專利名稱：作為用于太陽能電池模塊的包埋材料的evm粒狀材料、其生產(chǎn)方法、粘性膜以及太陽能電 ...的制作方法
作為用于太陽能電池模塊的包埋材料的EVM粒狀材料、其生產(chǎn)方法、粘性膜以及太陽能電池模塊、其生產(chǎn)方法及生產(chǎn)
裝置本發(fā)明涉及α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的球粒(pellets)，具有基于該α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的總重量按重量計彡40%的乙酸乙烯酯含量，作為一種用于太陽能電池模塊的包埋材料，涉及其生產(chǎn)方法，涉及一種粘性膜并且涉及一種太陽能電池模塊，并且涉及其生產(chǎn)方法以及生產(chǎn)裝置。在將太陽光直接地轉(zhuǎn)化成電能的太陽能電池模塊的幫助下，利用自然資源來發(fā)電。太陽能電池模塊的最重要的成分是太陽能電池。太陽能電池模塊時常被用于例如建筑物上的戶外區(qū)域中。因此，存在于太陽能電池模塊中的太陽能電池必須加以保護(hù)以免于環(huán)境影響。因為滲入水分由于腐蝕作用可以大大地縮短太陽能電池、并因而縮短太陽能電池模塊的壽命，所以太陽能電池的耐久性封裝 (包埋)是特別有意義的。用于封裝太陽能電池的材料必須是對太陽光透明的并且同時使能廉價地生產(chǎn)太陽能電池模塊。在現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常使用的用于包埋太陽能電池的材料是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。例如，W0-A-97/22637涉及一種基本上透明并無色的包埋材料，它不含對于紫外線的吸收劑成分并且由聚合物成分和交聯(lián)劑構(gòu)成。根據(jù)W0-A-97/22637，所使用的聚合物組分優(yōu)選是乙烯-乙酸乙烯酯。根據(jù)W0-A-97/22637的實例1，使用了無規(guī)乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，它由按重量計為67%的乙烯和按重量計為33%的乙酸乙烯酯構(gòu)成。EP 1 164 167 Al披露了包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、交聯(lián)劑以及阻聚劑的封裝材料。根據(jù)EP 1 164 167 Al，EVA具有按重量計為從5%至50%的乙酸乙烯酯含量。根據(jù)EP 1 164 167 Al，在按重量計含量高于50%時，EVA的機(jī)械性能會變壞并且變得難以制備EVA薄膜。關(guān)于在EP 1 164167 Al中使用的EVA的生產(chǎn)方法，EP 1 164 167 Al 沒有包含細(xì)節(jié)內(nèi)容。根據(jù)EP 1 164 167 Al的實例1和實例2，使用了一種EVA共聚物，具有按重量計為的乙酸乙烯酯。EP 1 184 912 Al同樣涉及一種由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)構(gòu)成的用于太陽能電池的包埋材料。根據(jù)EP 1 184 912 A1，EVA共聚物中的乙酸乙烯酯含量按重量計為從10%至40%。根據(jù)EP 1 184 912 Al，按重量計大于40%的乙酸乙烯酯的含量是不利的， 因為具有按重量計大于40%的乙酸乙烯酯含量的EVA共聚物容易流動，因而使太陽能電池的包埋過程復(fù)雜。此外，根據(jù)EP 1 184 912 Al，具有按重量計大于40%的乙酸乙烯酯含量的EVA共聚物在粘性上是值得注意的，并且因此用于包埋的EVA薄膜難以處理。根據(jù)EP 1 184 912 Al優(yōu)選使用的EVA薄膜是被交聯(lián)的。JP-A 2003-051605披露了一種用于太陽能電池模塊的薄膜，它由與有機(jī)過氧化物、硅烷偶聯(lián)劑以及穩(wěn)定劑混合的EVA共聚物構(gòu)成。根據(jù)JP-A 2003-051605，EVA共聚物的乙酸乙烯酯含量為27 %或更大。在實例中，使用了具有觀％的乙酸乙烯酯含量的EVA共聚物。JP-A 2003-049004涉及一種撓性薄膜，它在沒有交聯(lián)下適用于包埋太陽能電池。這種柔性膜優(yōu)選地是由一種乙烯共聚物或一種乙烯-α -烯烴共聚物或一種乙烯-丙烯酸酯共聚物形成的。根據(jù)在JP-A 2003-049004中的描述，意圖是提供EVA系統(tǒng)的可替代系統(tǒng)。EP-A 1 783 159 Al描述了由EVA形成的一種樹脂薄膜，該薄膜包括一種光敏引發(fā)劑以及一種硅烷偶聯(lián)劑；沒有給出關(guān)于制備EVA的方法的細(xì)節(jié)內(nèi)容。EP 2 031 662描述了一種太陽能電池模塊，由至少一種具有按重量計 (EVM)彡40%的乙酸乙烯酯含量的α-烯烴-乙酸乙酯共聚物的至少一個層組成，其中該層并不包括任何老化穩(wěn)定劑和/或任何助黏附劑。因此本發(fā)明的一個目的是提供以下球粒，它們可以用于一種包埋材料的基礎(chǔ)，通過它們太陽能電池模塊的生產(chǎn)能以節(jié)省時間并且因此還有廉價的方式進(jìn)行。產(chǎn)生的太陽能電池模塊由于良好的壽命以及優(yōu)異的紫外線穩(wěn)定性是值得注意的。包埋材料以及封裝材料在此應(yīng)理解為是同義的。太陽能電池模塊以及光伏打電池模塊在此應(yīng)理解為是同義的。為了解決這個問題，提出了開始時所提及的類型的球粒，它們被用作太陽能電池模塊的包埋材料，這些球粒包括作為添加劑的至少一種UV活化劑以及至少一種硅烷偶聯(lián)劑。常規(guī)的包埋材料由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或簡言之EVA組成，具有基于該 α -烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的總重量按重量計< 40%的乙酸乙烯酯含量。對于該交聯(lián)， 在此使用了有機(jī)過氧化物，它們在真空層壓的過程中熱致地交聯(lián)。這種真空實質(zhì)上阻止了氣泡的形成。這些過氧化物的分解產(chǎn)物在常規(guī)的用于生產(chǎn)光伏打電池模塊的方法中滲透進(jìn)入該真空泵中，并且結(jié)果引起了增加的維護(hù)。這種維護(hù)工作的失效將導(dǎo)致泵的失效?，F(xiàn)在還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，出人意料地，有可能免于使用有機(jī)過氧化物。盡管如此，為了確保α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的交聯(lián)，因此加入了至少一種UV活化劑。此外加入的助黏附劑是至少一種硅烷偶聯(lián)劑。該UV活化劑是選自二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、3，4_ 二甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4，4'-雙(二乙氨基)二苯甲酮、4，4' -二羥基二苯甲酮、4，4'-雙[2-(1-丙烯基)-苯氧基]二苯甲酮、4-( 二乙氨基)二苯甲酮、4-( 二甲氨基)二苯甲酮、4-苯甲酰基-聯(lián)苯、4-羥基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、二苯甲酮-3，3' :4,4'-四羧酸二酐、4， 4'-雙(二甲氨基)二苯甲酮、苯乙酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2，2_ 二乙氧基苯乙酮、2， 2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-芐基-2- ( 二甲氨基)-4 ‘-嗎啉代苯丁酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮、2-羥基-4' -(2-羥基乙氧基)-2-甲基苯丙酮、3'-羥基苯乙酮、4'-乙氧基苯乙酮、4'-羥基苯乙酮、4'-苯氧基苯乙酮、4'-叔丁基-2'，6' -二甲基苯乙酮、 2-甲基-4’ -(甲硫基)-2-嗎啉代苯丙酮、二苯基_(2，4，6_三甲基苯甲?；?氧化膦、苯基雙0，4，6_三甲基苯甲?；?氧化膦、甲基苯甲?；姿狨?、安息香、4，4' -二甲氧基安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香異丙基醚、安息香異丁基醚、4，4' -二甲基偶苯酰、六氯環(huán)戊二烯，單獨地或以組合的形式。UV活化劑是特別合適的，因為例如二苯甲酮具有在320至380nm范圍內(nèi)的相對紫外吸收最大值。UV活化劑的含量是在0. Iphr與IOphr之間，優(yōu)選地，在0. Iphr與3. Ophr之間，更優(yōu)選地在0. 25phr與2. 5phr之間，尤其優(yōu)選地在0. 5phr與2. Ophr之間。
“phr”是一個專門的定義并且意思是“每100橡膠的份數(shù)”。此外，所使用的硅烷偶聯(lián)劑可以是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、(甲基丙烯?；跫谆?甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯?；跫谆籽趸柰椤?甲基丙烯?；跫谆?甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯?；跫谆已趸柰椤?-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙酰氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基二甲氧基甲基硅烷，單獨地或以組合的形式。硅烷偶聯(lián)劑用作助黏附劑，因為它們具有至該太陽能電池模塊的玻璃上的結(jié)合位點。硅烷偶聯(lián)劑的含量是在0. 05phr與IOphr之間，優(yōu)選地，在0. Iphr至3. Ophr之間， 更優(yōu)選地在0. 25phr至2. 5phr之間，尤其優(yōu)選地在0. 5phr至與2. Ophr之間。所使用的α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物值得注意的是基于該α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的總重量按重量計> 40%的高的乙酸乙烯酯含量。典型地，根據(jù)本發(fā)明使用的 α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量是基于該α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的總重量按重量計> 40 %至按重量計90 %，優(yōu)選地按重量計40 %至按重量計60 %。使用的α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物除了基于該α-烯烴和基于乙酸乙烯酯的單體單元之外還可以具有一種或多種另外的共聚單體單元(例如三元共聚物)，例如基于乙烯基酯類和/或基于(甲基)丙烯酸酯類的單體單元。另外的共聚單體單元，如果在該 α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物中存在另外的共聚單元的話，以基于該α -烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的總重量高達(dá)按重量計10%的比例存在，在這種情況下基于α-烯烴的單體的比例對應(yīng)地減小。因此有可能，例如，使用由按重量計從> 40%至按重量計98%的乙酸乙烯酯、 按重量計2%至按重量計< 60%的α -烯烴、以及按重量計從0至10%的至少一種另外的共聚單體構(gòu)成的α -烯烴-乙酸乙烯酯共聚物類，其中乙酸乙烯酯、α -烯烴和其他共聚單體的總量是按重量計為100%。在所使用的α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物中使用的α-烯烴可以是所有已知的 α-烯烴。這種α-烯烴優(yōu)選地選自乙烯、丙烯、丁烯、尤其是正丁烯以及異丁烯、戊烯、己烯，尤其是ι-己烯、庚烯以及辛烯，尤其是ι-辛烯。還有可能使用所提及的α-烯烴的更高級的同系物作為α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物中的α-烯烴。此外，α-烯烴可以額外地帶有取代基，尤其是(^-(5-烷基基團(tuán)。然而，α-烯烴優(yōu)選地不帶有任何另外的取代基。此外，有可能在該α-烯烴-乙酸乙烯酯中使用兩種或更多種不同的α-烯烴的混合物。然而，優(yōu)選不使用不同的α-烯烴的混合物。 優(yōu)選的α-烯烴是乙烯以及丙烯，特別優(yōu)選使用乙烯作為該α-烯烴乙酸乙酯共聚物中的 α -烯烴。因此，在本發(fā)明的球粒中優(yōu)選使用的α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物是一種乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。特別優(yōu)選的乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物具有按重量計彡40%至90%的乙酸乙烯
酯含量。典型地，優(yōu)選使用的具有高乙酸乙烯酯含量的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物通常稱為 EVM共聚物，其中在縮寫中的“Μ”表示該EVA的亞甲基主鏈的飽和的主鏈。使用的α-烯烴乙酸乙酯共聚物，優(yōu)選地乙烯乙酸乙烯酯共聚物總體上具有根據(jù)ISO 1133在190°C并且21. IN的負(fù)載下測量的1至40、優(yōu)選地1至35的MFI值(g/10min)。根據(jù)DIN 53 523ML 1+4在100°C下的門尼粘度通常為3至50，優(yōu)選為從4至40 門尼單位。通過GPC法確定的數(shù)均分子量(Mw)通常是從5000g/mol到800 OOOg/mol、優(yōu)選從 100 000g/mol 到 400 000g/mol、更優(yōu)選地 500 000g/mol。給予特別優(yōu)選的是在本發(fā)明的太陽能電池模塊中使用乙烯-乙酸乙酯共聚物，它們是例如在Levapren 或Levamelt 商品名下從德國朗盛化學(xué)公司(Lanxess Deutschland GmbH)可商購的?？梢约尤肓硗獾某Ｒ?guī)添加劑，例如填充劑、光穩(wěn)定劑(尤其是UV穩(wěn)定劑)、酸清除齊U、活性助劑或老化穩(wěn)定劑。光穩(wěn)定劑的例子可以是具有以下化學(xué)式的2-羥基二苯甲酮
權(quán)利要求
1.α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的球粒，具有基于該α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的總重量按重量計>40%的乙酸乙烯酯含量，作為一種用于太陽能電池模塊的包埋材料，其特征在于這些球粒包括作為添加劑的至少一種UV活化劑以及至少一種硅烷偶聯(lián)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球粒，其特征在于該UV活化劑是選自二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、3，4_ 二甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4，4'-雙(二乙氨基)二苯甲酮、4， 4' -二羥基二苯甲酮、4，4'-雙[2-(1-丙烯基)-苯氧基]二苯甲酮、4-( 二乙氨基)二苯甲酮、4-( 二甲氨基)二苯甲酮、4-苯甲?；?聯(lián)苯、4-羥基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、 二苯甲酮_3，3' ,4,4'-四羧酸二酐、4，4'-雙(二甲氨基)二苯甲酮、苯乙酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2，2- 二乙氧基苯乙酮、2，2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-芐基-2-( 二甲氨基)-4'-嗎啉代苯丁酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮、2-羥基-4' -(2-羥基乙氧基)-2-甲基苯丙酮、3'-羥基苯乙酮、4'-乙氧基苯乙酮、4'-羥基苯乙酮、4'-苯氧基苯乙酮、 4'-叔丁基-2' ,6' -二甲基苯乙酮、2-甲基-4’-(甲硫基)-2-嗎啉代苯丙酮、二苯基_(2，4，6_三甲基苯甲?；?氧化膦、苯基雙_(2，4，6_三甲基苯甲?；?氧化膦、甲基苯甲?；姿狨?、安息香、4，4' -二甲氧基安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香異丙基醚、安息香異丁基醚、4，4' - 二甲基偶苯酰、六氯環(huán)戊二烯，單獨地或以組合的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球粒，其特征在于該硅烷偶聯(lián)劑是選自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷、(甲基丙烯?；跫谆?甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯?；跫谆籽趸柰?、(甲基丙烯?；跫谆?甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯?；跫谆已趸柰椤?-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙酰氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三 (三甲基甲硅烷氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基二甲氧基甲基硅烷，單獨地或以組合的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球粒，其特征在于UV活化劑的含量是在0.Iphr與IOphr之間，優(yōu)選地，在0. Iphr與3. Ophr之間，更優(yōu)選地在0. 25phr與2. 5phr之間，尤其優(yōu)選地在 0. 5phr 與 2. Ophr 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球粒，其特征在于硅烷偶聯(lián)劑的含量是在0.05phr與IOphr 之間，優(yōu)選地，在0. Iphr與3. Ophr之間，更優(yōu)選地在0. 25phr與2. 5phr之間，尤其優(yōu)選地在 0. 5phr 與 2. Ophr 之間。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的球粒用于生產(chǎn)一種粘性膜的用途。
7.用于太陽能電池模塊的粘性膜，包括根據(jù)權(quán)利要求1-5的球粒。
8.用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的球粒的方法，這些球粒通過一種溶液聚合法在 100至700巴的壓力下制備，其特征在于該溶劑的沸點是小于該UV活化劑以及該硅烷偶聯(lián)劑的沸點。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該溶劑通過蒸發(fā)除去。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該溶劑是叔丁醇、甲醇、苯、甲苯、乙酸甲酯或二烷基亞砜。
11.用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的球粒的方法，這些球粒通過一種溶液聚合法在 100至700巴的壓力下制備，其特征在于這些添加劑在該聚合反應(yīng)之后或在該溶液聚合物進(jìn)行處理之后加入。
12.太陽能電池模塊，包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求7的粘性膜。
13.用于生產(chǎn)一種太陽能電池模塊的方法，其特征在于使該太陽能電池模塊經(jīng)受UV輻射，該粘性膜包括至少一種UV活化劑以及至少一種硅烷偶聯(lián)劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于該UV輻射優(yōu)選地在層壓之后直接地進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述輻射的持續(xù)時間是在10-600秒之間，特別優(yōu)選在10與180秒之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該輻射溫度優(yōu)選地是50°C-200°C。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種太陽能電池模塊。
18.用于生產(chǎn)一種太陽能電池模塊的裝置，其特征在于它包括一種紫外輻射器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于該紫外輻射器優(yōu)選地直接安裝在該層壓裝置的下游。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種太陽能電池模塊。
21.太陽能發(fā)電設(shè)備，包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及由具有相對于α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物的總重量按重量計>40％的乙酸乙烯酯含量的α-烯烴-乙酸乙烯酯共聚物組成的粒狀材料，作為太陽能電池模塊的包埋材料，這些粒狀材料包括作為添加劑的至少一種UV活化劑以及至少一種硅烷偶聯(lián)劑，并且涉及它們用于生產(chǎn)太陽能電池模塊的薄膜的用途。
文檔編號C08K5/00GK102473783SQ201080035076
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者安德烈亞斯·羅斯, 拉爾夫·塔佩, 斯特凡·克爾布赫, 格爾德·貝格曼, 漢斯-于爾根·福羅蒙特, 米夏埃爾·赫爾曼, 賴納·卡爾科芬 申請人:朗盛德國有限責(zé)任公司