專利名稱：封裝劑組合物、其制造方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及可用于封裝薄膜器件的組合物。本公開還涉及用該組合物封裝薄膜器件的方法，以及通過(guò)該方法制造的器件。
背景技術(shù)：
聚合物材料用于構(gòu)造光伏模塊以保護(hù)電池、提供電絕緣和防止環(huán)境腐蝕。因機(jī)械性能與誘人價(jià)格的結(jié)合，來(lái)自各供應(yīng)商的基于乙烯乙酸乙烯酯(EVA)聚合物的封裝劑代表了絕大多數(shù)所用材料。關(guān)于EVA聚合物與共聚物長(zhǎng)期存在的癥結(jié)之一是暴露在大氣濕氣和/或紫外線時(shí)生成腐蝕性乙酸的潛力。這尚未證實(shí)是結(jié)晶硅單元的明顯缺點(diǎn)，并且，考慮到所生成酸的低的潛在百分比以及低的生成速率，看起來(lái)在利用“可透氣”背板構(gòu)造，即Tedlar /聚酯
Tedlar (tpt)或?qū)雍暇埘サ臉?gòu)造中酸的累積不可能會(huì)是問(wèn)題。但是，隨著硅價(jià)格提高，非結(jié)晶器件的類型增加，并且許多模塊都采用這些技術(shù)制造。雖然這些器件可以顯著節(jié)約成本，但是它們更容易遭受濕氣形式的環(huán)境損害，并且對(duì)乙酸累積的潛在作用更為敏感。因?yàn)閮H水就可能對(duì)于蒸汽沉積的器件如非晶硅而言是個(gè)問(wèn)題，所以大多數(shù)這些構(gòu)造均依賴于“不透氣”背襯，通常為玻璃。雖然在業(yè)內(nèi)對(duì)于乙酸的重要性存在一些爭(zhēng)論，并且每天用基于EVA聚合物的封裝劑生產(chǎn)大量模塊，仍然有正當(dāng)?shù)膿?dān)心理由，并且明顯需要消除酸問(wèn)題的材料。多種非EVA封裝劑在商業(yè)上使用，如基于聚硅氧烷、聚乙烯醇縮丁醛 (PVB)和離子聚合物的那些。當(dāng)與EVA相比時(shí)，大多遭遇一些問(wèn)題，如在濕氣滲透率(MVTR) 或使用便利性方面，并且都明顯更為昂貴?？紤]到提高薄膜器件的耐久性且同時(shí)保持成本盡可能低的重要性，期望開發(fā)具有見于EVA的使用便利性和低成本的、基于非EVA的封裝劑。如果該封裝劑提供良好的濕氣保護(hù)和/或腐蝕保護(hù)，特別是當(dāng)用于蒸汽沉積模塊時(shí)，這將會(huì)更為有利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明本公開涉及用于薄膜器件的封裝劑組合物。所述組合物包含乙烯/丙烯酸乙酯/馬來(lái)酸酐共聚物、乙烯/ (甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯/丙烯酸丁酯/馬來(lái)酸酐共聚物、聚乙烯、增粘劑以及任選至少一種添加劑。本公開還涉及利用所述封裝組合物封裝薄膜器件的方法，以及通過(guò)所述封裝方法制造的器件。
具體實(shí)施例方式本文描述包含具有特定的聚合組分組合的封裝劑組合物。特別地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用至少四種基于乙烯的共聚組分的組合可獲得提高的耐濕氣和/或耐腐蝕性。相應(yīng)地，一個(gè)實(shí)施方案包括封裝劑組合物?；诮M合物總重量計(jì)，所述組合物包括約15至約50重量％或約20至約35重量％或約25至約30重量％的乙烯/丙烯酸乙酯/馬來(lái)酸酐共聚物；約20至約40重量％或約22至約35重量％或約25至約30重量％的乙烯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物；約2至約30重量％或約5至約20重量％或約10至約17重量％的乙烯/丙烯酸丁酯/馬來(lái)酸酐共聚物；約5至約50重量％或約10至約40重量％或約20至約35重量％的聚乙烯；約0. 05至約5重量％或約0. 1至約3重量％或約0. 3至約1重量％的增粘劑，和任選地，約0. 01至約2或約0. 05至約1重量％的至少一種添加劑?；诠簿畚镏袉卧傊亓坑?jì)，乙烯/丙烯酸乙酯/馬來(lái)酸酐共聚物包含約10至約 25重量％或約15至約20重量％的丙烯酸乙酯單元和約1至約10重量％或約2至約5重量％的馬來(lái)酸酐單元，其余的單元衍生自乙烯?；诠簿畚锟傊亓坑?jì)，乙烯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物包含約5至約15 重量％或約6至10重量％的(甲基)丙烯酸縮水甘油酯單元，其余的單元衍生自乙烯?；诠簿畚锟傊亓坑?jì)，乙烯/丙烯酸丁酯/馬來(lái)酸酐共聚物包含約3至約10重量％或約5至8重量％的丙烯酸丁酯單元和約2至約10重量％或約3至約6重量％的馬來(lái)酸酐單元，其余的單元衍生自乙烯。上述共聚物可以通過(guò)已知的聚合技術(shù)如自由基聚合而由各自的單體制得。或者， 共聚物的代表性實(shí)例是市售的。例如，可以采用Arkema以商標(biāo)Lotader 銷售的共聚物。 乙烯/丙烯酸乙酯/馬來(lái)酸酐共聚物的具體實(shí)例是Lotader 了500。乙烯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物的具體實(shí)例是Lotader AX 8840。乙烯/丙烯酸丁酯/馬來(lái)酸酐共聚物的具體實(shí)例是Lotader 42川。共聚物可以是無(wú)規(guī)共聚物或嵌段共聚物。所用的聚乙烯沒有特別限制，只是其在標(biāo)準(zhǔn)條件下(例如在磨機(jī)上)必須可與其它聚合物一起加工。代表性聚乙烯包括極低密度聚乙烯(VLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)(包括線形低密度聚乙烯(LLDPE))、高密度聚乙烯(包括極高密度聚乙烯(VHDPE))或其組合， 條件還是聚乙烯可與其它聚合物一起加工，并提供所需的粘附特性。聚乙烯可以通過(guò)已知方法制得，例如使用齊格勒-納塔型催化劑或金屬茂催化劑制得。低密度聚乙烯具有約0. 9 至約0. 95克/立方厘米的密度，極低密度聚乙烯具有小于0. 9克/立方厘米的密度，并且高密度聚乙烯高于0.95克/立方厘米。聚乙烯的代表性實(shí)例是市售的。具體實(shí)例包括由 AT Plastics 銷售的AT280 和由 Exxon 銷售的 LD 123 、LD 102 與 LD 506 。該增粘劑沒有限制并可包括可用于促進(jìn)乙烯型均聚物和/或共聚物與基材的粘附的任意類型組合物。增粘劑的實(shí)例包括含有烯基團(tuán)的有機(jī)硅烷(例如末端烯鍵式不飽和基團(tuán)如(甲基)丙烯酰氧基)或環(huán)氧基。市售有機(jī)硅烷的具體實(shí)例包括可作為由 DeGussa(現(xiàn)為Evonik)銷售的Dynasylan Memo和作為來(lái)自Dow的Z~6030 獲得的 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。增粘劑的其它實(shí)例包括基于環(huán)氧、丙烯酸酯和嵌段異氰酸酯的組合物。市售基于嵌段異氰酸酯的組合物的具體實(shí)例是得自Air Products的 Nourybond 。封裝劑組合物可任選包含至少一種添加劑。添加劑可以包括UV穩(wěn)定劑、UV吸收劑、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑、填料、染料及任意這些的組合?？汕宄?、酸和/或堿的添加劑可與上述添加劑結(jié)合使用。添加劑是市售的，并可包括二苯甲酮、取代或位阻胺、取代或位阻酚、 脂肪酸的金屬鹽、滑石、碳酸鈣、粘土、二氧化鈦、炭黑、有機(jī)磷酸酯/鹽和有機(jī)亞磷酸酯/
Τττ . οUV穩(wěn)定劑和吸收劑的具體市售實(shí)例包括由CIBA銷售的Tinuvin 770 DF 、由 Cytec Industries 銷售的 CYASORB UV-531 吸光劑和由 Ed-LynnNetwork 銷售的
LC 770 。封裝劑組合物通過(guò)熔融加工來(lái)配制，例如使用已知的擠出技術(shù)熔融擠出各組分 (例如共聚物、聚乙烯、增粘劑和任選添加劑)。例如，組分被真空進(jìn)料到稱量料槽，后者隨后翻滾以混合組分。組分被進(jìn)料到擠出機(jī)中，在擠出機(jī)中熔融混合并由模頭擠出為片狀?？墒褂脝温輻U或雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)可以具有沿?cái)D出機(jī)長(zhǎng)度的、溫度為約150至350° F的一個(gè)或更多個(gè)溫度區(qū)。或者，組分可以在沿?cái)D出機(jī)長(zhǎng)度的一個(gè)或更多個(gè)添加點(diǎn)處順序加入擠出機(jī)中。任選地，組分中的一種或更多種(例如，添加劑中的一種或更多種)可以制成母料并在開始時(shí)或在沿?cái)D出機(jī)的一個(gè)或更多個(gè)添加點(diǎn)處加入熔體中。方法沒有限制，只要獲得均勻的組分熔體即可。本公開的另一實(shí)施方案包括用上述封裝劑組合物封裝薄膜器件的方法。通常，該方法涉及將薄膜器件與封裝劑組合物一起置于第一基材和第二基材之間。封裝劑組合物通常為薄帶形式，其在第一和第二基材邊緣周圍形成框架。在兩個(gè)基材之間未被薄膜器件或封裝劑占據(jù)的任何空間可以容納空氣、氮?dú)狻鍤饣蛉我馄渌栊詺怏w，或可以抽空至約 IX 10-12至約10托的壓力。薄膜器件沒有限制，可以是任意可用類型的電子器件。例如，薄膜器件是選自光伏電池、發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管和液晶顯示器中的至少一種。該第一和第二基材沒有限制。對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，基材的至少一個(gè)對(duì)光而言是透明的或部分透明的?；目梢赃x自玻璃、塑料、石英晶體或這些的組合。玻璃或塑料的類型沒有限制。塑料包括丙烯酸樹脂如來(lái)自Arkema的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、含氟聚合物如來(lái)自Dupont的ETFT和來(lái)自Arkema的PVDF、聚酯、和聚乙烯。第一基材和第二基材可以通過(guò)層壓利用封裝劑組合物來(lái)密封在一起。層壓涉及將封裝劑組合物的片置于第一基材和第二基材之間以形成層合體，并將層合體加熱至高于封裝劑組合物的熔點(diǎn)。隨后使層合體冷卻，以在第一基材和第二基材之間形成密封。沒有被薄膜器件占據(jù)的空間可以容納空氣。任選地，空氣可用氮?dú)?、氬氣或其它惰性氣體代替，或者該空間可以在層壓工藝的加熱階段過(guò)程中抽空至1X10_12至10托的壓力。其它方法包括在真空和無(wú)壓力情況下的壓熱器法、在壓力和非真空情況下采用加熱輥的輥-輥和夾輥技術(shù)。該公開的另一實(shí)施方案包括通過(guò)上述方法制得的電子器件。電子器件可以是光伏電池、發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管或液晶顯示器。電子器件可以包括各薄膜器件的一個(gè)或更多個(gè)，或各薄膜器件的一個(gè)或更多個(gè)的組合。例如，電子器件可包含多個(gè)光伏電池，或可包含一個(gè)或更多個(gè)光伏電池和一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光二極管。下列實(shí)施例僅用于舉例說(shuō)明的目的，而無(wú)意于限制本公開的范圍。實(shí)施例
制備幾種封裝劑組合物并隨后進(jìn)行比較以評(píng)價(jià)組合物作為用于薄膜器件的封裝劑的性能。組合物中使用的組分在表1中列出。表 權(quán)利要求
1.一種封裝劑組合物，包括約15至約50重量％的乙烯/丙烯酸乙酯/馬來(lái)酸酐共聚物； 約20至約40重量<%的乙烯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物； 約2至約30重量％的乙烯/丙烯酸丁酯/馬來(lái)酸酐共聚物； 約5至約50重量％的聚乙烯； 約0. 05至約5重量％的增粘劑；和任選地，約0. 01至約2重量％的至少一種添加劑。
2.權(quán)利要求1所述的封裝劑組合物，其中所述乙烯/丙烯酸乙酯/馬來(lái)酸酐共聚物包括約10至約25重量％的丙烯酸乙酯單元和約1至約10重量％的馬來(lái)酸酐單元，其中所述乙烯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物包括約5至約15重量％的(甲基)丙烯酸縮水甘油酯單元，并且其中所述乙烯/丙烯酸丁酯/馬來(lái)酸酐共聚物包括約3至約10重量％的丙烯酸丁酯單元和約2至約10重量％的馬來(lái)酸酐單元。
3.權(quán)利要求1-2中所述的封裝劑組合物，其中所述共聚物是無(wú)規(guī)共聚物，并且所述聚乙烯是低密度聚乙烯，其中所述低密度聚乙烯的密度為約0. 9至約0. 95克/立方厘米。
4.權(quán)利要求1-3中所述的封裝劑組合物，其中所述增粘劑包括有機(jī)硅烷，其中所述有機(jī)硅烷包含烯基團(tuán)或環(huán)氧基團(tuán)。
5.權(quán)利要求1-4中所述的封裝劑組合物，其中所述至少一種添加劑選自UV穩(wěn)定劑、UV 吸收劑、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑、填料、染料及其組合。
6.一種封裝薄膜器件的方法，包括 提供薄膜器件；將所述薄膜器件置于第一基材與第二基材之間；和利用權(quán)利要求1-5所述的封裝劑組合物將所述第一基材和所述第二基材密封在一起， 以封裝所述薄膜器件。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述薄膜器件是選自光伏電池、發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管和液晶顯示器中的至少一種。
8.權(quán)利要求6-7所述的方法，其中所述第一基材和第二基材是選自玻璃、塑料和石英晶體中的至少一種。
9.權(quán)利要求6-8所述的方法，其中所述第一基材和第二基材通過(guò)層壓利用所述封裝劑組合物密封在一起。
10.權(quán)利要求9所述的方法，包括將所述封裝劑組合物置于所述第一基材和第二基材之間以形成層合體； 向所述層合體施加壓力；將所述層合體加熱至高于所述封裝劑組合物的熔點(diǎn)的溫度；將所述層合體冷卻至室溫以在所述第一基材和所述第二基材之間形成密封。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中未被所述薄膜器件占據(jù)的所述基材之間的空間用氮?dú)?、氬氣或其它惰性氣體填充，或者在所述層合體的所述加熱過(guò)程中抽空以形成真空。
12.一種電子器件，其通過(guò)權(quán)利要求6-11所述的方法制得。
13.權(quán)利要求12所述的電子器件，其中所述薄膜器件是選自光伏電池、發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管和液晶顯示器中的至少一種。
全文摘要
公開一種封裝劑組合物，其包含約15至約50重量％的乙烯/丙烯酸乙酯/馬來(lái)酸酐共聚物；約20至約40重量％的乙烯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物；約2至約30重量％的乙烯/丙烯酸丁酯/馬來(lái)酸酐共聚物；約5至約50重量％的聚乙烯，約0.05至約5重量％的增粘劑；以及任選的約0.01至約2重量％的至少一種添加劑。所述組合物可用于封裝薄膜器件。本公開還涉及用所述組合物封裝薄膜器件的方法，以及通過(guò)所述方法制得的器件。
文檔編號(hào)H01L49/02GK102428138SQ201080021653
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者盧克·A·斯切戈夫斯基, 瑞安·T·塔克 申請(qǐng)人:專業(yè)技術(shù)資源公司