专利名称：作为用于太阳能电池模块的包埋材料的evm粒状材料、其生产方法、粘性膜以及太阳能电 ...的制作方法
作为用于太阳能电池模块的包埋材料的EVM粒状材料、其生产方法、粘性膜以及太阳能电池模块、其生产方法及生产
装置本发明涉及α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的球粒(pellets)，具有基于该α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的总重量按重量计彡40%的乙酸乙烯酯含量，作为一种用于太阳能电池模块的包埋材料，涉及其生产方法，涉及一种粘性膜并且涉及一种太阳能电池模块，并且涉及其生产方法以及生产装置。在将太阳光直接地转化成电能的太阳能电池模块的帮助下，利用自然资源来发电。太阳能电池模块的最重要的成分是太阳能电池。太阳能电池模块时常被用于例如建筑物上的户外区域中。因此，存在于太阳能电池模块中的太阳能电池必须加以保护以免于环境影响。因为渗入水分由于腐蚀作用可以大大地缩短太阳能电池、并因而缩短太阳能电池模块的寿命，所以太阳能电池的耐久性封装 (包埋)是特别有意义的。用于封装太阳能电池的材料必须是对太阳光透明的并且同时使能廉价地生产太阳能电池模块。在现有技术中经常使用的用于包埋太阳能电池的材料是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。例如，W0-A-97/22637涉及一种基本上透明并无色的包埋材料，它不含对于紫外线的吸收剂成分并且由聚合物成分和交联剂构成。根据W0-A-97/22637，所使用的聚合物组分优选是乙烯-乙酸乙烯酯。根据W0-A-97/22637的实例1，使用了无规乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，它由按重量计为67%的乙烯和按重量计为33%的乙酸乙烯酯构成。EP 1 164 167 Al披露了包含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、交联剂以及阻聚剂的封装材料。根据EP 1 164 167 Al，EVA具有按重量计为从5%至50%的乙酸乙烯酯含量。根据EP 1 164 167 Al，在按重量计含量高于50%时，EVA的机械性能会变坏并且变得难以制备EVA薄膜。关于在EP 1 164167 Al中使用的EVA的生产方法，EP 1 164 167 Al 没有包含细节内容。根据EP 1 164 167 Al的实例1和实例2，使用了一种EVA共聚物，具有按重量计为的乙酸乙烯酯。EP 1 184 912 Al同样涉及一种由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)构成的用于太阳能电池的包埋材料。根据EP 1 184 912 A1，EVA共聚物中的乙酸乙烯酯含量按重量计为从10%至40%。根据EP 1 184 912 Al，按重量计大于40%的乙酸乙烯酯的含量是不利的， 因为具有按重量计大于40%的乙酸乙烯酯含量的EVA共聚物容易流动，因而使太阳能电池的包埋过程复杂。此外，根据EP 1 184 912 Al，具有按重量计大于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薄膜难以处理。根据EP 1 184 912 Al优选使用的EVA薄膜是被交联的。JP-A 2003-051605披露了一种用于太阳能电池模块的薄膜，它由与有机过氧化物、硅烷偶联剂以及稳定剂混合的EVA共聚物构成。根据JP-A 2003-051605，EVA共聚物的乙酸乙烯酯含量为27 %或更大。在实例中，使用了具有观％的乙酸乙烯酯含量的EVA共聚物。JP-A 2003-049004涉及一种挠性薄膜，它在没有交联下适用于包埋太阳能电池。这种柔性膜优选地是由一种乙烯共聚物或一种乙烯-α -烯烃共聚物或一种乙烯-丙烯酸酯共聚物形成的。根据在JP-A 2003-049004中的描述，意图是提供EVA系统的可替代系统。EP-A 1 783 159 Al描述了由EVA形成的一种树脂薄膜，该薄膜包括一种光敏引发剂以及一种硅烷偶联剂；没有给出关于制备EVA的方法的细节内容。EP 2 031 662描述了一种太阳能电池模块，由至少一种具有按重量计 (EVM)彡40%的乙酸乙烯酯含量的α-烯烃-乙酸乙酯共聚物的至少一个层组成，其中该层并不包括任何老化稳定剂和/或任何助黏附剂。因此本发明的一个目的是提供以下球粒，它们可以用于一种包埋材料的基础，通过它们太阳能电池模块的生产能以节省时间并且因此还有廉价的方式进行。产生的太阳能电池模块由于良好的寿命以及优异的紫外线稳定性是值得注意的。包埋材料以及封装材料在此应理解为是同义的。太阳能电池模块以及光伏打电池模块在此应理解为是同义的。为了解决这个问题，提出了开始时所提及的类型的球粒，它们被用作太阳能电池模块的包埋材料，这些球粒包括作为添加剂的至少一种UV活化剂以及至少一种硅烷偶联剂。常规的包埋材料由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或简言之EVA组成，具有基于该 α -烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的总重量按重量计< 40%的乙酸乙烯酯含量。对于该交联， 在此使用了有机过氧化物，它们在真空层压的过程中热致地交联。这种真空实质上阻止了气泡的形成。这些过氧化物的分解产物在常规的用于生产光伏打电池模块的方法中渗透进入该真空泵中，并且结果引起了增加的维护。这种维护工作的失效将导致泵的失效。现在还已经发现了，出人意料地，有可能免于使用有机过氧化物。尽管如此，为了确保α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的交联，因此加入了至少一种UV活化剂。此外加入的助黏附剂是至少一种硅烷偶联剂。该UV活化剂是选自二苯甲酮、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'-双(二乙氨基)二苯甲酮、4，4' -二羟基二苯甲酮、4，4'-双[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-联苯、4-羟基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、二苯甲酮-3，3' :4,4'-四羧酸二酐、4， 4'-双(二甲氨基)二苯甲酮、苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、2，2_ 二乙氧基苯乙酮、2， 2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-苄基-2- ( 二甲氨基)-4 ‘-吗啉代苯丁酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2-羟基-4' -(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮、3'-羟基苯乙酮、4'-乙氧基苯乙酮、4'-羟基苯乙酮、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-吗啉代苯丙酮、二苯基_(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦、苯基双0，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦、甲基苯甲酰基甲酸酯、安息香、4，4' -二甲氧基安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、安息香异丁基醚、4，4' -二甲基偶苯酰、六氯环戊二烯，单独地或以组合的形式。UV活化剂是特别合适的，因为例如二苯甲酮具有在320至380nm范围内的相对紫外吸收最大值。UV活化剂的含量是在0. Iphr与IOphr之间，优选地，在0. Iphr与3. Ophr之间，更优选地在0. 25phr与2. 5phr之间，尤其优选地在0. 5phr与2. Ophr之间。
“phr”是一个专门的定义并且意思是“每100橡胶的份数”。此外，所使用的硅烷偶联剂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、(甲基丙烯酰基氧甲基)甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧甲基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰基氧甲基)甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧甲基三乙氧基硅烷、3-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，单独地或以组合的形式。硅烷偶联剂用作助黏附剂，因为它们具有至该太阳能电池模块的玻璃上的结合位点。硅烷偶联剂的含量是在0. 05phr与IOphr之间，优选地，在0. Iphr至3. Ophr之间， 更优选地在0. 25phr至2. 5phr之间，尤其优选地在0. 5phr至与2. Ophr之间。所使用的α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物值得注意的是基于该α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的总重量按重量计> 40%的高的乙酸乙烯酯含量。典型地，根据本发明使用的 α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量是基于该α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的总重量按重量计> 40 %至按重量计90 %，优选地按重量计40 %至按重量计60 %。使用的α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物除了基于该α-烯烃和基于乙酸乙烯酯的单体单元之外还可以具有一种或多种另外的共聚单体单元(例如三元共聚物)，例如基于乙烯基酯类和/或基于(甲基)丙烯酸酯类的单体单元。另外的共聚单体单元，如果在该 α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物中存在另外的共聚单元的话，以基于该α -烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的总重量高达按重量计10%的比例存在，在这种情况下基于α-烯烃的单体的比例对应地减小。因此有可能，例如，使用由按重量计从> 40%至按重量计98%的乙酸乙烯酯、 按重量计2%至按重量计< 60%的α -烯烃、以及按重量计从0至10%的至少一种另外的共聚单体构成的α -烯烃-乙酸乙烯酯共聚物类，其中乙酸乙烯酯、α -烯烃和其他共聚单体的总量是按重量计为100%。在所使用的α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物中使用的α-烯烃可以是所有已知的 α-烯烃。这种α-烯烃优选地选自乙烯、丙烯、丁烯、尤其是正丁烯以及异丁烯、戊烯、己烯，尤其是ι-己烯、庚烯以及辛烯，尤其是ι-辛烯。还有可能使用所提及的α-烯烃的更高级的同系物作为α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物中的α-烯烃。此外，α-烯烃可以额外地带有取代基，尤其是(^-(5-烷基基团。然而，α-烯烃优选地不带有任何另外的取代基。此外，有可能在该α-烯烃-乙酸乙烯酯中使用两种或更多种不同的α-烯烃的混合物。然而，优选不使用不同的α-烯烃的混合物。 优选的α-烯烃是乙烯以及丙烯，特别优选使用乙烯作为该α-烯烃乙酸乙酯共聚物中的 α -烯烃。因此，在本发明的球粒中优选使用的α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物是一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。特别优选的乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物具有按重量计彡40%至90%的乙酸乙烯
酯含量。典型地，优选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称为 EVM共聚物，其中在缩写中的“Μ”表示该EVA的亚甲基主链的饱和的主链。使用的α-烯烃乙酸乙酯共聚物，优选地乙烯乙酸乙烯酯共聚物总体上具有根据ISO 1133在190°C并且21. IN的负载下测量的1至40、优选地1至35的MFI值(g/10min)。根据DIN 53 523ML 1+4在100°C下的门尼粘度通常为3至50，优选为从4至40 门尼单位。通过GPC法确定的数均分子量(Mw)通常是从5000g/mol到800 OOOg/mol、优选从 100 000g/mol 到 400 000g/mol、更优选地 500 000g/mol。给予特别优选的是在本发明的太阳能电池模块中使用乙烯-乙酸乙酯共聚物，它们是例如在Levapren 或Levamelt 商品名下从德国朗盛化学公司(Lanxess Deutschland GmbH)可商购的。可以加入另外的常规添加剂，例如填充剂、光稳定剂(尤其是UV稳定剂)、酸清除齐U、活性助剂或老化稳定剂。光稳定剂的例子可以是具有以下化学式的2-羟基二苯甲酮
权利要求
1.α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的球粒，具有基于该α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的总重量按重量计>40%的乙酸乙烯酯含量，作为一种用于太阳能电池模块的包埋材料，其特征在于这些球粒包括作为添加剂的至少一种UV活化剂以及至少一种硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的球粒，其特征在于该UV活化剂是选自二苯甲酮、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'-双(二乙氨基)二苯甲酮、4， 4' -二羟基二苯甲酮、4，4'-双[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-联苯、4-羟基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、 二苯甲酮_3，3' ,4,4'-四羧酸二酐、4，4'-双(二甲氨基)二苯甲酮、苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、2，2- 二乙氧基苯乙酮、2，2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-苄基-2-( 二甲氨基)-4'-吗啉代苯丁酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2-羟基-4' -(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮、3'-羟基苯乙酮、4'-乙氧基苯乙酮、4'-羟基苯乙酮、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-吗啉代苯丙酮、二苯基_(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦、苯基双_(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦、甲基苯甲酰基甲酸酯、安息香、4，4' -二甲氧基安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、安息香异丁基醚、4，4' - 二甲基偶苯酰、六氯环戊二烯，单独地或以组合的形式。
3.根据权利要求1所述的球粒，其特征在于该硅烷偶联剂是选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、(甲基丙烯酰基氧甲基)甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧甲基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰基氧甲基)甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧甲基三乙氧基硅烷、3-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，单独地或以组合的形式。
4.根据权利要求1所述的球粒，其特征在于UV活化剂的含量是在0.Iphr与IOphr之间，优选地，在0. Iphr与3. Ophr之间，更优选地在0. 25phr与2. 5phr之间，尤其优选地在 0. 5phr 与 2. Ophr 之间。
5.根据权利要求1所述的球粒，其特征在于硅烷偶联剂的含量是在0.05phr与IOphr 之间，优选地，在0. Iphr与3. Ophr之间，更优选地在0. 25phr与2. 5phr之间，尤其优选地在 0. 5phr 与 2. Ophr 之间。
6.根据以上权利要求中任一项所述的球粒用于生产一种粘性膜的用途。
7.用于太阳能电池模块的粘性膜，包括根据权利要求1-5的球粒。
8.用于生产根据权利要求1-5所述的球粒的方法，这些球粒通过一种溶液聚合法在 100至700巴的压力下制备，其特征在于该溶剂的沸点是小于该UV活化剂以及该硅烷偶联剂的沸点。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于该溶剂通过蒸发除去。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于该溶剂是叔丁醇、甲醇、苯、甲苯、乙酸甲酯或二烷基亚砜。
11.用于生产根据权利要求1-5所述的球粒的方法，这些球粒通过一种溶液聚合法在 100至700巴的压力下制备，其特征在于这些添加剂在该聚合反应之后或在该溶液聚合物进行处理之后加入。
12.太阳能电池模块，包括至少一种根据权利要求7的粘性膜。
13.用于生产一种太阳能电池模块的方法，其特征在于使该太阳能电池模块经受UV辐射，该粘性膜包括至少一种UV活化剂以及至少一种硅烷偶联剂。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于该UV辐射优选地在层压之后直接地进行。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述辐射的持续时间是在10-600秒之间，特别优选在10与180秒之间。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于该辐射温度优选地是50°C-200°C。
17.根据权利要求16所述的方法，用于生产根据权利要求12所述的一种太阳能电池模块。
18.用于生产一种太阳能电池模块的装置，其特征在于它包括一种紫外辐射器。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于该紫外辐射器优选地直接安装在该层压装置的下游。
20.根据权利要求19所述的装置，用于生产根据权利要求12所述的一种太阳能电池模块。
21.太阳能发电设备，包括至少一种根据权利要求12所述的太阳能电池模块。
全文摘要
本发明涉及由具有相对于α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物的总重量按重量计>40％的乙酸乙烯酯含量的α-烯烃-乙酸乙烯酯共聚物组成的粒状材料，作为太阳能电池模块的包埋材料，这些粒状材料包括作为添加剂的至少一种UV活化剂以及至少一种硅烷偶联剂，并且涉及它们用于生产太阳能电池模块的薄膜的用途。
文档编号C08K5/00GK102473783SQ201080035076
公开日2012年5月23日 申请日期2010年8月3日 优先权日2009年8月7日
发明者安德烈亚斯·罗斯, 拉尔夫·塔佩, 斯特凡·克尔布赫, 格尔德·贝格曼, 汉斯-于尔根·福罗蒙特, 米夏埃尔·赫尔曼, 赖纳·卡尔科芬 申请人:朗盛德国有限责任公司