JP2014529881A - 縁部保護バリアアセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2011年8月4日に出願された、米国仮特許出願番号第61/515073号、及び2012年3月1日に出願された、米国特許出願番号第61/605,525号に対する優先権を主張する。
本開示によるアセンブリは、例えば、光電池などの太陽光装置などの電気装置を含む。したがって、本開示は、光電池を含むアセンブリを提示する。好適な光電池としては、多様な材料で開発され、太陽エネルギーを電気に変換する、それぞれ固有の吸収スペクトルを有するものが挙げられる。光電池の製造に使用される材料及びこれらの太陽光吸収帯端波長の例としては、結晶性シリコン単接合(約400nm〜約1150nm)、非晶質シリコン単接合(約300nm〜約720nm)、リボンシリコン(約350nm〜約1150nm)、CIS(銅インジウムセレン化物)(約400nm〜約1300nm)、CIGS(銅インジウムガリウム二セレン化物)(約350nm〜約1100nm)、CdTe(約400nm〜約895nm)、GaAsマルチ接合(約350nm〜約1750nm)が挙げられる。これらの半導体材料の短い波長の左吸収帯端は、通常、300nm〜400nmの間である。特定の実施形態において、電気装置はCIGS電池である。いくつかの実施形態では、アセンブリが適用される太陽光装置(例えば、光電池)は、可撓性フィルム基材を備え、可撓性光起電装置を生じる。
不透明保護層は、可視光線(380〜750nm)がバリア積層物に届かないように遮蔽する、いずれかの層であり得る。本出願の目的のため、層は、これが可視光線(380〜750nm)の透過率を低減させる、特に380〜450nmの透過率を低減させ、よってこれがバリア積層物に到達しないようにする場合に不透明である。一般的に、層は、層の追加が、多層フィルムにおいて、380〜450nmのいずれかの波長において、最大20%の透過率を形成する際に不透明である。いくつかの実施形態において、不透明層は、380〜450nmのいずれかの波長において、2%の最大透過率を形成する。特定の実施形態において、不透明層は、380〜450nmのいずれかの波長において、0.2%の最大透過率を形成する。例としては、油性マーカー(例えば、Sharpieの商標で販売される油性マーカーなど)のインクなどの、インク層が挙げられる。追加的な例としては、不透明テープが挙げられる。不透明テープの特定の例としては、Asahi Glass Ltd.,Tokoyo Japanから市販される(例えば、ETFE(エチレンテトラフルオロエチレン)の、黒色ETFEの支持体を有し、これは3M Company St.Paul,MNから市販される3M 8172PCL接着剤と積層されている。いくつかの実施形態において、支持体は、3M Company St.Paul,MNから市販される、3M(商標)Tape Primer 94などの接着剤層と反対側のプライマーを含み得る。追加的な例としては、アルミニウムホイルから作製されるテープなどの金属テープが挙げられる。不透明保護層が不透明テープである場合、テープは多層フィルム内のいずれかの向きにあり得る。例えば、テープは、電気装置と反対側のバリアフィルムフィルム上にあり得る。テープはまた、電気装置の反対側、又は電気装置と同じ側のいずれかの、耐候性シート上にあり得る。このような実施形態において、テープが電気装置と同じ側にある場合、不透明テープは、耐候性シートによって被覆され、不透明テープに対してより高い度合いの保護をもたらす。
多層フィルムは一般的に、バリア積層物、及び耐候性シート、及びいくつかの実施形態においては基材を含む。バリアフィルムを形成する多層フィルムは、可視光線、及び紫外線に対して一般的に透過性である。本明細書で使用するとき、用語「可視光及び赤外線に対して透過性」は、垂直軸に沿って測定した際にスペクトルの可視光及び赤外線部分の範囲の平均透過率が少なくとも75%(一部の実施形態では少なくとも約80、85、90、92、95、97又は98%)であることを意味することができる。一部の実施形態では、可視光及び赤外線透過性アセンブリは、400nm〜1400nmの範囲の平均透過率が少なくとも約75%(一部の実施形態では少なくとも約80、85、90、92、95、97又は98%)である。可視光及び赤外線透過性アセンブリは、例えば、光電池による、可視光及び赤外線の吸収に関して干渉しないものである。一部の実施形態では、可視光及び赤外線透過性アセンブリは、光電池に有用である光の波長の範囲の平均透過率が少なくとも約75%(一部の実施形態では少なくとも約80、85、90、92、95、97又は98%)である。
本開示によるアセンブリは基材を含む。一般的に基材はポリマーフィルムである。本出願の関連において、用語「ポリマー」は、有機ホモポリマー及びコポリマー、並びに例えば、共押出し又はエステル交換を含む反応により混和性ブレンド中で形成される場合があるポリマー又はコポリマーを含むように理解される。用語「ポリマー」及び「コポリマー」は、ランダム及びブロックコポリマーの両方を含む。
多層フィルムは、バリア積層物を含む。バリア積層物は、様々な構成から選択され得る。用語「バリアフィルム」は、酸素又は水の少なくとも1つに対してバリアをもたらすフィルムを指す。バリア積層物は、用途により要求される特定のレベルで酸素及び水透過率を有するように選択される。一部の実施形態では、バリア積層物は、38℃及び相対湿度100%で約0.005g/m2/日未満、一部の実施形態では38℃及び相対湿度100%で約0.0005g/m2/日未満、一部の実施形態では38℃及び相対湿度100%で約0.00005g/m2/日未満の水蒸気透過率(WVTR)を有する。一部の実施形態では、可撓性バリア積層物は、50℃及び相対湿度100%で約0.05、0.005、0.0005又は0.00005g/m2日未満、又は更に85℃及び相対湿度100%でも約0.005、0.0005、0.00005g/m2/日未満のWVTRを有する。一部の実施形態では、バリア積層物は、23℃及び90%相対湿度で約0.005g/m2/日未満、一部の実施形態では23℃及び相対湿度90%で約0.0005g/m2/日未満、一部の実施形態では23℃及び相対湿度90%で約0.00005g/m2/日未満の酸素透過率を有する。
本開示によるアセンブリは、単層又は多層であり得る、耐候性シートを含む。耐候性シートは、概して、可撓性であり、並びに、可視光及び赤外線に対して透過性であり、並びに、有機膜形成ポリマーを含む。耐候性シートを形成できる有用な材料としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリイミド、ポリオレフィン、フルオロポリマー及びこれらの組み合わせが挙げられる。
感圧接着剤(「PSA」)は、耐候性シートとバリア積層物との間にあってよい。PSAは、(1)侵襲性及び永続性のある粘着力、(2)指圧以下の圧力による接着力、(3)被着体を保持する充分な能力、及び(4)被着体からきれいに取り外すのに充分な結合力を含む特性を有することが、当業者には周知である。PSAとして良好に機能することが分かっている材料は、必要な粘弾性特性を示し、粘着、剥離接着、及び剪断保持力の所望のバランスをもたらすように設計並びに処方されたポリマーである。
場合により、本開示によるアセンブリは、乾燥剤を含有することができる。一部の実施形態では、本開示によるアセンブリは、乾燥剤を本質的に含まない。「乾燥剤を本質的に含まない」は、乾燥剤が存在し得るものの、光起電モジュールを効果的に乾燥させるには不十分な量であり得ることを意味する。乾燥剤を本質的に含まないアセンブリとしては、乾燥剤がアセンブリに全く組み込まれていないものが挙げられる。
3M Company,St.Paul,MNから入手可能な、「UBF 5S」バリアフィルムのシート(3”×5”[8cm×13cm])はPET基材、及びバリア積層物を含み、アクリルポリマー層、及び酸化層を含むバリア積層物、透明保護層及び耐候性トップシートを含む多層フィルム積層体を調製するために使用された。「UBF 5S」バリアフィルム積層体のバリアコートした側面は、黒色「SHARPIE」ブランド油性マーカー(Sanford Corp.,Oakbrook,ILから市販されている)で着色され、よって「UBF 5S」バリアフィルム積層体は、本質的に不透明である(本明細書において記載される)。1つのライナーを取り除かれた、アクリル感圧接着剤の断片(3M Company,St.Paul,MNから、商標名「Optically Clear Adhesive 8172PCL」で市販される)が、「SHAEPIE」ブランドマーカーインク層に手で積層された。接着剤剥離ライナーはその後取り除かれ、St.Gobain,Courbevoie,Franceから市販される50μm(2mil)エチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)フィルムの、34cm(13.5in)スリとロールのC処理側面に積層された。生じる多層フィルム積層体は、本質的に不透明なインク層を含み、剥離接着サンプルが切断及び剥離されるように、作製された。生じるアセンブリは、バリアアセンブリの縁部を模することを意図された。
実施例1は、「SHAEPIE」ブランドマーカーインクが適用されたことを除き、同一の方法で行われた。
実施例1、及び比較例1の最終的な多層アセンブリは、キセノンアーク灯風化装置に暴露され、昼光フィルターがASTM G155により動作した。試料は、290nm〜800nmの範囲における、公称1187mJ/m2の合計照射量に暴露された。光暴露の後、アセンブリは、1.3cm(0.5in)×13cm(5in)ストリップに切断される。およそ1.3cm(0.5in)のETFEは、「UBF 5S」バリアフィルム積層体から除去され、剥離試験のためのタブを生じた。180°剥離試験は、IMASS,Inc.,Accord,MAから市販される、「IMASS SLIP PEELSP−2000」試験機を使用して実行された。ASTM D3330方法Aの後に以下の修正が行われた。1.3cm(0.5in)×13cm(5in)ストリップが、(3M Company St.Paul,MNから入手される38.1mm(1.5in)幅の「3M Removable Repositionable Tape 655 Clear」)ダブルスティックテープにより、ETFEタブを有する側面を上にして、手で圧力を加えて、IMASS試験プラットフォームに接着された。1.3cm(0.5in)ETFEタブは、剥離角度が180°となるように、剥離試験機内に配置された。剥離接着は180°の角度で、31cm(12in)/分で測定され、接着値は20秒平均で、0.1秒の遅延を使用して収集された。合計4つのサンプルが測定され、4つのサンプルの平均が記録された。
3M Company,St.Paul,MNから市販される「UBF 9L」バリアフィルム積層体のサンプルは、1.3cm(0.5in)×13cm(5in)ストリップであった。およそ1.3cm(0.5in)の耐候性トップシートは、「UBF 9L」バリアフィルム積層体から取り除かれ、剥離試験のためのタブが形成される。180°剥離試験は、IMASS,Inc.,Accord,MAから市販される、「IMASS SLIP PEELSP−2000」試験機を使用して実行された。ASTM D3330方法Aの後に以下の修正が行われた。1.3cm(0.5in)×13cm(5in)ストリップは、3M Company St.Paul,MNから入手可能な、38mm(1.5in)幅の「3M Removable Repositionable Tape 655 Clear」ダブルスティックテープにより、耐候性シートタブを有する面を上にして、手による圧力を使用して、IMASS試験プラットフォームに接着された。1.3cm(0.5in)耐候性シートタブは、剥離角度が180°となるように、剥離試験機内に配置された。剥離接着は180°の角度で、31cm(12in)/分で測定され、接着値は20秒平均で、0.1秒の遅延を使用して収集された。20秒剥離平均が、lbs/inで記録される。合計4つのサンプルが、平均化され、表1に記録された。
「UBF 9L」バリアフィルム積層体のサンプルは、7.6cm(3in)×13cm(5in)の断片に切断された。3M Company,St.Paul,MNから市販される、「3M PAINT REPLACEMENT TAPE(APPLIQUE)5004」の断片が、「UBF 9L」バリアフィルム積層体の耐候性トップシートに接着された。アップリケフィルム上の保護ライナーは、取り除かれ、よって感圧接着剤を露出し、手の圧力で、「UBF 9L」バリアフィルム積層体に接着された。この物品は、「UBF 9L」バリアフィルム積層体の光遮蔽縁部を模することを意図される。このサンプルは、比較例1と同じ方法により、1.3cm(0.5in)×13cm(5in)ストリップに切断され、剥離接着が測定された。合計4つのサンプルは、測定され、組み合わせた4つのサンプルの平均が表1に報告される。
実施例2に記載されるアセンブリの別の同一のサンプルが、キセノンアーク灯風化装置に暴露され、昼光フィルターは、ASTM G155に従って動作した。試料は、290nm〜800nmの範囲における、公称1187mJ/m2の合計照射量に暴露された。光暴露後、サンプルは1.3cm(0.5in)×13cm(5in)ストリップに切断され、光暴露以前と同様の方法で剥離接着を測定された。合計4つのサンプルは、測定され、4つのサンプルの平均が表1に報告される。
Claims (31)
- アセンブリであって、
電気装置と、
多層フィルムであって、前記多層フィルムは、
前記電気装置に隣接するバリア積層物、及び
前記電気装置の反対側の、前記バリア積層物に隣接する耐候性シートを含む、多層フィルムと、
前記電気装置と反対側の、前記バリア積層物に隣接する不透明保護層と、を含むアセンブリ。 - 前記バリア積層物は、ポリマー層、及び無機バリア層を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記無機バリア層が、酸化物層である、請求項2に記載のアセンブリ。
- 前記多層フィルムは、透明及び可撓性である、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記不透明保護層は、前記電気装置と反対側の前記バリア積層物上にある、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記不透明保護層が、前記バリア積層物と反対側の前記耐候性シート上にある、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記不透明保護層が、前記バリア積層物に隣接する前記耐候性シート上にある、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記不透明保護層が、前記アセンブリの外辺部を被覆する、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記保護層は、インク層である、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記電気装置は、カプセル化材料層を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記電気装置は、縁部封止材料を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記電気装置は、バックシートを含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記多層フィルムは、前記電気装置と前記バリア積層物との間に基材を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記電気装置は、カプセル化材料層を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記縁部封止材料が、ブチルゴムを含む、請求項10に記載のアセンブリ。
- 前記基材が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、又はポリイミドのうちの少なくとも1つを含む、請求項13に記載のアセンブリ。
- 前記耐候性シートが、フルオロポリマーを含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記フルオロポリマーが、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンコポリマー、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンフッ化ビニリデンコポリマー、又はポリフッ化ビニリデンの少なくとも1つを含む、請求項17に記載のアセンブリ。
- 前記耐候性シートと前記バリア積層物との間に、感圧接着剤層を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記感圧接着剤は、アクリレート、シリコーン、ポリイソブチレン、尿素、又はこれらの混合物である、請求項19に記載のアセンブリ。
- 前記感圧接着剤は、UV安定剤、ヒンダードアミン光安定剤、抗酸化剤、又は熱安定剤の少なくとも1つを含む、請求項19に記載のアセンブリ。
- 前記バリア積層物の酸化物層は、前記バリア積層物のポリマー層とシロキサン結合を共有する、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記電気装置は、光電池である、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記光電池が、CIGS電池である、請求項23に記載のアセンブリ。
- 前記基材は、熱安定性である、請求項13に記載のアセンブリ。
- 前記バリア積層物は、50℃及び100%相対湿度において、0.005cc/m2/日未満の水蒸気透過率を有する、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記バリア積層物は、23℃及び90%相対湿度において、0.005cc/m2/日未満の酸素透過率を有する、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記バリア積層物は、少なくとも2つの酸化物層を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記バリア積層物は、少なくとも2つのポリマー層を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記電気装置は、屋根部を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記不透明保護層は、前記耐候性シート及び前記バリア積層物と接触している、請求項7に記載のアセンブリ。
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