TWI499063B - 用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池 - Google Patents

用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池 Download PDF

Info

Publication number
TWI499063B
TWI499063B TW101117390A TW101117390A TWI499063B TW I499063 B TWI499063 B TW I499063B TW 101117390 A TW101117390 A TW 101117390A TW 101117390 A TW101117390 A TW 101117390A TW I499063 B TWI499063 B TW I499063B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
protective film
halogen
organic
substituted
Prior art date
Application number
TW101117390A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201308629A (zh
Inventor
Jang Yeon Hwan
Seung Lac Ma
Dong Ryul Kim
Original Assignee
Lg Chemical Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lg Chemical Ltd filed Critical Lg Chemical Ltd
Publication of TW201308629A publication Critical patent/TW201308629A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI499063B publication Critical patent/TWI499063B/zh

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池
2011年05月16日申請之韓國專利申請案第2011-0045915號之優先權及相關優惠，其所揭示全部內容合併於此以供參酌。
本發明係關於一種用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池，該保護膜可防止太陽能電池因氧氣和濕氣滲入而使效能衰減，且可防止保護膜因UV射線而導致性能減弱，因此，該保護膜可大幅提升太陽能模組之效能及使用壽命。
近年來，利用太陽能電池產生太陽能光電係備受矚目成為下一種能源再生工業。尤其，此能源乾淨，且在使用時不會像煤或石油一樣產生二氧化碳，故有助於防止全球暖化，並可有效作為一種環保的替代能源。
一般而言，太陽能電池係由具有光電效應之半導體材料所製成，因此可藉由入射光引起電子發射。當光線入射至半導體材料，產生帶負電之電子及帶正電之電洞，接著因電位差或電荷濃度差，而使電子移動至負電極且電洞移動至正電極。太陽能電池係為一種利用電子和電洞分別集中至負電極與正電極，進而產生電能之二極體。
最近，製造太陽能電池常利用適當地結合單晶矽、多晶矽、及非晶矽薄膜，以發展並製造出較薄且較有效之太陽能電池。
太陽能電池係組設於外部的，具體而言，設置於建築物外牆或屋頂，直接暴露在陽光下以使功效最大化。當太陽能電池長期暴露於外部環境下，一保護膜可用於保護太陽能電池模組。傳統使用於保護膜中之玻璃基板具有多樣優點如：低線性膨脹係數、優異的氣體阻障性、高度光透射、高表面平整性、及優異之熱抗性與化學抗性。
然而，玻璃基板係因其之低抗震性而容易破裂，且因其之高密度而沉重。就此而言，正進行目標為置換玻璃基板成塑膠基板之研究。
當用於太陽能電池之作為保護膜之玻璃基板以塑膠基板取代，可減少太陽能電池模組之總重，並可提供彈性化設計之太陽能電池模組。再者，與玻璃基板相比，塑膠基板具有較強之抗震性，且以連續程序製造時較為經濟。
同時，作為用於太陽能電池之保護膜，塑膠基板需具有防止太陽能電池模組老化之抗氧及抗水氣之性質、UV穩定性、防止基板根據程序溫度變化而變形之低線性膨脹係數及三維結構穩定性、適合用於傳統玻璃基板之設備之高機械強度、能夠忍受蝕刻程序之化學抗性、高度光穿透性及低雙折射係數、以及表面抗刮性；但尤其是具備氧及水氣之阻障性與UV穩定性。
然而，由於目前尚無符合這些要求之高功能聚合物基板膜(包含聚合物膜、及聚合物與無機材料之複合膜)，故試圖藉由實行多層功能塗佈，製作可提供上述物理性質之聚合物基板膜。
本發明係提供一種用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池，該保護膜可防止太陽能電池模組因氧氣及水氣滲入而使效能衰減；可防止因UV射線而導致保護膜性能減弱；以及可大幅提升太陽能模組之效能及使用壽命。
本發明之一目的係提供一種包括一阻障膜及一氟系聚合物層之用於太陽能電池之一保護膜，以及一種包含其之太陽能電池。該阻障膜之結構包括：一基板層、一有機-無機混合層、及一無機阻障層，其係依序層疊設置於該基板層之一或二表面上。於此，該基板層、該有機-無機混合層、該無機阻障層、及該氟系聚合物層中之至少一層係包含：一紫外光射線穩定劑及一紫外光射線吸收劑之至少一者。
本發明之一目的係提供一種包括阻障膜及氟系聚合物層之用於太陽能電池之保護膜。該阻障膜之結構包括：一基板層、有機-無機混合層，及一無機阻障層中之至少一者，其係層疊設置於該基板層之一或二表面上。其中，該基板層、該有機-無機混合層、該無機阻障層、及該氟系聚合物層中之至少一者係包含：一紫外光射線(UV)穩定劑及一紫外光射線(UV)吸收劑中之至少一者。由於包含該無機阻障 層，該用於太陽能電池之保護膜能夠防止太陽能電池模組因氧氣及水氣滲入而使效能衰減。此外，由於使用抗UV之氟系聚合物層，該用於太陽能電池之保護膜能夠防止因UV射線而導致保護膜性能減弱，進而大幅改善太陽能模組之效能及使用壽命。
該阻障膜可包括一對稱結構，其係於該基板層之二表面上依序層疊有機-無機混合層、無機阻障層、及有機-無機混合層。當該無機阻障層堆疊於該有機-無機混合層之上表面時，該無機阻障層可堆疊在一平坦表面上，而因該無機阻障層及該有機-無機混合層之間優異之黏著強度，可更促進氣體阻障性。此外，當有機-無機混合層更堆疊在該無機阻障層之上表面時，可使該無機阻障層免除外部之物理性接觸，且可補償該無機阻障層之缺點，進而更促進氣體阻障性。再者，由於無機阻障層之高模數及低線性膨脹係數，亦可更提升阻障膜整體之機械性質。
用於太陽能電池之保護膜可更包括：一壓敏式黏著層，係形成於該阻障膜與該氟系聚合物膜之間。該壓敏式黏著層可用於使具有多層結構之阻障膜附著至氟系聚合物膜，更具體地，該壓敏式黏著層可為：乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯縮丁醛(PVB)及聚苯并咪唑(polybenzimidazole)中之至少一種，但本發明並未受限於此。
該壓敏式黏著層藉由在一溶劑中溶解用於形成壓敏式黏著劑之組成物以製備一塗佈溶液，再利用此塗佈溶液形成薄膜形式之壓敏式黏著層，其可被堆疊在一分離的基板 層上。有時候，該壓敏式黏著層可直接塗佈在阻障膜之基板層上，而不需要分離之基板層。
塗佈的方法可為二輥反向塗佈法(2-roll reverse coating)、三輥反向塗佈法(3-roll reverse coating)、流塗法(flow coating)、凹版印刷塗佈法(gravure coating)、為凹版印刷塗佈法(micro gravure coating)、染料塗佈法(dye coating)、簾式塗佈法(curtain coating)、棒式塗佈法(bar coating)、或浸式塗佈法(dip coating)，但不受限於其中。
該壓敏式黏著層可更包括：該紫外光射線穩定劑及該紫外光射線吸收劑中之至少一者。
該基板層可包括：一均聚物、至少兩種聚合物之混合物、以及一包含一有機或無機添加物之聚合物複合物材料中之至少一者。形成該基板層之聚合物可為降冰片烯高分子(polynorbornene)、芳香茀聚酯(aromatic fluorene polyester)、聚醚(polyethersulfone)、磺化双酚A聚碸(bisphenol-A polysulfone)、聚亞醯胺(polyimide)、聚乙烯對苯二甲酯(polyethyleneterephthalate)、聚乙烯萘(polyethylenenaphthalene)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚碳酸酯(polycarbonate)及環狀烯烴共聚物(cyclic olefin copolymer)中之至少一種。
此外，該基板層可為一聚合物中散佈一奈米材料之結構。此聚合物複合物可為一黏土聚合物之奈米複合物，與傳統使用如玻璃纖維之複合物相比，因黏土之小顆粒尺寸(<1微米)及高長寬比(aspect ratio)，由低含量之黏土可改善 聚合物之物理性質如：機械性、熱抗性、氣體阻障性及三維結構穩定性。即，為了促進物理性質，其對於去除薄板結構之黏土層、及在聚合物基質中均勻散佈該黏土層是很重要的，且符合這些條件之材料係為該黏土聚合物之複合物。
用於黏土聚合物之複合物中之聚合物及黏土並無特別限制。在一實施態樣中，該聚合物可包含聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)、聚乙烯對苯二甲酯、聚乙烯萘、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、環狀烯烴共聚物、聚降冰片烯、芳香茀聚酯、聚醚、聚亞醯胺、環氧樹脂及多官能丙烯酸酯(multifunctional acrylate)中之至少一種。該黏土可包括合成鋰皂石(laponite)、蒙脫石(montmorillonite)、皂石(saphonite)、水輝石(hectorite)、貝德石(beydillite)、膨潤土(bentonite)、綠脫石(nontronite)、蛭石(vermiculite)、伊利石(illite)、白雲母(muscovite)、雲母(mica)及氟雲母(fluorinated mica)中之至少一種。
該基質層可形成薄膜或板狀，其厚度並無特別限制，可為10至2000μm、50至1500 μm、或100至1000 μm。該基質層可由溶液澆鑄或薄膜擠壓程序而製成，接著快速退火係較佳於約為玻璃轉換溫度時進行幾秒至分，以減少製造後之基質層因溫度而變形。退火後，為了促進可塗佈性(coatability)及黏著性，塑膠膜之表面可經由底漆塗佈(primer coating)處理；利用電暈、氬、氧、氮或二氧化碳之電漿處理(plasma treatment)；紫外光臭氧處理(UV-ozone treatment)、或利用流入反應氣體之電子束處理(ion beam treatment)。
該阻障膜可包括一基質層、一有機-無機混合層及一無機阻障層。藉此，僅需防止外部環境中的氧或水氣進入，可無限制地使用該阻障膜。此外，在某些情況下，該阻障膜可由一合適地更包含填充劑、溶劑及聚合反應催化劑之組成物所製成。
在一實施態樣中，該有機-無機混合層可為一組成物之部分水解產物，該組成物係包含有機矽烷及金屬烷氧化物。
此外，在某些情況下，該有機-無機混合層可由一合適地更包含填充劑、溶劑及聚合反應催化劑之組成物所製成。
有機矽烷可為至少一種選自由：式a至c所示之化合物，藉此，較佳為使用可交聯之有機矽烷化合物。
[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 係一具有1至12個碳原子之烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、烷芳基、芳烯基、烯芳基、芳炔基、炔芳基、鹵素、氨基、醯胺、醛基、酮基、烷羰基(alkylcarbonyl)、羧基、巰基、氰基、羥基、具有1至12個 碳原子之烷氧基、具有1至12個碳原子之烷氧羰基、磺酸基、磷酸基、芳氧基、丙烯醯氧基、環氧或乙烯基；R10 係氫或具有1至12個碳原子之烷基；X係氫、鹵素、具有1至12個碳原子之烷氧基、丙烯醯氧基、烷羰基、烷氧基羰基或-N(R11 )2 ，R11 係氫或具有1至12個碳原子之烷基；以及m為1至3之整數。
有機矽烷之範例可舉：甲基三甲氧基矽烷(methyltrimethoxysilane)、甲基三乙氧基矽烷(methyltriethoxysilane)、苯基三甲氧基矽烷(phenyltrimethoxysilane)、苯基三乙氧基矽烷(phenyltriethoxysilane)、二甲基二甲氧基矽烷(dimethyldimethoxysilane)、二甲基二乙氧基矽烷(dimethyldiethoxysilane)、二苯基二甲氧基矽烷(diphenyldimethoxysilane)、二苯基二乙氧基矽烷(diphenyldiethoxysilane)、苯基二甲氧基矽烷(phenyldimethoxysilane)、苯基二乙氧基矽烷(phenyldiethoxysilane)、甲基二甲氧基矽烷(methyldimethoxysilane)、甲基二乙氧基矽烷(methyldiethoxysilane)、苯基甲基二甲氧基矽烷(phenylmethyldimethoxysilane)、苯基甲基二乙氧基矽烷(phenylmethyldiethoxysilane)、三甲基甲氧基矽烷(trimethylmethoxysilane)、三甲基乙氧基矽烷(trimethylethoxysilane)、三苯基甲氧基矽烷(triphenylmethoxysilane)、三苯基乙氧基矽烷 (triphenylethoxysilane)、苯基二甲基甲氧基矽烷(phenyldimethylmethoxysilane)、苯基二甲基乙氧基矽烷(phenyldimethylethoxysilane)、二苯基甲基甲氧基矽烷(diphenylmethylmethoxysilane)、二苯基甲基乙氧基矽烷(diphenylmethylethoxysilane)、二甲基乙氧基矽烷(dimethylethoxysilane)、二甲基乙氧基矽烷(dimethylethoxysilane)、二苯基甲氧基矽烷(diphenylmethoxysilane)、二苯基乙氧基矽烷(diphenylethoxysilane)、3-胺丙基三乙氧基矽烷(3-aminopropyltriethoxysilane)、3-縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、p-胺苯基矽烷(p-aminophenylsilane)、烯丙基三甲氧基矽烷(allyltrimethoxysilane)、n-(2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷(n-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane)、3-氨丙基三乙氧基矽烷(3-aminepropyltriethoxysilane)、3-胺丙基三甲氧基矽烷(3-aminopropyltrimethoxysilane)、3-縮水甘油氧丙基二異丙基乙氧基矽烷(3-glycidoxypropyldiisopropylethoxysilane)、(3-縮水甘油氧丙基)甲基二乙氧基矽烷((3-glycidoxypropyl)methyldiethoxysilane)、3-縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、3-巰基丙基三甲氧基矽烷(3-mercaptopropyltrimethoxysilane)、3-巰基丙基三乙氧基矽烷(3-mercaptopropyltriethoxysilane)、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷(3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane)、3-甲基丙烯醯 氧基丙基甲基二甲氧基矽烷(3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane)、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)、n-苯基胺丙基三甲氧基矽烷(n-phenylaminopropyltrimethoxysilane)、乙烯基甲基二乙氧基矽烷(vinylmethyldiethoxysilane)、乙烯基三乙氧基矽烷(vinyltriethoxysilane)、及乙烯基三甲氧基矽烷(vinyltrimethoxysilane)。
該金屬烷氧化物可為至少一種選自由式d所示之化合物。
[式d]M-(R12 )z
於式d中，M為鋁、鋯和鈦中之至少一種；R12 係鹵素、具有1至12個碳原子之烷基、烷氧基、烷氧醯基或羥基；及z為3或4之整數。
在有機-無機混合層中，以100重量份之製造該有機-無機混合層之組成物為基準，該有機矽烷的含量可為20至99.99重量份、50至99重量份、或70至99重量份。此外，以100重量份之製造該有機-無機混合層之組成物為基準，該金屬烷氧化物的含量可為0.01至80重量份、0.01至70重量份、20至70重量份。
添加至有機-無機混合層之填充劑、溶劑、及催化劑之總量可視需求而變化，故無特別限制。該填充劑可為至少一種材料選自由金屬、玻璃粉、鑽石粉、矽氧化物、黏土、磷酸鈣、磷酸鎂、硫酸鋇、氟化鋁、矽酸鈣、矽酸鎂、矽 酸鋇、碳酸鋇、氫氧化鋇及矽酸鋁。該溶劑可為傳統用於部分水解之溶劑，例如：蒸餾水。此外，該催化劑亦無特別限制，可為丁醇鋁(aluminum butoixde)及/或丙醇鋯(zirconium propoxide)。
該無機阻障層可包括至少一種無機材料系選自由SiOx (於此，x係1至3之整數)、SiOx Ny (於此，x及y各自為1至3之整數)、Al2 O3 、TiO2 、SnO2 及ITO。
包含在阻障膜中之無機阻障層可利用物理或化學方法，形成在有機-無基混合層之上表面沉積塗佈一具有高密度之透明無機材料、或一具有奈米尺寸厚度之金屬薄膜。該沉積塗佈方法可藉由濺鍍、化學沉積、離子鍍著、原子層沉積、電漿化學沉積或溶膠-凝膠法。藉由上述方法形成之無機阻障層可具有5至1000 nm之厚度、5至500 nm之厚度、20至500 nm之厚度、或50至200 nm之厚度。
該無機阻障層可視需求更包括填充劑、溶劑或催化劑。在此使用之填充劑、溶劑、及催化劑之總量可視需求而變化，故無特別限制。
在一實施態樣中，該填充劑可為至少一種材料選自由金屬、玻璃粉、鑽石粉、矽氧化物、黏土、磷酸鈣、磷酸鎂、硫酸鋇、氟化鋁、矽酸鈣、矽酸鎂、矽酸鋇、碳酸鋇、氫氧化鋇及矽酸鋁。
該溶劑可為傳統用於部分水解之溶劑，例如：蒸餾水。此外，該催化劑亦無特別限制，可為丁醇鋁及/或丙醇鋯。
根據本發明之阻障膜，其可具有以多種形態形成之多層結構。
在一實施態樣中，該阻障膜可包括一雙層結構之基板層，且該雙層結構之基板層之上及下表面係層疊有：該有機-無機混合層、及該無機阻障層。具體而言，該阻障膜可包括一雙層結構之基板層且具有一對稱結構；其中，各基板層之一表面係依序層疊該有機-無機混合層及該無機阻障層，且未形成有該有機-無機混合層及該無機阻障層之各基板層之表面係彼此接合。對稱之阻障膜係防止基板層因溫度變化於一方向歪曲。此外，具有對稱結構之阻障膜可利用將基板層共同堆疊之簡單程序，以具有高產率。並且，可利用不昂貴的儀器製造出：具有低線性膨脹係數、優異之三維結構穩定性、氣體阻障性及優異之表面硬度之阻障層。
該氟系聚合物層可包括：一含氟共聚物，其可為一含氟原子之單體以及一含一羥基或環氧基之單體之一共聚物。
用於製造該氟系聚合物層之氟系化合物可包括一含氟共聚物，該含氟共聚物可經由一含氟原子之單體及一含一羥基或環氧基之單體共聚而得，且依需要添加乙烯系未飽和單體而得，但本發明並未受限於此。
該含氟原子之單體可包括一種或由兩種或以上之組合選自由：四氟乙烯(tetrafluoroethylene)、六氟丙烯(hexafluoropropylene)、二氟乙烯(vinylidene fluoride)、氯 三氟乙烯(chlorotrifluoroethylene)、三氟乙烯(trifluoroethylene)、烷基乙烯基醚氟化物(alkylvinylether fluoride)、烷氧基烷基乙烯基醚氟化物(alkoxyalkylvinylether fluoride)、全氟(烷基乙烯基醚)(perfluoro(alkylvinylether))、全氟(烷氧基乙烯基醚)(perfluoro(alkoxyvinylether))及含氟之(甲基)丙烯酸酯(fluorine-containing(meth)acrylic acid ester)。
該含一羥基或環氧基之單體可包括一種或由兩種或以上之組合選自由：羥基乙基乙烯基醚(hydroxyethylvinylether)、羥基丙基乙烯基醚(hydroxypropylvinylether)、羥基丁基乙烯基醚(hydroxybutylvinylether)、羥基戊基乙烯基醚(hydroxypentylvinylether)、羥基己基乙烯基醚(hydroxyhexylvinylether)、羥乙基芳醚(hydroxyethylarylether)、羥丁基芳醚(hydroxybutylarylether)、甘油單芳醚(glycerolmonoarylether)、烯丙基醇(allylalcohol)、及羥乙基(甲基)丙烯酸酯(hydroxyethyl(meth)acrylic acid ester))。
以100重量份形成之該氟系聚合物層之組成物為基準，該含氟化合物之含量可為0.5至10重量份或0.5至5重量份。
該氟系聚合物層係在一溶劑中溶解氟系化合物，以製備一氟系塗佈溶液，再製成堆疊在壓敏式黏著層上之薄膜形式之氟系聚合物層。
在氟系塗佈溶液中，該溶劑可為：全氟化碳(perfluorocarbons)，如全氟戊烷(perfluoropentane)、全氟己烷(perfluorohexane)、及全氟辛烷(perfluorooctane)；全氟聚醚(perfluoropolyethers)，如甲基九氟異丁基醚(methyl nonafluoroisobutyl ether)、及甲基九氟丁基醚(methyl nonafluorobutyl ether)；氫氟氯碳化物(hydrochlorofluorocarbons)，如1-氯-1,2,2-三氟環丁烷(1-chloro-1,2,2-trifluorocyclobutane)、1-氯-2,3,4-三氟苯(1-chloro-2,3,4-trifluorobenzne)、氟氯化苯(chlorofluorobenzene)、及氟二氯化苯(dichlorofluorobenzene)；上述皆可單獨使用或組合使用，但該溶劑不受限於此。
根據本發明一實施態樣，該用於太陽能電池之保護膜可包括UV穩定劑或UV吸收劑中之至少一種。例如，可組成一阻障膜之該基板層、該有機-無機混合層、及該無機阻障層中之至少一者可包含：一UV穩定劑及一UV吸收劑中之至少一者。此外，在用於太陽能電池之保護膜中，壓敏式黏著層或氟系聚合物層可包含：UV穩定劑及UV吸收劑中之至少一者。在某些情況下，在阻障膜之一或二表面上可更形成一分離的塗佈層，且該塗佈層可具有包含UV穩定劑及UV吸收劑中之至少一者之結構。
該UV穩定劑可在波長為340至430 nm、340至400 nm、或360至400 nm之範圍內具有最大值之吸收峰。當該UV穩 定劑之最大值吸收峰係於上述範圍內，可防止UV吸收能力衰減，且可實現高可見透光率及優異之色彩表現。
該紫外光射線穩定劑可更包括一自由基去除劑(HALS)化合物。
該自由基去除劑可包含如式1所示結構之化合物：
於式1中，R1 係CH2 ，n係1至16，及R2 係氫；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷氧基；或一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳氧基。
若單獨使用如式1所示之該自由基去除劑，由於其一般在340 nm或以下具有UV吸收能力，該自由基去除劑不具有顯著地UV穩定劑功能，但若與UV吸收劑一併使用時，可增加UV穩定效果。
該UV吸收劑之功能為：藉由將電子能轉換成熱能，以穩定由UV吸收所發出之電子能，並終結自由基。此外，UV吸收劑可與自由基去除劑合併使用，其功能為去除自由基、終止光氧化反應、及分解過氧化物。
該紫外光射線吸收劑可包括：具式2及式3結構之化合物：
於式2中，R3 及R6 係各自獨立為氫；一羥基；一鹵素；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷氧基；或一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳氧基。
於式3中，Z係氫或氯取代基，R7 及R8 係各自獨立為氫；鹵素；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個 碳原子之烷基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷氧基；或一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳氧基。
例如，式2之化合物可具有式2-a之結構。
例如，式3之化合物可具有式3-a或3-b之結構。
[式3-b]
在一實施態樣中，可使用LA 67(Adeka製造)作為UV穩定劑。此外，作為UV吸收劑，可單獨或合併使用：Ciba-Geigy製造之Tinuvin 1577(2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-[(hexyl)oxy]-phenol))、Tinuvin 326(2-2-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三氮唑(2-2-hydroxy-3’-t-butyl-5’-methylphenyl)-5-chlorobenzotriazole))或Tinuvin 328(2-(3,5-雙-t-戊基-2-羥基苯基)苯并三氮唑(2-(3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazole))。除了上述種類之外，可使用各種可取得之市售UV穩定劑及吸收劑。
以100重量份之各添加有UV吸收劑及/或穩定劑之膜為基準，UV吸收劑或穩定劑之含量可為0.01至50重量份。在上述範圍內，因添加UV吸收劑及/或穩定劑之效果可顯著展現，且可避免受到在可見光範圍內之吸收對光學特性造成影響。例如：若添加過量之UV吸收劑及/或穩定劑於壓敏 式黏著層，UV吸收劑及/或穩定劑可能會對壓敏式黏著劑之物理特性造成影響。
層疊組成該保護膜之各層之方法，可由利用一與上述壓敏式黏著層之組成相同之壓敏式黏著劑，或一熱壓疊方法來完成，但本發明並非受限於此。當使用壓敏式黏著劑時，其含量並無特別限制，但上述所形成之壓敏式黏著層之厚度可為0.1至75 μm、0.5至50 μm、0.1至30 μm、或0.5至30 μm。
此外，本發明提供一種太陽能電池，其包括上述用於太陽能電池之保護膜。
根據本發明之太陽能電池，其結構中，太陽能電池之單元間具有一間隙，其係為一連序或平行之組設，該間隙係使用由熱固型塑膠(乙烯乙酸乙烯酯共聚物(ethylene vinyl acetate copolymer))組成之填充劑填補，本發明之用於太陽能電池之保護膜係組設於陽光可入射之一表面上，而太陽能電池之其他表面係使用背板保護，但本發明並未受限於此。
接著，本發明將伴隨附圖更仔細地描述，該些圖示僅用於詳細描述本發明，並非限制本發明之範圍。
圖1至圖3係分別呈現本發明實施例之用於太陽能電池之保護膜。
參照圖1，用於太陽能電池之保護膜100包括：一多層阻障膜60、一壓敏式黏著層40、及一氟系聚合物層50。此外，該阻障膜60之結構係依序層疊一基質層10、一有機-無機混合層20、一無機阻障層30及一有機-無機混合層20。
圖2呈現一用於太陽能電池之保護膜200，其內係形成有一具對稱結構之阻障膜60。具體而言，該對稱結構係於基質層10之雙表面上，依序層疊一有機-無機混合層20、一無機阻障層30及一有機-無機混合層20以形成一對稱結構。
圖3呈現一用於太陽能電池之保護膜300，其內係形成有一具對稱結構之阻障膜60。具體而言，包含於阻障膜60內係形成一具有兩個基質層10之結構。換言之，藉由在基質層10之一表面上依序層疊一有機-無機混合層20、一無機阻障層30及一有機-無機混合層；在另一基質層10之一表面上依序層疊一有機-無機混合層20、一無機阻障層30及一有機-無機混合層；接著將兩個基質層10層疊在一起。藉此，由接觸基質層之未形成有有機-無機混合層及無機阻障層之表面，層疊兩個基質層10以具有一基質層之對稱結構。在兩個基質層10中間可插置一分離的壓敏式黏著層(圖未示)。
接著，本發明將藉由下述實施例更仔細描述本發明。本發明之實施例僅提供於描述本發明，而非限制本發明之範圍。
實施例1
製造一用於太陽能電池之保護膜，其包括一阻障膜、一壓敏式黏著層及一氟系聚合物層。
具體而言，製造該阻障膜之結構係為：於一基質層之上表面，依序層疊一有機-無機混合層、一無機阻障層及一有機-無機混合層。具體而言，該阻障膜係使用一厚度為50μm之聚酯(PET)膜作為該基質層；使用一組成物之部分水解產物作為一有機-無機混合層，該組成物包含式e之有機矽烷及式f之金屬烷氧化物；以及一包含SiO2 之無機阻障層製造而成。
[式e](R9 )2 -Si-X2
於式e中，R9 係一具有6個碳原子之烷基，X係一具有6個碳原子之烷氧基，且m係一1至3之整數。
[式f]Al-(R12 )3
於式f中，R12 係一具有6個碳原子之烷基。
藉由於該阻障膜上堆疊一包含乙烯醋酸乙烯酯(EVA)之壓敏式黏著層，再使一包含四氟乙烯單體和羥基乙基乙烯基醚之共聚物之氟系聚合物貼附至該壓敏式黏著層，以製造該保護膜。
圖4A所示之太陽能電池二極體附著之模組，其係於先前製造之保護膜之下表面上，堆疊一包含乙烯醋酸乙烯酯壓敏式黏著層。
實施例2
製造一用於太陽能電池之保護膜，其包括一阻障膜、一壓敏式黏著層、及一氟系聚合物層。
具體而言，製造之該保護膜之結構係為：於一基質層之下表面，依序層疊一有機-無機混合層、一無機阻障層及一有機-無機混合層。具體而言，該阻障膜係使用一厚度為50 μm之聚酯(PET)膜作為該基質層；使用一組成物之部分水解產物作為一有機-無機混合層，該組成物包含式e之有機矽烷及式f之金屬烷氧化物；以及一包含SiO2 之無機阻障層製造而成。
藉由於該阻障膜上堆疊一包含乙烯醋酸乙烯酯(EVA)之壓敏式黏著層，再使一包含四氟乙烯單體和羥基乙基乙烯基醚之共聚物之氟系聚合物貼附至該壓敏式黏著層，以製造該保護膜。
圖4B所示之太陽能電池二極體附著之模組，其係於先前製造之保護膜之下表面上，堆疊一包含乙烯醋酸乙烯酯壓敏式黏著層。
實驗例1： 評估用於太陽能電池之保護膜之阻水性及附著力
將分別貼附有實施例1及2所製造之保護膜之太陽能電池二極體，放置於120℃下與水接觸96小時。之後，觀察太陽能電池二極體與該保護膜間之附著力。
結果，並未觀察到保護膜中間層之脫層現象。因此，可確認根據本發明之用於太陽能電池之保護膜係具有優異之阻水性及附著力。
實驗例2： 評估用於太陽能電池之保護膜之透光程度
在貼附有實施例1及2所製造之保護膜之太陽能電池二極體於120℃下與水接觸96小時之後，僅有保護膜脫層，接著利用Shimadzu製造之UV3600分光光度計測量其透光率。結果如圖5所示。參照圖5，在450至800 nm之波長範圍下，實施例1及2之保護膜展現高度的透光率(60%或以上)。
實驗例3： 評估氟系聚合物層之光阻性
評估及比較聚酯膜及氟系聚合物層之光阻性。使用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(一氟系乙烯丙烯(FEP)共聚物)作為該氟系聚合物層。
各膜之厚度係為50 μm，且實驗係有兩種條件下實行：有UV處理及無UV處理。UV處理係對膜在0.6 W/m2 及60℃實行快速UV處理(QUV)100小時，接著利用Shimadzu製造之UV3600分光光度計測量其透光率。測量之透光率結果係如圖6所示。
根據圖6，當暴露至UV射線，使用作為氟系聚合物層之FEP共聚物，其通過全波長範圍皆無改變透光率。然而，PET膜在UV‘A’波長範圍(即320至400 nm)下之透光率程度會下降。此外，可見氟系聚合物層在全波長範圍下之透光率相對較佳。
據此，根據本發明之保護膜，其效能不會因UV射線而衰減，並具有優異之耐久性。
實施例3： 製造包含添加有UV吸收劑之塗佈層之保護膜
用於太陽能電池之保護膜係使用與實施例1所述之相同方法製造，除了Tinuvin 1577、Tinuvin 326及Tinuvin 328係以1：1：1之重量比一同混合，且在一有機-無機混合層中添加一有機矽烷化合物。添加之UV吸收劑之總量係變化有：0.0、1.2、2.4、4.8及12.0重量份。
利用Shimadzu製造之UV3600分光光度計測量各先前製造之膜之透光率，測量結果如圖7所示。
參照圖7，在UV‘A’波長範圍(例如：320至400 nm)下，與不含UV吸收劑之阻障膜之透光程度相比，包含UV吸收劑之阻障膜之透光程度會下降。據此，可確認用於保護太陽能電池之阻障膜在UV‘A’波長區帶(即320至400 nm)中係為穩定地，可添加UV吸收劑來製造之。
實施例4及5： 製造包含添加有UV吸收劑之壓敏式黏著層之保護膜
用於太陽能電池之保護膜係使用與實施例1所述之相同方法製造，並具有與實施例1相同之結構，除了壓敏式黏著層係以表2所述之組成物所製造之外。
實驗例4： 測量阻障膜之光阻性
使用如實施例4及5所述之相同方法製造保護膜，將其在0.6 W/m2 密度及60℃溫度下實行UV處理100小時後，利用Shimadzu製造之UV3600分光光度計測量各膜透光程度。測量結果係如圖8所示。
參照圖8，添加7.0及11.0重量份之光吸收劑之保護膜，其吸收320至400 nm波長範圍之UV‘A’之速率近乎於100%。此外，根據圖7和8，與單獨使用UV吸收劑相比，一併使用UV吸收劑和UV穩定劑時係展現優異之UV阻障效果。據此，可確認根據本發明之保護膜適合用於太陽能電池。
根據本發明之保護膜，其可以各種方式使用於如太陽能電池之有機電子裝置。
根據本發明之用於太陽能電池之保護膜，其可防止太陽能電池模組因氧氣和水氣滲入而使效能衰減；可防止因UV射線而導致保護膜性能減弱，且因此可大幅提升太陽能模組之效能及使用壽命。
100,200,300‧‧‧保護膜
10‧‧‧基質層
20‧‧‧有機-無機混合層
40‧‧‧壓敏式黏著層
50‧‧‧氟系聚合物層
60‧‧‧阻障膜
10‧‧‧基質層
20‧‧‧有機-無機混合層
30‧‧‧無機阻障層
50‧‧‧氟系聚合物層
60‧‧‧阻障膜
圖1至圖3係分別呈現本發明實施例之用於太陽能電池之保護膜。
圖4A係呈現實施例1之用於太陽能電池之保護膜結構。
圖4B係呈現實施例2之用於太陽能電池之保護膜結構。
圖5係呈現本發明實施例1及2之用於太陽能電池之保護膜之透光率結果圖。
圖6係呈現經UV處理之聚酯膜及氟系聚合物層之透光率比較結果圖。
圖7係呈現一具有實施例1結構之有機-無機混合層之透光率與UV吸收劑含量之關係圖。
圖8係呈現一具有實施例1結構之壓敏式黏著層之透光率與UV吸收劑和UV穩定劑含量之關係、以及經UV處理之透光率結果圖。
100‧‧‧保護膜
10‧‧‧基質層
20‧‧‧有機-無機混合層
30‧‧‧無機阻障層
40‧‧‧壓敏式黏著層
50‧‧‧氟系聚合物層
60‧‧‧阻障膜

Claims (14)

  1. 一種用於太陽能電池之保護膜，包括：一阻障膜，其結構包括：一基板層、以及一有機-無機混合層及一無機阻障層中之至少一者，其係層疊設置於該基板層之一或二表面上；以及一氟系聚合物層；其中，該基板層、該有機-無機混合層、該無機阻障層、及該氟系聚合物層中之至少一者係包含：一紫外光射線穩定劑及一紫外光射線吸收劑中之至少一者，其中，該紫外光射線穩定劑係包括一自由基去除化合物，該自由基去除劑化合物係如式1所示： 其中R1 係CH2 ，n係1至16，及R2 係氫；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷氧基；或一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳氧基，其中，該紫外光射線吸收劑係包括：至少一具式2及式3之結構之化合物： 其中於式2中，R3 及R6 係各自獨立為氫；一羥基；鹵素；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷氧基；或一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳氧基；以及於式3中，Z係氫或氯取代基，R7 及R8 係各自獨立為氫；鹵素；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具1至16個碳原子之烷基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳基；一未經取代或經鹵素、氰基或硝 基取代之具1至16個碳原子之烷氧基；或一未經取代或經鹵素、氰基或硝基取代之具6至20個碳原子之芳氧基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該阻障膜係具有一對稱結構，且於該對稱結構中，該基板層之一或二表面上係依序形成該有機-無機混合層、該無機阻障層、及該有機-無機混合層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之保護膜，更包括：一壓敏式黏著層，係形成於該阻障膜與該氟系聚合物膜之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之保護膜，其中，該壓敏式黏著層係包括：該紫外光射線穩定劑及該紫外光射線吸收劑中之至少一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該基板層係包括：一均聚物、至少兩種聚合物之混合物、以及一包含一有機或無機添加物之聚合物複合物材料中之至少一者。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該基板層係一黏土聚合物之奈米複合物，且其中複數之奈米黏土材料係散布於一聚合物基質中。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該有機-無機混合層係一組成物之部分水解產物，該組成物係包含有機矽烷及金屬烷氧化物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之保護膜，其中，該有機-無機混合層係一組成物之部分水解產物；以100重量份 之製造該有機-無機混合層之組成物為基準，該組成物包括：20至99.99重量份之該有機矽烷；以及0.01至80重量份之金屬烷氧化物。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該阻障膜係包括一雙層結構之基板層，且該阻障膜係具有一對稱結構，於該對稱結構中，具有該雙層結構之該基板層之上及下表面係分別層疊有：該有機-無機混合層及該無機阻障層中之至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該氟系聚合物層包括：一含氟共聚物，係一含氟原子之單體以及一含一羥基或環氧基之單體之一共聚物。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之保護膜，其中，該含氟原子之單體係包括：四氟乙烯(tetrafluoroethylene)、六氟丙烯(hexafluoropropylene)、二氟乙烯(vinylidene fluoride)、氯三氟乙烯(chlorotrifluoroethylene)、三氟乙烯(trifluoroethylene)、烷基乙烯基醚氟化物(alkylvinylether fluoride)、烷氧基烷基乙烯基醚氟化物(alkoxyalkylvinylether fluoride)、全氟(烷基乙烯基醚)(perfluoro(alkylvinylether))、全氟(烷氧基乙烯基醚)(perfluoro(alkoxyvinylether))、及含氟之(甲基)丙烯酸酯(fluorine-containing(meth)acrylic acid ester)中之至少一者。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之保護膜，其中，該含一羥基或環氧基之單體係包括：羥基乙基乙烯基醚(hydroxyethylvinylether)、羥基丙基乙烯基醚(hydroxypropylvinylether)、羥基丁基乙烯基醚(hydroxybutylvinylether)、羥基戊基乙烯基醚(hydroxypentylvinylether)、羥基己基乙烯基醚(hydroxyhexylvinylether)、羥乙基芳醚(hydroxyethylarylether)、羥丁基芳醚(hydroxybutylarylether)、甘油單芳醚(glycerolmonoarylether)、烯丙基醇(allylalcohol)、及羥乙基(甲基)丙烯酸酯(hydroxyethyl(meth)acrylic acid ester))中之至少一者。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之保護膜，其中，以100重量份之形成該氟系聚合物層之組成物為基準，該含氟系聚合物之含量係為0.5至10重量份。
  14. 一種太陽能電池，包括：如申請專利範圍第1項所述之用於太陽能電池之保護膜。
TW101117390A 2011-05-16 2012-05-16 用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池 TWI499063B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110045915 2011-05-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201308629A TW201308629A (zh) 2013-02-16
TWI499063B true TWI499063B (zh) 2015-09-01

Family

ID=48169938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101117390A TWI499063B (zh) 2011-05-16 2012-05-16 用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI499063B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000091611A (ja) * 1998-09-17 2000-03-31 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池のカバーフィルムおよびその製造方法、およびそのカバーフィルムを用いた太陽電池モジュール
JP2004214641A (ja) * 2002-12-16 2004-07-29 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池モジュール用充填材シートおよびそれを使用した太陽電池モジュール

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000091611A (ja) * 1998-09-17 2000-03-31 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池のカバーフィルムおよびその製造方法、およびそのカバーフィルムを用いた太陽電池モジュール
JP2004214641A (ja) * 2002-12-16 2004-07-29 Dainippon Printing Co Ltd 太陽電池モジュール用充填材シートおよびそれを使用した太陽電池モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
TW201308629A (zh) 2013-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10020406B2 (en) Protective film for solar cell and solar cell comprising the same
JP5214087B2 (ja) 太陽電池モジュール用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュール
WO2011132589A1 (ja) 光半導体保護材及びその前駆体並びに光半導体保護材の製造方法
KR20130080843A (ko) 내자외선 투명 적층체
WO2013027786A1 (ja) バリア性積層体およびガスバリアフィルム
JP2013531570A (ja) 封入材及び光起電セルを有するバリア組立品
JP5937075B2 (ja) フッ化ビニリデン系樹脂組成物、樹脂フィルム、太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュール
JP5156172B2 (ja) 太陽電池モジュール用バックシート及びこれを用いた太陽電池モジュール
KR101557182B1 (ko) 태양전지용 보호필름 및 이를 포함하는 태양전지
JP2010238714A (ja) 太陽電池モジュール用保護シート及び太陽電池モジュール並びに太陽電池モジュールの製造方法
TWI499063B (zh) 用於太陽能電池之保護膜及包含其之太陽能電池
KR101630011B1 (ko) 태양전지용 보호필름 및 이를 포함하는 태양전지
ES2593045T3 (es) Utilización de una estructura multicapa a base de polímero halogenado como hoja de protección de módulo fotovoltaico
KR101607014B1 (ko) 다층 필름
WO2010050343A1 (ja) 太陽電池用裏面保護シート及び太陽電池モジュール
KR20120092069A (ko) 태양전지의 전면시트, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 광전지 모듈
JP2012129296A (ja) 太陽電池モジュール用カバーフィルム及び太陽電池モジュール
KR102294027B1 (ko) 배리어 필름
TW201247924A (en) Method for producing laminate
JP2011044690A (ja) 太陽電池用シート及び太陽電池モジュール
KR101414851B1 (ko) 불소계 수지 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광전지 모듈
JP2013016626A (ja) 太陽電池モジュール
JP5353319B2 (ja) 太陽電池バックシート
JP2000208795A (ja) 太陽電池モジュ―ル用表面保護シ―トおよびそれを使用した太陽電池モジュ―ル
JP2013060485A (ja) 接着性フィルム、並びにこれを用いてなる太陽電池用封止フィルム、合わせガラス用中間フィルム、太陽電池及び合わせガラス