值的受阻胺光稳定剂。
19.根据权利要求1所述的膜，还包含具有选自由320、330、340、350、360、370和380nm组成的组的紫外线截止值的紫外线吸收剂。
20.根据权利要求1所述的膜，其中在暴露于85/85耐久性测试1000小时后在400-1100nm的波长范围内，所述膜的平均透过％为至少90％。
21.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜的纵向收缩率测量值小于不包含增塑剂的膜的纵向收缩率测量值。
22.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜在100℃下的储能模量测量值大于不包含所述增塑剂的膜在100℃下的储能模量测量值。
23.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜在150℃下的储能模量测量值大于不包含所述增塑剂的膜在150℃下的储能模量测量值。
24.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜的凝胶分率小于20％。
25.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜的凝胶分率小于5％。
26.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜包括多个层。
27.根据权利要求1所述的膜，所述膜在太阳能电池模块中。
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