TW201033276A - Moulding compositions for the production of solar-cell modules - Google Patents

Description

201033276 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關模塑組成物，有關模塑組成物用於製造太 陽能電池模組之用途，且亦有關對應之太陽能電池模組。 【先前技術】 太陽能電池或光電伏打電池係爲將光（尤其是陽光） 中之輻射能直接轉換成電能之電模組。此種轉換之物理基 礎係爲光電伏打效應，此效應係爲內光電效應之一種具體 實例。 圖3係爲顯示太陽能電池模組之基本結構的剖面圖。 圖3中之501表示光電伏打元件，5〇2表示固定構件， 503表示面板’且504表示後壁面。來自陽光之輻射藉由 通過面板5〇3及固定構件502而衝擊光電伏打元件501之 光敏性表面，轉化成電能。輸出端（未示出）用以輸出所 ® 產生之電。 光電伏打元件無法承受極端室外條件，因其易腐蝕且 極脆弱。因此必需藉適當之材料加以覆蓋或保護。大部分 情況下，此係藉由使用適當之固定構件將光電伏打元件插 入且層合於透明耐候性面板（例如玻璃面板）及具有優異 防潮性及高電阻的後壁面之間而達成。 經常用作太陽能電池之固定構件的材料有聚乙烯縮丁 醛及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA )。尤其，可交聯 E V A組成物在此展現優異之性質’實例有良好之耐熱性 201033276 、高耐候性、高透明性及良好之成本效率。 太陽能電池模組需具有高安定性，因其係長期使用於 戶外。是故，固定構件必需特別具有優異之耐候性及高耐 熱性。然而，當模組長期（例如十年期間）於室外使用時 ，經常觀察到一種現象’固定構件之光誘發及/或熱誘發 降解，造成固定構件之黃變及/或自光電伏打元件剝離。 固定構件之黃變造成入射光可利用比例之降低，及隨後電 力位準之降低。其次，自光電伏打元件剝離會使濕氣滲入 _ ，此種情況可造成光電伏打元件本身或太陽能電池模組中 金屬零件之腐蝕，同樣亦降低自太陽能電池模組所得之電 力。 雖然通常使用之EVA本身爲良好固定構件，但其因 水解及/或熱解而逐漸降解。隨著時間之推移，因熱或濕 氣之作用而釋出乙酸。此情況導致固定構件之黃變、機械 強度降低及固定構件之黏著性降低。此外，所釋出之乙酸

作爲觸媒，進一步加速降解。產生之另一項問題是乙酸腐 Q 蝕光電伏打元件及/或太陽能電池模組中之其他金屬零件 〇 爲解決該等問題，歐洲專利申請案EP 1 065 7 3 1 A2 提議使用太陽能電池模組，此模組包含光電伏打元件及聚 合物固定構件，其中聚合物固定構件意以包含乙烯-丙烯 酸酯-丙烯酸三聚物 '乙烯-丙烯酸酯-順丁烯二酸酐三聚 物、乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯三聚物、乙烯-丙烯酸 酯-甲基丙烯酸三聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸 -6- 201033276 三聚物及/或乙烯-甲基丙烯酸酯-順丁烯二酸酐三聚物。 然而，此類太陽能電池模組具有受限之耐候性及亦受限之 效率。 先前技術亦揭示藉由使用適當之uv吸收劑’改善丙 烯酸模塑組成物之耐候性。 例如，DE 103 11 641 A1描述鞣製助劑’其包含聚甲 基丙烯酸甲酯模塑物，此模塑物包含〇·〇05重量％至0·1 φ 重量％之式（I) UV安定劑

其中R1及R2部分係獨立地爲具有1至20個碳原子之烷 基或環烷基部分。 然而，該公開案完全未揭露有關模塑組成物於太陽能 電池模組之製造的用途。 DE 38 38 480 Α1揭示甲基丙烯酸甲酯聚合物及甲基 丙烯酸甲酯共聚物，兩者皆包含 a)作爲安定劑之草醯苯胺或2，2,6,6-四甲基哌啶化合 物，用以保護防止光所造成之損害，及 b )阻燃性有機磷化合物。 然而，該公開案完全未揭露有關該組成物於太陽能電 池模組之製造的用途。 JP 2005-298748 A提供由甲基丙烯酸樹脂構成之模塑 物，此等模塑物較佳係包含100重量份數甲基丙烯酸樹脂 201033276 、包含60至100重量％之甲基丙烯酸甲酯單元及〇至4〇 重量％之其他可共聚乙烯基單體單元，及〇〇〇5_〇.15重量 %之2-(2-經基-4-正-辛氧基苯基）_4,6_雙（2,4_二甲基 苯基）-1，3,5-二哄及/或2_羥基_4_辛氧基二苯甲酮。期 望模塑物對UV輻射具有明顯障壁，且於厚度爲〇.5至5 mm範圍內之模塑物上測量時，在34〇 nm具有最高20% 之透明性且於3 8 0 nm最低7 0 %之透明性。 該等模塑物尤其欲使用作爲照明系統之罩蓋。然而， 該公開案完全未揭露有關該模塑組成物於太陽能電池模組 之製造的用途。 【發明內容】 因此’本發明目的係提供減輕太陽能電池在長期戶外 使用（尤其是於高溫且/或高濕下）期間的電力降低之可 能性。本發明特別針對此目的提供一種固定構件，該固定 構件可使用於太陽能電池模組，展現優異之耐候性、最大 耐熱性及最大之光穿透性，以及最低之吸水性。其他所需 特色有促進腐蝕之物質（尤其是酸）的最低釋出量，及對 太陽能電池模組之各種基材元件的最大黏著性。 提供具有本專利申請專利範圍第i項之所有性質的模 塑組成物達成該等目的，亦達成雖未特別提及但由導論所 討論之情況即顯而易見的其他目的。再次參考申請專利範 圍第1項之依附項特別描述模塑組成物之特佳具體實施態 樣。亦針對使用模塑組成物製造太陽能電池模組之用途且 -8- 201033276 亦針對對應之太陽能電池模組提供保護。 提供一種模塑組成物，其包含 a) 至少一種聚（甲基）丙烯酸烷酯及 b) 至少一種式（I )化合物

其中R1及R2部分係獨立地爲具有1至20個碳原子之烷 基或環烷基部分， 其中該模塑組成物進一步包含 c )至少一種紅外線吸收劑， 其中該模塑組成物之透光度 •於500 nm係小於89%， •於1 0 0 0 n m係小於8 0 %， •於1 1 50 nm係小於70%及 •於1 6 0 0 nm係小於7 7 %，每一情況各在2 5 t於3 mm 試片上藉由紅外線光譜測量係爲一種減輕太陽能電池在長 期戶外使用期間（尤其於高溫及/或高濕下）之任何電力 降低的成功但非輕易可預見之方法。尤其，提供一種固定 構件，該固定構件可使用於太陽能電池模組，展現優異之 耐候性、極高耐熱性及極高之光穿透性，以及極低之吸水 性。此外，即使長期使用於戶外亦不釋出促進腐蝕之物質 ，同時所達之對太陽能電池模組之各種基板元件的黏著性 極佳。 此情況下存在之模塑組成物使得可見光波長範圍中” -9 - 201033276 可用之"光得到有效之利用。同時，有效地吸收無法用以 發電之其他波長範圍，尤其是UV區。該吸收增加太陽能 電池模組之耐候性。該吸收更抑制將集光器加熱之缺點， 不需因此使用冷卻元件，增長太陽能電池模組之使用壽命 ，並增加其總輸出及其效率。 本發明方法尤其產生下列優點： 提供可得到具有優異之耐候性、耐熱性及防潮性的太 陽能電池模組之途徑。因爲改善固定構件之黏著性，故不 產生剝離，即使模組長期暴露於戶外條件下亦然。更改善 耐候性，因爲該保護性材料於高溫及高濕下不會分解釋出 酸。因爲光電伏打元件不具有因酸所致之腐蝕，故太陽能 電池長期保持耐久之穩定電力。 所使用之固定構件另包含耐候性、耐熱性及防潮性優 異且具有優異之光穿透性的材料，因而可製造極佳之太陽 能電池模組。 【實施方式】 發明之詳細說明 本發明模塑組成物包含至少一種聚（甲基）丙烯酸烷 酯，其可單獨或與複數種不同聚（甲基）丙烯酸烷酯混合 使用。聚（甲基）丙烯酸烷酯亦可採用共聚物形式。 針對本發明之目的，特佳者係（甲基）丙烯酸c i -c18-烷酯，較佳爲（甲基）丙烯酸Cl-ClQ_烷酯，尤其是 (甲基）丙烯酸Ci-Cc烷酯的均聚物及共聚物，若適當， -10- 201033276 則此等者可亦包含相異之單體單元。 術語（甲基）丙烯酸酯在此不僅表示甲基丙烯酸醋， 例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等，而亦表示丙嫌 酸酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等，以及由此兩單體 組成之混合物。 已證明特別成功地係使用含有70重量％至99重量％ ，尤其是7〇%至90重量％ (甲基）丙烯酸CrCM-烷酯 φ 之共聚物。較佳甲基丙烯酸Ci-CM -烷酯包含甲基丙稀酸 甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異 丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙嫌 酸第三丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯' 甲基丙 烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸異辛酯及甲基丙 烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯以及甲 基丙烯酸環烷酯，例如甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸異 莰酯或甲基丙烯酸乙基環己酯。較佳丙烯酸Ci-Cu-烷基 Φ 酯包含丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異 丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸第三丁酯、 丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙 烯酸異辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯及丙烯酸乙基己酯 以及丙烯酸環烷酯，例如丙烯酸環己酯、丙烯酸異莰酯或 丙烯酸乙基環己酯。 極佳共聚物包含80重量％至99重量％之甲基丙烯酸 甲酯（MMA )單元及1重量％至20重量％，較佳1重量 %至5重量％之丙烯酸Cl_Cl〇_烷酯單元，尤其丙烯酸甲 -11 - 201033276 酯單元、丙烯酸乙酯單元及/或丙烯酸丁酯單元。就此言 之，已證明特別成功地係使用可得自 R6hm GmbH之 PLEXIGLAS® 7N聚甲基丙烯酸甲醋。 聚（甲基）丙烯酸烷酯可藉由本身已知之聚合方法製 得，此處特佳係自由基聚合方法，尤其本體聚合、溶液聚 合、懸浮聚合及乳化聚合方法。特別適於此等目的之起始 劑特別包含偶氮基化合物，諸如2，2 ’ -偶氮基雙（異丁腈 )或2,2'-偶氮基雙（2,4-二甲基戊腈）；氧化還原系統， _ 例如三級胺與過氧化物或亞硫酸氫鈉及鉀、鈉或銨之過硫 酸鹽，或較佳過氧化物之組合（其中關連參見H_ Rauch-Puntigam, Th. Volker, "Acryl- und Methacrylverbindungen" [Acrylic and methacrylic compounds], Springer, Heidelberg, 1 967，或 Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, V o 1. 1, pages 3 86ff，J· Wiley，New York，1 9 78 )。特別適當之過氧化物 聚合起始劑的實例有過氧化二月桂醢、過辛酸第三丁酯、 © 過異壬酸第三丁酯、過氧二碳酸二環己酯、過氧化物二苯 甲醯及2,2-雙（第三丁基過氧）丁烷。亦可且較佳係使用 各種具有不同半衰壽命之聚合起始劑的混合物且亦於各種 聚合溫度下進行聚合反應，實例有過氧化二月桂醯及2,2-雙（第三丁基過氧）丁烷，以保持自由基於聚合反應期間 的固定流動。聚合起始劑之用量以單體混合物計通常爲 〇_〇1重量％至2重量％。 聚合物反應可連續或分批地進行。在聚合反應之後’ -12- 201033276 藉習用單離及分離步驟（例如過濾、凝結及噴霧乾燥）得 到聚合物。 聚合物或共聚物之鏈長可藉著於分子量調節劑存在下 聚合該混合物或單體混合物而加以調整，該分子量調節劑 之特定實例有已知用於此目的之硫醇，例如正丁基硫醇、 正十二烷基硫醇、2-巯基乙醇或硫代羥乙酸2-乙基己酯、 異戊四醇四硫代羥乙酸酯；分子量調節劑之用量以單體或 單體混合物計通常爲0.05重量％至5重量％，較佳0.1 至2重量％且特佳爲0.2重量％至1重量％ (參考例如H. Rauch-Puntigam, Th. Volker, " Acry 1 - und

Methacrylverbindungen" [Acrylic and methacrylic compounds], Springer, Heidelberg, 19 6 7; Houben-Weyl, Methoden der organi schen Chemie [Methods of organic chemistry], Vol. XIV/1，第 66 頁，Georg Thieme， Heidelberg, 19 6 1,或 Kirk-Othmer, Encyclopedia of _ Chemical Technology, Vol. 1，第 296 頁以下各頁，J. Wiley, New York, 1 97 8 )。正十二院基硫醇作爲分子量調 節劑特別理想。 就本發明之目的而言，模塑組成物包含至少一種式（ I )化合物

其中R1及R2部分係獨立地爲具有1至20個碳原子之烷 基或環烷基部分’特佳係具有1至8個碳原子。脂族部分 201033276 較佳係爲直鏈或分支鏈，且可具有取代基，實例爲鹵原子 〇 較佳烷基有甲基、乙基、丙基、異丙基、1-丁基、 2-丁基、2-甲基丙基、第三丁基、戊基、2-甲基丁基、 1,1-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、1,1,3,3-四甲基丁基 、壬基、1-癸基、2 -癸基、Η—•垸基、十二院基、十五院 基及二十烷基。 較佳環烷基中特別有環丙基、環丁基、環戊基、環己 基、環庚基及環辛基，其可隨意經由分支鏈或未分支烷基 取代。 特佳係使用式（II)化合物

c2h5 h5c2o ο 此化合物可購自Clariant商標®Sanduvor VSU及購自 Ciba Geigy 商標®!^!!；^}!! 312。 本發明模塑組成物之特點係其透光度 • 在500 nm係小於89%，尤其是在80%至小於89% 之範圍中， • 在1 000 urn係小於80%，尤其是在75%至小於80 %之範圍中， • 於1 150 nm係小於70%，尤其是在55%至小於70 %之範圍中，且 • 於1 600 nm係小於77%，每一情況各於25°C在厚度 -14- 201033276 3 mm試片上藉紅外線光譜測量。 此處之紅外線光譜可依本身已知之方式進行。然而， 特佳係爲一種程序，其中借助得自 Perkin Elmer之 Lambda 19測量透射光譜。 爲了達到透明性質，本發明模塑組成物包含至少一種 紅外線吸收劑。就本發明之目的而言，"紅外線吸收劑"係 爲用於在紅外線區（即在780 nm至1 mm範圍中）中吸 φ 光之物質。 有利於此目的之紅外線吸收劑係爲在500 nm、1 000 nm、1 1 50 nm及/或1 600 nm吸光者。此等可單獨使用或 二或更多種化合物混合使用，若適當，則於各種波長具有 不同程度之光吸收。 特佳係爲紅外線吸收劑，其吸收5 0 Ο n m、1 0 0 0 n m、 1150 nm 及 1 600 nm 之光。 紅外線吸收劑極有利於本發明之目的，以一種方式吸 ® 收光，使得模塑組成物於5 00 nm之透明性相對於模塑組 成物於1 150 nm之透明性的比例係於8 8:65至69範圍中 ’每一情況各於25 t在厚度3 mm之試片上藉紅外線光譜 學測量。 就本發明之目的而言，已證明極有利的是使用聚（甲 基）丙烯酸烷酯，其在250 nm至1500 nm範圍中之透明 性（每一情況各於2 5 °C在厚度3 m m試片上藉紅外線光譜 測量）與以下所示參考光譜（”聚（甲基）丙烯酸烷酯標 準物"）中在各個波長中之透明性相差最多5 %，尤其是 -15- 201033276 最多2.5%，特別是最多1% (各基於參考物之透明性） 〇 就本發明之目的而言，已證明使用聚（甲基）丙烯酸 烷酯組合物特別成功，其在250 nm至1 500 nm範圍中之 透明性（每一情況各於25 °C在厚度3 mm試片上藉紅外線 光譜測量）與以下所示參考光譜（"聚（甲基）丙烯酸烷 酯+紅外線吸收劑標準物”）中在各個波長中之透明性相差 最多5% ’尤其是最多2.5% ’特別是最多(各基於參 _ 考物之透明性）。

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波長 [nm] "聚(甲基)丙烯酸烷酯+紅外線 吸收劑標準物"透明性 [%】 "聚(甲基)丙烯酸烷 酯標準物"透明性 [%] 250 0.04 0.04 255 0.27 0.34 260 2.19 2.74 265 6.51 7.91 270 13.73 16.66 275 22.92 27.28 280 32.11 37.61 285 39.39 46.11 290 47.05 54.50 295 52.96 61.26 300 60.08 67.56 305 64.74 73.33 310 69.82 78.12 315 72.35 80.87 320 74.99 82.74 325 76.32 84.58 330 77.97 86.00 335 78.90 86.82 340 80.09 87.36 345 80.33 88.47 350 80.91 88.85 -17- 201033276

355 81.30 89.70 360 81.58 90.24 365 82.67 90.06 370 82.32 91.03 375 82.75 91.02 380 83.58 91.13 385 83.66 91.62 390 83.99 91.80 395 83.92 91.45 400 84.48 91.74 405 84.87 91.71 410 84.97 91.69 415 85.05 91.59 420 85.35 91.67 425 85.22 91.87 430 85.66 91.86 435 85.94 91.80 440 86.13 92.08 445 86.10 91.87 450 86.52 92.16 455 86.70 92.01 460 86.73 92.08 465 87.16 92.04 470 87.28 92.22 475 87.28 92.02 480 87.73 92.10 485 87.70 91.81 490 87.99 91.90 495 88.07 92.13 500 88.15 92.07 -18- 201033276

505 88.36 92.23 510 88.52 92.03 515 88.72 92.22 520 88.69 92.17 525 89.07 92.32 530 89.04 92.21 535 89.36 92.33 540 89.38 92.07 545 89.68 92.24 550 89.64 92.25 555 89.63 92.03 560 89.70 91.97 565 89.83 92.31 570 89.60 92.42 575 89.89 92.47 580 90.02 92.41 585 89.84 92.40 590 89.81 92.44 595 89.82 92.27 600 89.77 92.23 605 89.62 92.15 610 89.42 92.41 615 89.36 92.47 620 89.11 92.27 625 88.66 92.18 630 88.46 92.50 635 88.19 92.16 640 88.13 92.37 645 87.76 92.36 " 650 87.42 92.34 -19- 201033276 655 87.20 92.42 660 86.95 92.41 665 86.80 92.41 670 86.71 92.35 675 86.56 92.32 680 86.48 92.52 685 86.34 92.53 690 86.37 92.31 695 86.06 92.63 700 86.27 92.11 705 86.13 92.30 710 86.01 92.13 715 85.54 92.26 720 85.74 92.25 725 85.63 92.31 730 85.52 92.20 735 85.33 92.29 740 85.16 92.39 745 85.30 92.63 750 84.83 92.37 755 84.90 92.34 760 84.51 92.02 765 84.44 92.50 770 83.99 92.52 775 84.06 92.69 780 84.23 93.15 785 83.87 91.87 790 83.69 92.31 795 83.44 92.49 800 85.09 91.91 -20- 201033276

805 84.38 91.56 810 83.66 91.21 815 83.11 92.92 820 82.56 94.63 825 83.04 92.67 830 83.51 90.72 835 83.48 91.09 840 83.44 91.46 845 83.25 91.75 850 83.05 92.04 855 82.87 92.46 860 82.69 92.88 865 82.15 92.34 870 81.60 91.80 875 81.22 91.54 880 80.83 91.28 885 80.62 91.06 890 80.41 90.83 895 80.13 90.82 900 79.84 90.80 905 79.82 90.99 910 79.79 91.19 915 80.00 91.45 920 80.21 91.72 925 80.27 92.00 930 80.33 92.28 935 80.30 92.37 940 80.27 92.47 •945 80.20 92.43 950 80.12 92.38 -21 - 201033276 955 80.02 92.36 960 79.92 92.34 965 79.73 92.20 970 79.54 92.06 975 79.30 91.95 980 79.07 91.83 985 78.81 91.64 990 78.56 91.45 995 78.39 91.34 1000 78.21 91.24 1005 78.11 91.22 1010 78.01 91.20 1015 78.02 91.24 1020 78.03 91.28 1025 78.03 91.30 1030 78.02 91.32 1035 78.04 91.45 1040 78.05 91.59 1045 78.10 91.69 1050 78.16 91.80 1055 78.22 91.93 1060 78.29 92.07 1065 78.31 92.12 1070 78.32 92.18 1075 78.34 92.21 1080 78.36 92.25 1085 78.27 92.18 1090 78.17 92.12 1095 77.98 91.89 1100 77.79 91.66 -22- 201033276

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1705 19.93 21.51 1710 20.20 21.86 1715 20.83 22.41 1720 21.45 22.96 1725 22.92 24.61 1730 24.39 26.26 1735 26.95 28.89 1740 29.51 31.52 1745 32.61 34.83 1750 35.71 38.14 1755 38.41 40.99 1760 41.11 43.84 1765 42.49 45.31 1770 43.86 46.78 1775 44.21 47.16 1780 44.56 47.55 1785 45.69 48.63 1790 46.82 49.70 1795 49.08 52.13 1800 51.34 54.56 1805 53.45 56.73 1810 55.57 58.89 1815 56.82 60.13 1820 58.06 61.37 1825 58.37 61.90 1830 58.69 62.44 1835 58.39 61.95 1840 58.09 61.46 1845 57.49 60.73 1850 56.89 60.00 -27- 201033276 1855 56.74 59.88 1860 56.58 59.75 1865 57.03 60.10 1870 57.49 60.45 1875 57.66 60.14 1880 57.83 59.83 1885 57.18 58.51 1890 56.53 57.19 1895 55.41 55.28 1900 54.29 53.36 1905 54.05 52.89 1910 53.81 52.42 1915 54.72 54.08 1920 55.62 55.74 1925 55.66 56.28 1930 55.70 56.81 1935 54.00 55.26 1940 52.30 53.71 1945 51.52 53.33 1950 50.74 52.95 1955 52.54 54.74 1960 54.35 56.54 1965 56.52 58.96 1970 58.70 61.38 1975 59.78 62.48 1980 60.85 63.58 1985 61.03 63.85 1990 61.21 64.13 1995 60.97 63.68 2000 60.74 63.23 -28- 201033276

2005 60.55 63.13 2010 60.36 63.03 2015 60.13 62.60 2020 59.90 62.16 2025 59.50 61.86 2030 59.10 61.56 2035 58.92 60.90 2040 58.74 60.24 2045 57.47 59.46 2050 56.20 58.68 2055 55.58 57.60 2060 54.97 56.53 2065 53.88 56.09 2070 52.80 55.66 2075 51.00 53.31 2080 49.20 50.96 2085 46.04 47.59 2090 42.87 44.23 2095 37.87 39.46 2100 32.86 34.69 2105 29.70 30.80 2110 26.53 26.91 2115 24.04 24.77 2120 21.56 22.63 2125 20.38 20.95 2130 19.20 19.28 2135 18.97 18.60 2140 18.74 17.92 2145 20.00 19.79 2150 21.27 21.66 -29- 201033276 2155 22.02 22.81 2160 22.76 23.95 2165 23.02 23.83 2170 23.27 23.70 2175 21.30 21.97 2180 19.34 20.24 2185 17.27 17.89 2190 15.20 15.54 2195 12.90 12.90 2200 10.60 10.26 2205 8.17 7.91 2210 5.74 5.57 2215 3.80 3.66 2220 1.86 1.75 2225 1.21 0.93 2230 0.55 0.11 2235 0.26 0.12 2240 -0.02 0.13 2245 0.36 0.31 2250 0.74 0.48 2255 0.55 0.21 2260 0.36 -0.06 2265 0.44 -0.32 2270 0.53 -0.57 2275 0.47 -0.32 2280 0.40 -0.06 2285 0.19 0.11 2290 -0.03 0.28 2295 0.25 0.32 ' 2300 0.52 0.35 -30- 201033276

2305 0.32 0.12 2310 0.12 -0.11 2315 0.18 0.14 2320 0.23 0.39 2325 0.46 0.25 2330 0.68 0.10 2335 0.41 0.06 2340 0.14 0.01 2345 0.18 0.06 2350 0.23 0.10 2355 0.10 0.01 2360 -0.02 -0.08 2365 0.03 -0.12 2370 0.09 -0.16 2375 0.00 -0.02 2380 -0.09 0.12 2385 -0.07 -0.12 2390 -0.05 -0.37 2395 -0.14 -0.22 2400 -0.22 -0.08 2405 0.01 -0.16 2410 0.24 -0.24 2415 0.18 -0.17 2420 0.13 -0.10 2425 0.02 -0.13 2430 -0.09 -0.16 2435 0.02 -0.46 2440 0.13 -0.76 2445 0.14 -0.27 2450 0.15 0.23 -31 - 201033276 2455 0.37 — - 0.50 2460 0.58 0.76 2465 0.77~" ---- 0.46 2470 0.95 --—— 0.16 2475 0.92 _ -- 0.37 2480 0.89 0.57 2485 0.37 - 1.02 2490 -0.14~~' _ 1.46 2495 0.41 -- 0.75 2500 0.96 -- — 0.05 特別適用於本發明目的之紅外線吸收劑爲混雜的有 機-無機奈米粒子，例如得自BASF之LUMOGEN IR 1〇5〇 〇 若適當’則本發明模塑組成物可包含熟習此技術者所 熟知之其他添加劑。較佳爲外部潤滑劑、抗氧化物、阻燃 劑、其他UV安定劑、流動助劑、用以屏蔽電磁輻射之金 屬添加劑、抗靜電劑、脫模劑、染料、顏料、黏著促進劑 、耐候安定劑、塑化劑、塡料及諸如此類者》 就本發明之一特佳具體實施態樣而言，模塑組成物係 包含至少一種立體位阻胺，產生耐候性之進一步改善。可 進一步減少長期暴露於戶外條件下的模塑組成物之黃變或 降解。 特佳之立體位阻胺係包括琥珀酸二甲酯_ 1 - ( 2 -羥基 乙基）-4 -羥基-2,2,6,6 -四甲基哌畊縮聚物、聚[{6_( 1 ,1,3,3 -四甲基丁基）胺基-1,3,5 -三哄-2,4-二基}{( 201033276 2.2,6,6-四甲基-4-哌啶基）亞胺基}六亞甲基{(2,2,6,6-四 甲基-4-哌啶基）亞胺基}]、N，N'-雙（3-胺基丙基）伸乙 二胺-2,4-雙[正丁基-N- ( 1，2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）胺 基]-6-氯-1,3,5-三哄縮合物、雙（2,2,6,6-四甲基·4-哌u定 基）癸二酸酯及雙（1，2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）2-(3,5_ 二-第三丁基-4-羥基苄基）-2-正丁基丙二酸酯。 本發明模塑組成物較佳係另外包含至少一種矽烷黏奢: ❹ 促進劑或一種有機鈦化合物，因而進一步改善對無機材料 之黏著性。 適當之矽烷黏著促進劑包括乙烯基三氯矽烷、乙烯_ 三（yS-甲氧基乙氧基）矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙 烯基三甲氧基矽烷、r-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽 烷、/3-(3，4-環氧基環己基）乙基三甲氧基矽烷、r-縮 水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-/S -(胺基乙基）_ 7 -胺基丙基三甲氧基矽烷、N- /3 -(胺基乙基）-7 -胺基 φ 丙基甲基二甲氧基矽烷、r-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-r-胺基丙基三甲氧基矽烷、r-毓基丙基三甲氧基 矽烷及r -氯丙基三甲氧基矽烷。 聚（甲基）丙烯酸烷酯、式（I)化合物及紅外線吸 收劑之相對比例基本上可自由選擇。 然而，特佳之模塑組成物包含（各基於其總重） a) 90重量％至99.9989重量％之聚（甲基）丙烯酸 烷酯 b) 0.001重量％至0.03重量％之式（I)化合物及 -33- 201033276 c) 0.0001重量％至0.04重量％之紅外線吸收劑。 該等化合物可藉由自文獻得知之方法倂入本發明模塑 組成物中，例如藉由在相對高溫下進一步處理之前與聚合 物混合、在其處理期間藉由添加至聚合物熔體或藉由添加 至懸浮或溶解之聚合物中。若適當，則其亦可添加至用以 製造聚合物之起始物質中，且不喪失其吸收能力，即使存 在其他習用光安定劑及熱安定劑、氧化劑及遼原劑與諸如 此類者時亦然。 _ 本發明模塑組成物之軟化點較佳係不低於80°C (維 卡（Vicat)軟化點 VST(ISO 306-B50))。因此特別適 於作爲太陽能電池模組之固定構件，因其未展現出開始任 何潛變，即使模組在使用期間暴露於高溫下亦然。 本發明模塑組成物之總光穿透性相對高，當使用模塑 組成物作爲太陽能電池模組中之固定構件時，其因而可減 少因爲固定構件中光學損失所可能導致之太陽能電池電力 的任何損失。整體光穿透性較佳係在400 nm至低於500 ❹ nm之波長範圍爲至少90%。整體光穿透性在500 nm至 低於1000 nm之波長範圍較佳係至少80% (借助Perkin Elmer之Lambda 19分光光度計測量）。 本發明模塑組成物特別適用於製造太陽能電池模組， 尤其是於太陽能電池模組中作爲固定構件。 太陽能電池模組之一特佳結構係描述於下文，隨意參 考圖1至2B。 本發明太陽能電池模組較佳包含光電伏打元件1 〇 1、 -34- 201033276 面板103 (覆蓋光電伏打元件101之正側面）、介於光電 伏打元件101及面板103之間的第一固定構件102、後壁 面105 (覆蓋光電伏打元件101之反側面104)及介於光 電伏打元件1 〇 1及後壁面1 〇5之間的第二固定構件1 04。 光電伏打元件較佳係包含位於導電性基板上之光活性 半導體層，作爲將光轉化之第一電極，及形成於其上作爲 第二電極之透明導電層。 φ 導電性基板在此方面較佳係包含不銹鋼，在固定構件 對基板之黏著上產生進一步之改良。 本發明模塑組成物之耗散電阻較佳係1至5 00 k Ω X cm2。此最有效地避免來自太陽能電池之電力因短路而有 任何降低。 在光電伏打元件之光敏性側面上，較佳係有包含銅及 /或銀作爲組份之集極，本發明模塑組成物較佳係調成與 集極接觸。 光電伏打元件之光敏性表面較佳係覆蓋本發明模塑組 成物’且較佳係隨之配置氟化物聚合物薄膜，作爲其上之 最外層。 第一固定構件102意以藉由覆蓋光電伏打元件101光 敏性表面之任何不均勻，而保護元件1 〇 1防止外部影響。 亦用以將面板103黏合至元件101。因此，除高透明性之 外，亦欲具有高耐候性、高黏著性及高耐熱性。亦欲展現 低吸水性且不釋出酸。爲符合此等要求，較佳係使用本發 明模塑組成物作爲第一固定構件。 -35- 201033276 爲了使到達光電伏打元件1 ο 1之光量的減少降至最低 ，較佳係第一固定構件102對400 nm至800 nm可見光波 長範圍之穿透性至少爲80%，且特佳係在400 nm至低於 500 nm之波長範圍中至少90% (借助Perkin Elmer之 Lambda 1 9分光光度計測量）。亦佳情況爲折射率係1 . i 至2 ·〇，較佳係1.1至1.6以使自空氣入射之光量達到最 大化（依ISO 489測量）。 第二固定構件104係用以藉由覆蓋光電伏打元件1〇1 反側面之任何不均句，而保護元件1 0 1防止外部影響。亦 用以將面板105黏合至元件101。第二固定構件--如同第 一固定構件般--因此亦欲具有高耐候性、高黏著性及高耐 熱性。因此較佳係亦使用本發明模塑組成物作爲第二固定 構件。較佳係第一固定構件所使用之材料係如同第二固定 構件所使用之材料。然而，因爲該透明性係隨意選用，故 可（若需要）將塡料（例如有機氧化物）添加至第二固定 構件，以達成耐候性及機械性質之進一步改善，或添加顏 料以將固定構件上色。 所使用光電伏打元件1 0 1較佳係包含已知之元件，尤 其是單晶矽構件，尤其是單晶矽構件、多晶矽構件、非晶 矽及微晶矽’此等亦可使用於薄層矽構件中。銅-銦-硒化 物及半導體化合物亦特別適合。 圖2a及2b顯示較佳光電伏打元件之方塊圖。圖2a 係爲光電伏打元件之剖面圖，而圖2b係爲光電伏打元件 之平面圖。此等圖中編號201係表示導電性基板，202表 201033276 示位於反面上之反射層，203表示光活性半導體層，2〇4 表示透明導電層，205表示集極，206a及206b表示鱷角 夾’且207及2 08表示導電性黏著糊或導電糊。 導電性基板20 1不僅作爲光電伏打元件之基板，亦作 爲第二電極。導電性基板201之材料較佳係包含矽、钽、 鉬、鎢、不銹鋼、鋁、銅、鈦、碳箔、鏟鉛鋼板、樹脂薄 膜及/或陶瓷材料，其上具有導電層。 〇 在導電性基板20 1上，較佳係提供金屬層，或金屬氧 化物層’或兩者，作爲位於反面之反射層202。金屬層較 佳係包含Ti、Cr、Mo、B、Al、Ag及/或Ni，而金屬氧 化物層較佳係包含ZnO、Ti02及Sn02。金屬層及金屬氧 化物層較佳係藉氣相沈積、藉加熱或藉電子束或藉濺鍍形 成。 光活性半導體層2〇3係用以進行光電轉換過程。就此 言之’較佳材料係爲具有pn躍遷之多晶矽、由非晶矽構 Φ 成之Pin接合型、由微晶矽構成之pin接合型及半導體化 合物，尤其 CuInSe2、CuInS2、GaAs、CdS/Cu2S、 CdS/CdTe ' CdS/InP及CdTe/Cu2Te。此處特佳者係使用由 非晶矽構成之pin接合型。 製造光活性半導體層之較佳方法係使用熔融矽之成形 以產生薄箔，或若爲多晶矽則使用非晶矽之熱處理，或若 爲非晶矽及微晶矽則使用以矽烷氣體作爲起始物質之電漿 氣相沈積，或若爲半導體化合物則使用離子電鑛、離子束 沈積、真空蒸發、濺鍍或電鑛。 -37- 201033276 透明導電層204係作爲太陽能電池之上電極。較佳係 包含 ln203、Sn02、In203 -Sn02(IT0)、ZnO、Ti02、

Cd2Sn04或已摻雜高濃度雜質之結晶半導體層。其可藉由 電阻加熱蒸汽沈積、濺鍍、噴霧、氣相沈積或雜質擴散而 形成。 表層上已形成透明導電層204之光電伏打元件的另一 態樣係導電性基板與透明導電層之間會產生某些程度之短 路，因爲導電性基板201表面不均及/或形成光活性半導 _ 體層之接合點處不均勻。此情況下之結果爲與輸出電壓成 比例之高値電流損失。此意指洩漏電阻（分路電阻）低。 因此，期望消除短路，且在形成透明導電層後對光電伏打 元件施以移除缺陷之處理。US專利4,729,970詳細描述此 類型之處理。該處理將光電伏打元件之分路電阻自1調至 5 0 0 k Ω X cm2，較佳 10 至 5001ίΩ x cm2。 可於透明導電層204上形成集極（柵極）。較佳係採 用格柵、圓椎或線形式或諸如此類者，以作爲有效之電集 @ 極。形成集極205之材料的較佳實例有Ti、Cr、Mo、W 、A1、Ag、Ni、CU、Sn或導電糊，其係稱爲銀糊。 集極2〇5較佳係藉由使用掩蔽圖案之濺鍍、藉電阻加 熱、藉氣相沈積、藉由包含藉氣體沈積於整層上形成金屬 薄膜並使用鈾刻移除薄膜多餘部分的步驟之製程、藉由使 用光化學氣相沈積形成柵格-電極圖案的製程、藉由包含 製造負型柵極標記圖案且電鍍經圖案化表面之步驟的製程 、藉由其中導電糊係藉印刷施加之製程、或藉由其中金屬 -38- 201033276 線係焊接於印刷導電糊上之製程形成。所使用導電糊較佳 係爲包含以細粉形式分散的銀、金、銅、鎳、碳或諸如此 類者之黏合劑聚合物。該黏合劑聚合物較佳係包括聚酯樹 月旨、乙氧基樹脂、丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、聚乙酸乙烯酯 、橡膠、胺基甲酸乙酯樹脂及/或酚樹脂。 最後’分接端2〇6較佳係固定於導電性基板20 1或於 集極205上，以分接電動力。將分接端2〇6固定於導電性 φ 基板上’金屬體（例如銅標籤）係藉由點狀接合或焊接固 定於導電性基板上，而分接端較佳係使用導電糊或焊錫 207及208固定於集極上，以於金屬體與集極之間製造電 聯。 光電伏打元件可根據所需電壓或電流位準而串聯或並 聯。該電壓或電流位準亦可藉由將光電伏打元件導入絕緣 基板內而加以控制。 圖1中面板1 03意以具有最大耐候性、最大防污性及 # 最大機械強度，因其係太陽能電池模組之最外層。要另外 確定的是太陽能電池模組在長期戶外使用時可信。適用於 本發明目的之面板係包括（強化）玻璃箔及氟化物聚合物 薄膜。所使用之較理想玻璃箔係具有高光穿透性之玻璃箔 。適當之氟化物聚合物箔尤其包含四氟乙烯-乙烯共聚物 (ETFE )、聚氟乙烯樹脂（PVF )、聚偏二氟乙烯樹脂（ PVDF )、四氟乙烯樹脂（TFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共 聚物（FEP )及氯三氟乙烯（CTFE )。在針對耐候性時， 聚偏二氟乙烯樹脂特別適合，而在針對耐候性及機械強度 -39- 201033276 之組合時，四氟乙烯乙烯共聚物特佳。爲改善氟化物聚合 物箔與固定構件間之黏著性，期望對該箔施以電暈處理或 電漿處理。亦佳者係使用拉伸箔，以達到機械強度之進一 步改良。 就本發明之一特佳具體實施態樣而言，面板係由本發 明模塑組成物製造。 後壁面1 05用以使光電伏打元件1 〇 1及環境間電絕緣 ’用以改善耐候性，且作爲強化材料。其較佳係由提供可 信的適當電絕緣性質、具有優異之長期安定性並可耐受熱 膨脹及熱收縮且係可撓性之材料組成。特別適合此等目的 之材料包括耐綸箔、聚對苯二甲酸伸乙酯（PET )箔及聚 氟乙烯箔。若需要防潮性，則較佳係使用鋁層積聚氟乙烯 箔、鋁塗覆PET箔或矽-氧化物-塗覆PET箔。模組之耐 火性亦可藉由使用箔沈積、電鍍鐵箔或由不銹鋼組成之箔 作爲後壁面而另有改善。 就本發明之一特佳具體實施態樣而言，後壁面已由本 發明模塑組成物製造。 可有固定於後壁面之外表面上的支撐板，以達到進一 步改善太陽能電池模組之機械強度或用以抑制後壁面因溫 度改變所致之皺摺及偏折。特佳之後壁面係爲不銹鋼板、 塑料板及FRP (纖維強化塑料）板。亦可係固定於後面板 上之結構材料。 此類型太陽能電池模組可依本身已知之方式製得。然 而，下文描述特佳之程序。 -40- 201033276 以固定構件覆蓋光電伏打元件之較佳程序係使用熱以 熔融固定構件且將此者擠塑通經槽口，以形成薄箔，隨後 熱固定於該元件上。固定構件箔較佳係導至元件與面板之 間及元件與後壁面之間，隨後固化。 熱固化製程可使用已知方法進行，例如真空沈積及滾 筒層積。 本發明太陽能電池模組之操作溫度較佳係最高達80 φ °C或更高，此處尤其是高溫，容許有效地利用本發明模塑 組成物之耐熱效果。 【圖式簡單說明】 圖1係爲較佳之本發明太陽能電池模組的剖面圖。 圖2a及2b個別爲顯示圖1太陽能電池模組所使用的 較理想光電伏打元件之基本結構的剖面圖，及光電伏打元 件之光敏性區域的平面圖。 φ 圖3係爲習用太陽能電池之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 0 1 :光電伏打元件 102 :固定構件 1 〇 3 :面板 104 :固定構件 1 〇 5 :後壁面 201 :導電性基板 -41 * 201033276 2 0 2 :反射層 203 :光活性半導體層 204 :透明導電層 205 :集極 2 0 6 a :鱷魚夾 2 0 6 b :鱷魚夾 207:導電性黏著糊 208 :導電糊或焊錫 5 0 1 :光電伏打元件 5 0 2 :固定構件 5 0 3 :面板 5 04 :後壁面

Claims (1)

1. 201033276 七、申請專利範圍： 1 · 一種模塑組成物，其包含 a)至少一種聚（甲基）丙烯酸烷酯及 b )至少一種式（I )化合物

   φ 其中R1及R2部分係獨立地爲具有1至2〇個碳原子之烷 基或環烷基部分， 其特徵爲該模塑組成物進一步包含 c )至少一種紅外線吸收劑， 其中該模塑組成物之透光度 •於5 0 0 n m係小於8 9 %， •於1000 nm係小於80%， •於1 1 5 0 n m係小於7 0 %及 φ •於1 600 nm係小於77%，每一情況各在25°C於3 mm 試片上藉由紅外線光譜測量。 2 如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其包含至 少一種（甲基）丙烯酸Cl_Cl8_烷酯均聚物或（甲基）丙 烯酸烷酯共聚物。 3-如申請專利範圍第2項之模塑組成物，其包含至 少一種共聚物’該共聚物包含80重量％至99重量％之甲 基丙烯酸甲酯單元及1重量％至20重量％之丙烯酸C,-C10-烷酯單元。 -43- 201033276 4.如申請專利範圍第3項之模塑組成物，其中該共 聚物係包含丙烯酸甲酯單元及/或丙烯酸乙酯單元。 5 .如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其中該式 (I)中的R1及R2部分係獨立地爲具有1至8個碳原子 之烷基或環烷基部分。

   6. 如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其中該式 (I)中的R1及R2部分係爲甲基、乙基、丙基、異丙基 、1-丁基、2-丁基、2-甲基丙基、第三丁基、戊基、2-甲 基丁基、1，1-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、1，1,3,3-四 甲基丁基、壬基、1-癸基、2-癸基、十一烷基、十二烷基 、十五烷基或二十烷基。 7. 如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其中該式 (I)中的R1及R2部分係爲環丙基、環丁基、環戊基、 環己基、環庚基或環辛基，其隨意經分支鏈或未分支鏈烷 基所取代。

   8. 如申請專利範圍第1項之模塑組成物’其包含式 (Π)化合物

   9 ·如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其於5 0 0 nm之透光度係在由80%至小於89%之範圍中。 1 〇.如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其於 1000 nm之透光度係在由75%至小於80%之範圍中。 -44- 201033276 11. 如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其於 ll5〇nm之透光度係在由55%至小於70%之範圍中。 12. 如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其包含至 少一種立體位阻胺。 1 3 .如申請專利範圍第1項之模塑組成物，其包含至 少一種矽烷黏著促進劑。 1 4· 一種如申請專利範圍第1至1 3項中至少一項之 φ 模塑組成物的用途，其係用於製造太陽能電池模組。 1 5 . —種太陽能電池模組，其包含如申請專利範圍第 1至13項中至少一項之模塑組成物。

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