波长转换型封装材料组合物、波长转换型封装材料层及使用其的太阳能电池模组的制作方法_4

文档序号:9916745阅读:来源:国知局
化异丙基)苯、正丁基-4,4-双(叔丁基过氧化)丁 烷、2,2_双(叔丁基过氧化)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)_ 3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰等。这些化合物可以单独使用, 也可以混合两种以上进行使用。
[0101] 关于上述热聚合引发剂的配合量,例如,相对于100重量份的上述基体树脂而言, 可使用0.1~5重量份。
[0102] 作为上述光聚合引发剂,可适宜地使用通过紫外线或可见光线生成游离自由基的 已知的光引发剂。作为上述光聚合引发剂,例如可举出苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶 姻丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻苯基醚等苯偶姻醚类、二苯甲酮、Ν,Ν'_四甲基_4,4'_二 氨基二苯甲酮(米蚩酮)、Ν,Ν'_四乙基_4,4'_二氨基二苯甲酮等二苯甲酮类、苯偶酰二甲基 缩酮(Ciba Japan Chemicals公司制,IRGACURE 651)、苯偶酰二乙基缩酮等苯偶酰缩酮 (^6112;[11^七31)类、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、对二甲基氨基苯 乙酮等苯乙酮类、2,4_二甲基噻吨酮、2,4_二异丙基噻吨酮等氧杂蒽酮(xanthone)类、或轻 基环己基苯基酮(Ciba Specialty Chemicals公司制,IRGAQJRE 184)、1_(4_异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮(Ciba Japan Chemicals公司制,DAR0CUR 1116)、2_羟基_2_甲基-1-苯基丙烷-1-酮(Merck公司制,DAR0CUR 1173)等。这些光聚合引发剂可以单独使用,也可 以混合两种以上进行使用。
[0103] 此外,作为上述光聚合引发剂,例如可举出2,4,5_三烯丙基咪唑二聚物与2-巯基 苯并噁唑、隐色结晶紫、三(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)甲烷等的组合等。此外,例如,像针 对二苯甲酮使用三乙醇胺等叔胺那样,可以适宜地使用已知的添加剂。
[0104] 关于上述光聚合引发剂的配合量,例如,相对于100重量份的上述基体树脂而言, 可使用0.1~5重量份。
[0105] 作为上述基体树脂的折射率,例如为1.4~1.7的范围、1.45~1.65的范围、或1.45 ~1.55的范围。在一些实施方式中,聚合物基体树脂的折射率为1.5。
[0106] 上述波长转换型封装材料组合物,可以例如通过使具有波长转换功能的上述第1 有机物和上述第2有机物分散、吸附、含浸在上述基体树脂中等而形成。
[0107]此外,上述波长转换型封装材料组合物的特征在于,上述第1有机物的最大发射波 长λ1(?和上述第2有机物的最大激发波长λ2Μ为下式(式(1))的关系,g卩Alem-60 < X2ex(nm);但 也可以为Xiem-55 < A2ex(nm),还可以为λ1(*-50 < A2ex(nm),还可以为λ1(*-20 < A2ex(nm),还可 以为Xiem-15 < A2ex(nm),还可以为λ1θη-1〇 < X2ex(nm),还可以为λ1θη-〇 < X2ex(nm)。推测本发明 的波长转换型封装材料组合物通过具有满足上述关系的构成,从而使得上述第2化合物能 够将上述第1有机物向更长的波长范围内位移而发出的光有效地用于激发,然后第2有机物 向更长的波长范围内位移(红移)而发光,结果得以将不能利用于发电的波长范围的光波长 转换能利用于发电的波长范围的光。
[0108] 式(1)
[0109] Aiem-60 < A2ex(nm)
[0110] 此外,上述波长转换型封装材料组合物的特征在于,上述第1有机物的最大吸收波 长Xiabs和上述第2有机物的最大激发波长λ 2(3Χ为下式(式(2))的关系,即2 5(nm);但 也可以为hex-Aiabs 2 10(nm),还可以为A2ex-Alabs 2 50(nm),还可以为A2ex-Alabs 2 60(nm),还 可以为A2ex-Alabs 2 70(nm),还可以为A2ex-Alabs 2 80(nm)。推测本发明的波长转换型封装材料 组合物通过具有满足上述关系的构成,从而使得上述第2化合物容易将上述第1有机物向更 长的波长范围内位移而发出的光有效地用于激发,然后第2有机物向更长的波长范围内位 移(红移)而发光,结果得以将不能利用于发电的波长范围的光波长转换为能利用于发电的 波长范围的光。
[0111] 式(2)
[0112] 入2极-入1-> 5(nm)
[0113] 此外,上述波长转换型封装材料组合物的特征在于,由上述第1有机物的、在上述 波长转换型封装材料中的重量份数Pi、摩尔吸光系数ει、及分子量倒数的积表示的指 标Ci,与
[0114] 由上述第2有机物的、在上述波长转换型封装材料中的重量份数P2、摩尔吸光系数 ε 2、及分子量MW2的倒数的积表示的指标C2的比(式(3)),
[0115] 为0 · 001 < C2/C1 < 0 · 5;但也可以为0 · 002 < C2/C1 < 0 · 5,还可以为0 · 003 < C2/C1 < 0 · 48,还可以为0 · 004 < C2/C1 < 0 · 48。
[0116] 式⑶
[0117] C2/Ci=[(P2Xe2)/Mw2]/[(PiXei)/Mwi]
[0118] 此外,作为上述第1有机物与上述第2有机物的组合配合量,在满足上式(3)的比成 为特定范围的条件的基础上,相对于波长转换型封装材料组合物的基体树脂100重量份而 言,上述第1有机物和上述第2有机物的各配合量优选为0.001~0.5重量份和0.0001~0.1 重量份,可以为〇. 〇〇1~〇. 3重量份和0.0001~0.05重量份,也可以为0.005~0.2重量份和 0.001~0.02重量份。
[0119] 上述第1有机物和上述第2有机物的分子量,除可通过GC/APCI-TOF MS光谱测定以 外,还可利用各种质量分析法(ESI法、APCI法、MALDI法等的离子化法和使用TOF型、FT-ICR 型、IT型等检测方法的方法)求出。此外,在上述有机物为高分子聚合物、低聚物时等的情况 下,根据需要,可以通过GPC测定(与差示折射计、光散射检测器等检测器的联用系统)求出 重均分子量,由此确定上述分子量。
[0120] 此外,作为上述第1有机物与上述第2有机物的组合,第1有机物的最大发光波长区 域与第2有机物的最大激发波长范围的重叠越大越优选。在上述组合的情况下,能够将在通 常的太阳能电池单元的情况下难以用于光电转换(或无法用于光电转换)的紫外光、可见光 的短波长区域的光转换至更长波长侧,从而进一步提高光电转换效率。此外,有时可将通过 上述第1有机物转换至更长波长侧的光再进一步转换至更长波长侧,从而进一步提高光电 转换效率。
[0121]此外,上述波长转换型封装材料组合物中,可以在无损于所期望的性能的范围内 适当含有已知的添加剂。作为上述添加剂,例如可举出热塑性聚合物、抗氧化剂、抗紫外线 剂、光稳定剂、有机过氧化物、填充剂、增塑剂、硅烷偶联剂、吸酸剂、粘土等。上述添加剂可 以单独使用,也可以混合两种以上进行使用。
[0122] 此外,对上述波长转换型封装材料组合物的制造可以按照已知的方法来进行。例 如,可举出下述方法:对上述各材料进行加热混炼,使用超级混合器(高速流动混合机)、辊 碾机、捏合机(plastomill)等采用已知方法进行混合从而得到组合物的方法等。此外,可以 连续进行至上述波长转换型封装材料层的制造。
[0123] (波长转换型封装材料层)
[0124] 另一方面,本发明的波长转换型封装材料层的特征在于,是使用上述波长转换型 封装材料组合物形成的。
[0125] 对上述波长转换型封装材料层的制造可以按照已知的方法来进行。例如,可通过 下述方法适当地进行制造,所述方法为:对上述各材料进行加热混炼,使用超级混合器(高 速流动混合机)、辊碾机、捏合机等采用已知方法进行混合从而得到组合物,利用通常的挤 出成型、压延成型(压延)、真空热压等将该组合物成型,由此得到片材状物的方法。此外,可 通过在PET膜等上形成上述层后转印至表面保护层上的方法进行制造。此外,可采用利用热 熔涂敷机同时进行熔融混炼和涂布的方法。
[0126] 更具体而言,例如,可以将包含上述基体树脂、第1有机物及第2有机物等的上述波 长转换型封装材料组合物直接涂布于表面保护层或隔膜等,也可以将上述材料与其他材料 制成混合组合物来进行涂布。此外,也可以通过蒸镀、溅射法、气溶胶沉降法(aerosol deposition)等形成上述波长转换型封装材料组合物。
[0127] 以上述混合组合物的形式涂布时,从加工性考虑,上述基体树脂的熔点优选为50 ~250°C,更优选为50~200°C,进一步优选为50~180°C。此外,例如,当上述波长转换型封 装材料组合物的熔点为50~250°C时,对于上述组合物的熔融混炼温度及涂布温度而言,优 选以上述熔点加上30~100°C的温度进行。
[0128] 此外,在一些实施方式中,通过下述工序将波长转换型封装材料层制造成薄膜结 构体:(i)制备将聚合物(基体树脂)粉末以规定的比率溶解在溶剂(例如,四氯乙烯(TCE)、 环戊酮、二氧杂环己烷等)中而得的聚合物溶液的工序;(ii)将聚合物溶液以规定的重量比 与发光色素混合,得到含有色素的聚合物溶液,由此制备含有聚合物混合物的发光色素(荧 光色素化合物)的工序;(iii)将含有色素的聚合物溶液直接浇注在玻璃基板之上,然后经2 小时从室温直到最高l〇〇°C为止对基板进行热处理,通过进一步的真空加热(130°C,一夜) 完全除去残留溶剂,由此形成色素/聚合物薄膜的工序;及(iv)在使用前,在水中剥离色素/ 聚合物薄膜,然后将独立型聚合物膜完全干燥的工序;(v)可以通过改变色素/聚合物溶液 的浓度及蒸发速度来控制膜的厚度。
[0129] 此外,实施上述加热混炼处理等来进行加工的情况下,在上述荧光色素化合物的 熔点过高时,存在下述情况:在体系内(聚合物基质中等)均匀地分散·溶解变得困难,色素 变得不容易在得到的片材中均匀地分散。因此,作为荧光色素化合物,优选的是,其熔点为 250°C以下、优选为220°C以下、进一步优选为210°C以下。但是,熔点过低时,会发生渗出等 不良情况,因此,熔点为50°C以下的荧光色素化合物在上述工序中存在变差的情形。由此, 上述熔点优选为50°C以上,更优选为60°C以上,进一步优选为70°C以上。通过使用如上所述 的本发明的生色团,特别是片材化时的均匀性变得易于获得,生产?加工性特别优异。
[0130] 上述波长转换型封装材料层的厚度优选为20~2000μπι,更优选为50~ΙΟΟΟμπι,进 一步优选为200~800μπι。若比20μπι更薄,则变得不容易发挥波长转换功能。另一方面,若比 2000μπι厚,则与其他层的密合性降低,在成本上也不利。
[0131] 上述波长转换型封装材料层的光学厚度(吸光度)优选为0.5~6,更优选为1~4, 进一步优选为1~3。若上述吸光度较低,则变得不容易发挥波长转换功能。另一方面,若上 述吸光度过大,则在成本上不利。需要说明的是,上述吸光度是按照朗伯-比尔定律的法则 算出的值。
[0132] (太阳能电池模组)
[0133] 本发明的太阳能电池模组1的特征在于,包含上述波长转换封装材料层20及太阳 能电池单元30。在图1、2中作为一例而示出简易的模式图,但本发明并不限定于此。此外,还 可以在表面保护层10、太阳能电池单元的背面侧进一步适宜地设置封装材料层40、背板50。
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