专利名称：一种用于退火处理光伏封装聚合物薄膜的方法
技术领域：
根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种退火处理光伏聚合物封装薄膜的方法，所述薄膜包含大体上沿机器方向取向的聚合物分子。
背景技术：
通过常规的聚合物挤出技术，聚合物在高输出速度(>5_7米/分钟)下被转换成薄规格(guage)(例如500微米或更小)的薄膜，这种聚合物具有沿机器方向的高水平的取向(orientation)，所述机器方向是将薄膜挤出机器的方向。这种高水平的取向的一个结果是当所述薄膜被加热到其熔化温度以上时会高度皱缩。特别对于光伏聚合物封装薄膜，当用这种薄膜将太阳能电池阵列封装在光伏模块内时，这种皱缩就是问题。皱缩会引起易碎的太阳能电池损坏和/或导致在边缘或在模块内缺少材料。在层压步骤中，例如通过真空层压过程实现封装，而在真空层压过程中，薄膜被加热至融化并且也可以被进一步加热至容许聚合物母体固化或交联，已发现，层压步骤之前的分离的退火步骤能使薄膜松弛并且因此能在层压点极大地减少皱缩。市场上有STR生产的商标为PH0T0CAP的被退火处理的光伏聚合物封装薄膜，这种光伏聚合物封装薄膜具有减少的皱缩。但是涉及获得这种薄膜的处理方法的信息还没有被公开。但是，所销售的由STR制造的这种薄膜被附在硅化纸上，并且如果硅化纸被移除，在薄膜上能看见硅化纸的微小痕迹。由于硅化纸的存在，从硅化纸转移至薄膜的硅会被观察到，这 是不期望的。另外，硅化纸的存在会引起材料的额外成本和额外处理过程，即当将薄膜施加到光伏模块上时必须移除硅化纸。虽然在传统的挤出中通过智能处理，例如通过慢速挤出、慢冷却所挤出的薄膜以及在挤出后有限地延伸熔化的幕状物(curtain)，能有限地减少聚合物分子的取向和压力，但是这种解决方案由于降低生产过程而导致成本相当大。在挤出之后没有合适的手段退火处理薄膜，对于约500微米薄规格和IOOOmm宽的高乙酸乙烯酯EVA (ethylene-vinylacetate,乙烯-乙酸乙烯酯)共聚物类型的薄膜,挤出速度会被限制到100至250kg。这类薄膜最终的应力和皱缩较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于退火处理光伏聚合物封装薄膜的方法，在该方法中，所述薄膜的皱缩被减少。为了实现上述目的，使用加热装置将被支撑在支撑装置的支撑表面上的薄膜加热至弛豫温度以增加聚合物分子的各向同性，从而使得薄膜被至少部分地退火，支撑装置包括位于薄膜和支撑表面之间的流体。发明人发现，通过将薄膜 加热至弛豫温度能对薄膜退火处理。薄膜和支撑表面之间所含的流体防止薄膜(通常为例如500微米或更小的薄规格薄膜)粘结到支撑装置的残留物。发明人另外还发现，聚合物分子的各向同性通过相对于机器方向取向的聚合物分子在弛豫温度下或高于弛豫温度下例如能被增加，从而使得能获得相对于机器方向更加均匀分布的取向角，和/或通过设定随机卷绕的构造增加聚合物分子的各向同性。在本发明优选的实施方式中，支撑表面具有用于支撑薄膜的粗糙表面。具有高点和下凹点的粗糙表面的表面形貌使得其能给被加热的粘性聚合物薄膜提供改进的支撑。不想受任何理论的限制，发明人认为，高点和下凹点的结合防止薄膜在弛豫期间粘结、流动或极大地延长，高点用于在离散点固定薄膜，在下凹点流体支撑薄膜。另一优点是，应力弛豫被均匀地分布在聚合物薄膜上。随机分布的高点和下凹点也被认为有助于进一步增加薄膜内聚合物分子的各向同性。在本发明优选的实施方式中，粗糙表面的粗糙度Rz为50至120微米之间，优选地为90微米，和/或粗糙度Ra为5至50微米。发明人发现，对于具有这种特定微形貌的表面，具有粗糙表面的支撑表面(即，高点和下凹点的效果之间的平衡)的优点是特别显著的。在本发明更优选的实施方式中，粗糙表面由金属制成，例如钢、不锈钢、陶瓷、铜、铝等。金属表面通常 耐用并且在涉及聚合物薄膜弛豫的温度范围内不会与聚合物反应。另夕卜，存在多种给表面(特别是金属表面)施加特定粗糙度的表面粗化技术。在本发明优选的实施方式中，所述支撑装置包括至少一个辊，辊具有作为外圆柱表面的粗糙表面。具有作为外圆柱表面的粗糙表面的辊不仅提供了用于支撑薄膜的表面，还提供了通过绕纵轴旋转辊将难以处理的、被加热的、粘性的软薄膜从一个处理工位传输到另一工位的可能性，该传输过程作为自动和连续生产过程的一部分。在本发明优选的实施方式中，薄膜包括官能分子并且弛豫温度低于官能分子的热解温度。官能分子例如是固化过程所必须的固化分子(例如有机过氧化物)或用于增加薄膜与光伏模块内玻璃表面粘附的引物分子(例如硅烷)。在本发明优选的实施方式中，弛豫温度至少高于维卡软化点，并且更优选地，高于熔点。为了获得更加快速的聚合物薄膜的弛豫以及减少整个退火过程的时间，弛豫温度被保持在维卡软化点之上并且更加优选地保持在熔点之上。其结果是在保持聚合物的化学稳定性的同时提高退火处理的聚合物薄膜的产出并且降低出现不期望的化学反应的风险，以便不改变聚合物薄膜的化学、热力学、机械和光学特性。在本发明的优选实施方式中，在退火过程中，连续薄片形式的光伏聚合物封装薄膜优选地以光伏聚合物封装薄膜8米/分钟或更高的速度通过驱动装置被输送到支撑装置上。在高的产出速度下退火处理连续薄片形式的聚合物薄膜的优点在于，尤其当在辊的外圆柱表面上实施退火时，该退火过程适于通过高生产能力的挤出机器提供未被退火处理的聚合物薄膜以生产连续薄片的光伏聚合物封装薄膜。优选地，通过驱动装置给支撑装置输送薄膜使得能避免聚合物分子的再取向，即失去各向同性。更优选地，在薄膜的任何随后处理中，例如在对薄膜退火之后通过驱动装置进一步传输薄膜的过程中，避免聚合物分子的再取向，即失去各向同性。例如，在通过驱动装置传输薄膜的过程，通过避免薄膜内的拉力来实现。在本发明优选的实施方式中，在退火之后，在单独的步骤中，优选地在退火处理薄膜之后，更优选地在将薄膜冷却至室温之后，薄膜被固化从而形成半成品(half-fabricate)o固化聚合物薄膜使薄膜硬化并且使其变粗糙，并且使得薄膜和通过薄膜封装的部件在尺寸上冻结。这会产生在封装之后不会再熔化的弹性材料(橡胶)。
在本发明优选的实施方式中，加热装置包括红外加热元件。红外加热元件能快速均匀地加热聚合物薄膜。红外加热元件的另一优点是其对功率控制单元的快速反应时间。特别地，当在在辊的外圆柱表面上实施退火并且沿辊的外表面径向地放置红外加热元件时，通过调整辊的旋转速度，能实现非常精确的温度控制。在本发明优选的实施方式中，聚合物薄膜由热塑性弹性体材料制成，热塑性弹性体材料例如是但不限于聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)、聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸酯共聚物、茂金属聚乙烯、热塑性聚氨基甲酸酯以及其他的热塑性橡胶、聚烯烃或官能化聚烯烃。为了获得具有具体特性的薄膜，例如良好的光学特性、弹性、阻隔性等，这些材料被单独地或组合地选择。聚合物是透明的、具有适当的光吸收和反射特性以及呈现出粘着和弹性特性。在本发明优选的实施方式中，聚合物薄膜由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)类型的官能化聚烯烃制成。确定级别的EVA是非常透明的、弹性的，并且能具有高熔融指数、低熔化温度和低热膨胀，使得其特别适于封装光伏设备。在本发明优选的实施方式中，EVA含有浓度为28%至40%的乙酸乙烯酯。当EVA保持相对较低的熔化温度时，相比乙烯单聚合物，具有浓度为28%至40%的乙酸乙烯酯的EVA具有提升的透明度。本发明还涉及一种用于生产被退火的光伏聚合物封装薄膜的方法，包括步骤:通过沿挤出方向的挤出来生产光伏聚合物封装材料，以及通过上述任一方法退火处理所获得的光伏聚合物封装薄膜，其中所述薄膜包括大体上沿机器方向取向的聚合物分子，所述机器方向沿着所述挤出方向。 本发明还涉及一种通过上述方法所获得的光伏聚合物封装薄膜。发明人发现，通过该方法所获得的薄膜能被大体上退火，这意味着，例如当作为封装薄膜被固化时，薄膜不会伸展、延长、再取向或变薄，并且特别适于用作封装薄膜。本发明还涉及一种用于将太阳能电池阵列组装到光伏模块的方法，该组装是通过使用根据本发明方法所获得的光伏封装薄膜将太阳能电池阵列封装而实现的。发明人发现，当使用根据本发明被退火的光伏封装薄膜将太阳能电池阵列封装到光伏模块内时，在聚合物开始固化之前，在熔化阶段在太阳能电池上不会施加实质上的皱缩应力。因此，低皱缩防止电池在组装过程中移动，该组装优选地通过平板式真空层压过程实现，并且低皱缩防止电池和金属带弯曲和/或产生应力，并且因此防止使用过程中的破裂以及因此引起的代价高的故障。本发明还涉及一种包括根据本发明方法获得的光伏聚合物封装薄膜的光伏模块。本发明还涉及一种专门设计用于实施本发明方法的设备。
从本发明的优选实施方式的附图和说明书中，根据本发明的退火处理光伏聚合物封装薄膜的方法、生产退火处理的光伏聚合物封装薄膜的方法、通过这种方法获得的光伏封装薄膜、通过使用退火处理的光伏封装薄膜将太阳能电池阵列封装来将太阳能电池阵列组装到光伏模块内的方法以及通过该方法获得的光伏模块的其他细节和优点会变得清楚。图1显示了根据本发明的形成光 伏模块叠层的全视图。
图2显示了退火处理(a)之前和退火处理(b)之后的光伏封装薄膜内的聚合物分子的示意性视图。图3显示了根据本发明的处理过程的示意性视图。图4显示了根据本发明的处理过程的另一实施方式的示意性视图。图5显示了根据本发明的优选实施方式的支撑在粗糙表面上的聚合物封装薄膜的截面图。图6显示了根据图5的粗糙表面的全视图。在附图中，相同的标记数字被分配给相同或类似的元件。
具体实施例方式太阳能电池阵列4 (例如晶体硅太阳能电池阵列)例如通过由金属条(带)5将一系列的太阳能电池连接而被组装在光伏模块I中。太阳能电池4通常用光伏聚合物封装薄膜3被封装。图1显不了光伏模块1的一种·可能封装的实施例，光伏模块I包括刚性玻璃层2(I至5mm,优选地2至4mm)、300至600微米(优选地400至500微米)厚的第一层光伏聚合物封装薄膜3、通过金属带5连接的太阳能电池阵列4、厚度通常等于第一层光伏聚合物封装薄膜的第二层光伏聚合物封装薄膜3以及电绝缘聚合物基背板6。在光伏模块I中光伏聚合物封装薄膜3包围太阳能电池4和金属带。模块I通过抽真空以除去界面之间的所有气体并且然后通过例如由平板式层压机加热封装薄膜3而与外界气密地密封，并且封装薄膜3随后被加热至正好高于其维卡软化点或正好高于其熔点的温度以及被加热至允许聚合物交联成三维网络的温度。典型的聚合物能够是含高百分比乙酸乙烯酯的乙烯-乙酸乙烯聚合物，乙烯-乙酸乙烯聚合物的熔点例如为61至75° C并且包含例如二烃基类过氧化物族的有机过氧化物、单过氧碳酸酯型的过氧化物或过氧化缩酮类过氧化物或其组合。所有的过氧化物具有不同的热分解温度曲线，对于给定的温度，不同的热分解温度曲线导致不同的固化速度。固化具有这些过氧化物的聚合物通常所施加的温度范围为140至160° C。当形成三维网络时，即可实现最终的固化，这种三维网络在提取试验中不能被溶剂(例如甲苯或二甲苯)溶解。这种状态也被称为橡胶。聚合物封装薄膜3不能再熔化并且模块I被气密地封闭。但是，借助于固化的分子，对于本发明，固化不是重要的，并且也能使用紫外线获得薄膜的固化。靠近固化的分子，薄膜也能包括其他的分子，例如引物分子、填料、稳定剂或抗氧化剂。被固化的封装薄膜会使模块I例如能应对冲击和机械应力(例如由于热量导致的膨胀)而不会损坏模块(即电池的破裂、金属带的断开以及任何可能破坏模块的其他方式)并且防止湿气进入模块I。根据本发明的光伏聚合物封装薄膜3具有非常低的皱缩率并且防止皱缩应力损坏易碎的太阳能电池4。根据本发明，通过退火处理过程获得所述光伏聚合物封装薄膜3。通常，任何弹性透明聚合物可用于生产光伏聚合物封装薄膜，优选地是热塑性弹性体，例如但不限于，聚乙烯醇缩丁醒(PVB)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、茂金属聚乙烯、热塑性聚氨基甲酸酯以及其他的热塑性橡胶、聚烯烃或官能化聚烯烃。特别适合的是乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)类型的官能化聚烯烃，特别是乙酸乙烯含量为28%至40%的EVA。可在市场上买到的这类材料的例子例如为DuPont (杜邦)、Arkema (阿克玛)和 ExxonMobile (埃克森美孚)生产的 ELVAX PV1400、EVATANE 33-45 PV 或 Escorene UL04331 EL。例如通过传统的聚合物挤出过程沿机器方向，高弹性聚合物能被转换成薄膜。这种挤出过程的实施例例如是铸塑挤出、铸塑压花、压延或类似的。当在高输出速度(例如>5-7米/分钟)下制成500微米或更小薄规格的所述薄膜3时，所述薄膜3通常会具有沿机器方向的薄膜聚合物分子的高水平取向。所述机器方向是平行于由挤压机所实施的挤出过程所产生的聚合物薄膜向前运动的方向。在挤出过程中，高粘性的聚合物例如在高压下被迫流经窄的通道(例如60-300巴(bar))和/或窄的模具间隙(例如100-700微米)，根据制造过程中聚合物所经受的压力和拉伸比率以及根据聚合物离开模具点的温度，从而导致聚合物分子沿机器方向的高水平取向和应力。图2例如显示了在应力下薄膜3内的聚合物分子(a)和经受较小应力的聚合物分子(b)的示意性图。根据本发明所提供的方法，正如上文所述的，退火处理薄膜3会快速地和显著地减少皱缩，并且能将图2 (a)所示的薄膜转换成图2 (b)所示的薄膜。在所示的具体实施例中，薄膜的聚合物分子在退火处理薄膜之前具有纵向的形状，并且重新取向成图2(b)所示的所谓的随机卷绕的结构。根据本发明的退火处理发生在退火单元7内。退火单元7例如包括用于将聚合物薄膜传输经过退火单元7的驱动装置10、用于将聚合物薄膜加热至弛豫温度的加热装置8、支撑装置12的支撑表面以及选择性冷却装置11，在所述支撑装置12的支撑表面上薄膜被加热，通过所述冷却装置11聚合物薄膜被冷却。图3和图4显示了退火单元7的两个不同优选实施方式，根据本发明的退火过程能在退火单元7内发生。这些特定实施方式中的驱动装置10是一个或多个辊或传输带，但是也能是两者的联合。加热装置8例如是红外加热器，支撑表面12例如是粗糙表面，而冷却装置11例如是传统的冷却辊。包括退火单元7的不同元件在下文中被论述。在挤出步骤之后，使用加热装置将聚合物薄膜加热至弛豫温度从而使得薄膜被至少部分地退火。加热聚合物薄膜3能通过任何本领域技术人员已知的加热手段来实现，例如通过沿支撑表面12传导加热液体，例如通过沿支撑表面传导热水。优选地采用红外加热元件8进行加热。红外加热器8例如能是近波红外、中波红外、远波红外或类似的。红外波长和发生器类型的选择取决于需要被加热的材料。所述材料吸收一部分红外波，在表面反射一部分红外波，并且允许一部分红外波通过。通过选择合适光谱的发射器，辐射的最大合理部分被所述材料吸收并且转换成热。红外加热器8的另一优点是快速开关反应时间(为本申请选择的发射器例如能在I至2秒内被关闭或打开)。进一步地，通过简单的功率控制单元和加热元件之后的高温计能增加/减小功率，从而能实现非常准确的加热和温度控制，并且允许以可变的速度运行。根据图3和4所示的退火单元7的实施方式，能采用不同的方式设置红外加热器。例如，当在图4所示的辊的外圆柱表面上实施退火时，红外加热元件被径向地沿辊的外表面放置，当在图3所示的传输带上实施退火时，红外加热元件例如正好被放置在传输薄膜的传输带上。聚合物封装薄膜3例如在薄膜进入点被呈给退火单元7，如果温度足够高， 则保持薄膜的温度，或者通过加热装置典型地在5秒内将薄膜温度提升(优选地倾斜升温(ramp up))至弛豫温度，所述温度取决于所使用的聚合物类型。封装薄膜被加热装置加热至弛豫温度以增加聚合物分子的各向同性。弛豫温度优选地高于维卡软化点。维卡软化点被看作是使用圆形或正方形截面为Imm2的平头针刺入材料Imm深度时的温度。确定维卡软化点的标准包括ASTM D 1525和/或ISO 306，这两个标准大部分相同。弛豫温度优选地低于官能分子(如果在薄膜中存在的话)的热解温度或低于聚合物分子的热解温度。在热解温度，用于将薄膜粘结到玻璃表面的官能分子(例如固化分子，如固化所需的有机过氧化物)或引物分子(如硅烷)会失去其最初指定的特性，而这种情况应当避免。弹性聚合物薄膜3被在支撑装置的支撑表面上加热，所述支撑装置包括位于薄膜和支撑表面12之间的流体13。薄膜3在一个实施方式中被支撑在流体床13上。优选地，气体(如空气)，更优选地温度被控制的气体(如空气)被用作流体床13的流体。选择性地，能使用温度被控制的液体床13。液体例如能选自具有低熔点、足够高的闪点(flash punt)和低熔点的液体，所述低熔点对于所述液体来说足够低以使得，根据要被退火处理的聚合物薄膜3的材料，在退火处理聚合物薄膜的温度下液体处于液态。所述液体例如但并不限于饱和烃，例如辛烷、壬烷、十一烷、十二烷、二十烷、三十烷或其混合物(例如石蜡)。其他液体在本申请中也是有益的:硬脂或其他油类(例如硅油)。可以使用各种流体，只要其能被加热至目标温度，在该目标温度能出现最优皱缩并且通过将液体吸收到薄膜3的表面在薄膜的表面不会引起负效应。聚合物薄膜被加热所在的支撑表面12能是平面的或曲面的。在优选的实施方式中，例如图5和6所示的实施方式中，支撑表面12具有用于支撑薄膜3的粗糙表面，优选地，具有粗糙度值Rz为50至120微米或粗糙度值Ra为5至50微米(优选5-25微米，更优选地为10-25微米)的粗糙表面。Rz和Ra值通过具有0.8mm切断的Mitutoyo (三丰)SJ-201使用ISO 4287:1997获得。按照规定，每个2D粗糙度参数是下注脚跟有其他字母的大写字母R。下注脚代表了所使用的公式，而R代表所述公式适用于2D粗糙度轮廓。Ra代表粗糙度轮廓的算数平均值，而Rz是十点粗糙度。图5和6内分别显示了粗糙表面的 示意性截面和全视图。弹性聚合物薄膜3被支撑在离散点12上并且与粗糙表面的高点之间的气穴13 (作为气垫)结合，这种设置防止在退火过程中薄膜粘结、流动延长或三维尺寸上非常大的改变。表面上随机分布的高点和下凹点被认为有助于进一步增加薄膜上聚合物分子的各向同性。粗糙表面12能由任何材料制成，优选地，粗糙表面由金属制成。通过金属制成意味着可以是耐用、硬的以及热稳定足够用在本申请中的任何金属和/或合金。一方面，多种金属和/或其合金能被用作支撑表面，另一方面，多种技术能被用于给表面施加特定选择的粗糙度。本领域技术人员能使用合适的粗化处理技术正确地组合合适的金属。钢表面或不锈钢表面例如满足本申请的需要。粗糙表面12例如是任何形状的平面。作为连续退火过程的一部分或在批退火过程中，聚合物薄膜能在平面12上被退火。通过驱动装置10能将薄膜提供给平面，或者采用任何其他方式将薄膜铺到平面或放置到表面上。加热装置8能被放置在平面12的上方位于支撑聚合物薄膜3的一侧，或者位于平面的下方，或者平面的下方和上方。优选地，在退火过程中，连续的片状光伏聚合物封装薄膜3由驱动装置10被输送到支撑装置12。
图3显示了聚合物薄膜3被支撑在平面12上的实施方式，在本实施方式中，传输带10被设置在驱动装置10上。传输带10传输聚合物薄膜3。首先在平面12上通过加热装置8将聚合物薄膜3加热至弛豫温度，并且在薄膜被退火之后，通过冷却装置11冷却薄膜。聚合物薄膜3被退火处理的时间是传输带10的速度的函数，并且能根据要被退火处理的薄膜3的期望特性的函数而被选择，这在下文中论述。图4显示了弹性聚合物3被支撑在支撑装置12上的优选实施方式，支撑装置具体地是外圆柱表面上具有粗糙表面12的辊。辊能被加工成内部实心的或空心的。选择性地，辊能由加热装置从内部加热。在本实施方式中，挤出的薄膜3例如通过传输带和/或一个多个传输辊10被传输至具有粗糙表面12的辊，如图4所示。辊能绕其纵向轴线以足够薄膜3被至少部分地退火的慢转速下而不是在足够实现很高生产率的快转速下旋转。退火处理的最佳化是弛豫温度和薄膜3暴露于该温度的时间的函数。对于相同比例的皱缩，能选择不同的策略:低温度和低退火时间或高温度和短退火时间。优选地，为了获得高生产率，薄膜3能被沿加热装置在高温下传输最短的合理退火时长。但是太高的温度不是期望的。在高温下，聚合物薄膜3也许会过于流化，使得例如在辊10上进一步自动处理薄膜变得困难和/或引起过早的固化。对于本申请中涉及的材料和薄膜厚度，聚合物薄膜3每分钟约10至15米的线速度是可以想象的。在加热和退火处理弹性聚合物薄膜3之后，薄膜依然是热的并且能在沿机器方向再次施加压力之前被冷却(例如)以通过在辊上卷绕薄膜来操作薄膜。被退火处理的薄膜能采用不同的方式被冷却，例如但不限于，在冷却浴中冷却薄膜、通过向薄膜吹冷却气体冷却薄膜或在冷却表面上冷却薄膜。在优选的实施方式中，被退火处理的软薄膜3优选地被柔和地铺在常规的冷却辊11上，如图3和4所示。在该阶段或该阶段之后，可施加额外的压花以在薄膜表面上产生特定功能的图案。生产被退火处理的光伏聚合物封装薄膜3的连续过程通常由以下步骤组成:通过例如聚合物挤出技术将弹性聚合物转换成被退火处理的薄膜3、在辊10和/或传输带或其他任何合适的装置上传输薄 膜3至退火单元7、加热由具有粗糙表面12的圆柱形辊所支撑的薄膜3、例如在常规的冷却辊11上冷却薄膜3以及在辊上卷绕被退火处理和冷却的薄膜
3。薄膜3在特定温度下的驻留时间会导致薄膜3的选定的皱缩水平。该过程也适于处理成批的未被退火处理的聚合物封装薄膜3的薄片，即，聚合物封装薄膜3能与挤出过程一起被退火或在线下以单独的辊至辊操作或辊至薄片操作来进行。这可使得聚合物薄膜3的生产与聚合物薄膜3的退火分离。例如，聚合物薄膜3能在不同的位置被生产并且能以连续薄片的形式或作为分离的聚合物薄膜批次被提供以被退火处理。优选地，聚合物封装薄膜3在辊10上或传输带上或辊10和传输的任何合适的组合上被传输。传输速度优选地被调节以与退火过程兼容。在优选的实施方式中连续的薄片形式的聚合物封装薄膜3被提供从而使得能以经济有效的方式在高的产出速度下并且在自动化生产过程中生产被退火的薄膜。实施例1
由含有百分比浓度为31-33%的VA、熔点为61-63° C并且含有有机过氧化物固化剂的EVA制成的约450微米的薄膜具有超过55%皱缩的原始应力，所述数据是在达到弛豫之前使用下述水浴测试方法在80° C下在自由流动条件下测得的。在水浴测试方法中，一片EVA薄膜(100 x 100 mm)被放在80° C的热水浴中。该温度高于EVA的熔化温度。在该温度，薄膜会在水表面上自由地流动。在约25秒后出现了皱缩。使用筛状设备将薄膜取出水浴并且在环境温度的第二水浴中冷却(冷淬)。最后，记录薄膜的尺寸。采用沿机器方向的剩余长度相对于薄膜的原始长度(即IOOmm)的百分比来表示皱缩。低的皱缩薄膜因此具有最大比例的剩余长度。例如在退火单元内在提高的温度68至69° C下处理相同的薄膜39秒，薄膜产生15%皱缩。在本案中，退火单元包括近波红外发射器系统，该系统包括功率管理设备和高温计以通过给功率管理设备反馈来控制温度并且因此加热薄膜。同时，使用Rz粗糙度为-85至90微米的粗糙钢表面将薄膜铺在传输系统上，并且同时使用基于加热系统的封闭水回路将支撑/传输系统保持在所述提高的温度下以加热并保持传输系统处于约68至69° C。虽然薄膜在这种状态下非常粘着，但是不会粘结到粗糙表面上。薄膜可以被传递给将薄膜冷却至25。C的冷却设备，而不会延长薄膜，即使薄膜在高温下处于软化和液体状态。冷却设备是常规的水基冷却辊。实施例2
与实施例相同的薄膜I仅被加热至66° C。此时薄膜更容易操控并且还具有确定的熔体强度。为了实现相同效果的退火(〈15 _的皱缩)，在所述提升的温度下所需的时间为93秒。温度对退火速度的影响几乎呈指数级的。实施例3
与实施例1相同的薄膜同样仅在66° C下退火处理39秒。此时皱缩为35mm。实施例4
与实施例1、2和3相同 的薄膜根据方法I在68至69° C下使用不同的有机过氧化物系统(两种有机过氧化酯的组合)被退火。获得了相同的皱缩结果。皱缩几乎与有机过氧化物类型的无关。
权利要求
1.一种用于退火处理光伏聚合物封装薄膜(3)的方法，所述薄膜包含大体上沿机器方向取向的聚合物分子，其特征在于，使用加热装置将被支撑在支撑装置(12)的支撑表面上的所述薄膜加热至弛豫温度以增加聚合物分子的各向同性从而使得所述薄膜被至少部分地退火，所述支撑装置(12)包括位于所述薄膜(3)和所述支撑表面之间的流体(13)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑表面具有用于支撑所述薄膜(3)的粗糙表面(12)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述粗糙表面(12)的粗糙度Rz为50至120微米。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述粗糙表面(12)的粗糙度Ra为5至50微米。
5.根据权利要求2至4的任一项所述的方法，其特征在于，所述粗糙表面由金属制成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述支撑装置(12)包含辊，所述粗糙表面作为外圆柱表面。
7.根据权利要求1-6的任一项所述的方法，其特征在于，所述薄膜(3)包含官能分子，并且所述弛豫温度低于所述官能分子的热解温度。
8.根据权利要求1-7的任一项所述的方法，其特征在于，所述弛豫温度至少高于维卡软化点。
9.根据权利要求1-8的任一项所述的方法，其特征在于，在退火过程中，连续薄片形式的所述光伏聚合物封装薄膜(3)通过驱动装置(10)被输送到所述支撑装置(12)上。
10.根据权利要求1-9的任一项所述的方法，其特征在于，在退火之后，所述薄膜(3)被固化。
11.根据权利要求1-10的任一项所述的方法，其特征在于，所述加热装置(8)包括红外加热元件。
12.根据权利要求1-11的任一项所述的方法，其特征在于，所述聚合物薄膜(3)由热塑性弹性体材料制成,所述热塑性弹性体材料例如是,但不限于,聚乙烯醇缩丁醛(PVB )、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)、聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、茂金属聚乙烯、热塑性聚氨基甲酸酯以及其他热塑性橡胶、聚烯烃或官能化聚烯烃。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述聚合物薄膜(3)由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)类型的官能化聚烯烃制成。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述EVA含有浓度为28%至40%的乙酸乙稀酷。
15.一种用于生产被退火的光伏聚合物封装薄膜(3)的方法，包括: 通过沿挤出方向的挤出来生产光伏聚合物封装薄膜(3)，所述薄膜(3)包含大体上沿机器方向取向的聚合物分子，所述机器方向沿着所述挤出方向； 通过权利要求1-14的任一项所述的方法退火处理所获得的光伏聚合物封装薄膜(3)。
16.一种用于将太阳能电池阵列(4)组装到光伏模块(I)的方法，所述组装是通过使用根据权利要求1-15的任一项所述的方法所获得的光伏封装薄膜(3)将所述太阳能电池阵列(4)封装而实现的。
17.一种根据权利要求1-15的任一项所述的方法获得的光伏聚合物封装薄膜(3)。
18.—种包括根据权利要求17的光伏聚合物封装薄膜的光伏模块(I)。
19.一种专门设计用于实 施权利要求1-15的任一项所述的方法的设备。
全文摘要
一种用于退火处理光伏聚合物封装薄膜(3)的方法，所述薄膜包括大体上沿机器方向取向的聚合物分子，其特征在于被支撑在支撑装置(12)的支撑表面上的所述薄膜使用加热装置被加热至弛豫温度以增加聚合物分子的各向同性，从而使得薄膜被至少部分地退火，所述支撑装置(12)包括位于所述薄膜(3)和所述支撑表面之间的流体(13)。
文档编号C08J5/18GK103189426SQ201080069554
公开日2013年7月3日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者约翰·威利·德克勒克 申请人:Novo聚合物公众有限公司