具有封裝阻隔膜的光伏器件的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求于2012年8月8日提交的美國臨時申請61/681，051的權(quán)益，其公開 內(nèi)容以引用方式全文并入本文。
[0003] 政府權(quán)利
[0004] 根據(jù)由能源部批準(zhǔn)的合同DE-EE0004739(批號3053)的條款，美國政府可具有本 發(fā)明的某些權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005] 本公開涉及包括封裝復(fù)合膜的光伏器件。更具體地，本公開涉及包括具有氣相沉 積的保護(hù)性（共）聚合物層的多層阻隔膜的光伏器件。
【背景技術(shù)】
[0006] 無機(jī)或雜化無機(jī)/有機(jī)層已在用于電學(xué)、包裝和裝飾性應(yīng)用的薄膜中使用。這些 層可提供所需的特性，如機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐化學(xué)品性、耐磨性、濕氣阻隔性和氧氣阻隔 性。還已經(jīng)開發(fā)出高度透明的多層阻隔涂層以防止敏感材料受到水蒸氣的損壞。濕氣敏感 材料可為電子部件，諸如有機(jī)、無機(jī)、和雜化的有機(jī)/無機(jī)半導(dǎo)體器件。多層阻隔涂層可直 接沉積在濕氣敏感材料上，或者可沉積在柔性透明基底諸如（共）聚合物膜上。
[0007] 多層阻隔涂層可通過多種生產(chǎn)方法制備。這些方法包括液體涂布技術(shù)，諸如溶液 涂布、輥涂、浸涂、噴涂、旋涂；以及干涂技術(shù)，諸如化學(xué)氣相沉積（CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué) 氣相沉積（PECVD)、濺射和用于固體材料熱蒸鍍的真空方法。用于多層阻隔涂層的一種方法 為生產(chǎn)多層氧化物涂層，諸如散布于?。ü玻┚酆衔锬けＷo(hù)層上的氧化鋁或氧化硅。每個 氧化物八共）聚合物膜對常常被稱為"成對層"，并且交替的氧化物八共）聚合物多層構(gòu) 造可包含若干成對層以提供對濕氣和氧氣的充分防護(hù)。此類透明多層阻隔涂層和方法的實(shí) 例可見于例如美國專利 5, 440, 446(Shaw 等人）、5, 877, 895(Shaw 等人）；6, 010, 751(Shaw 等人）；7, 018, 713 (Padiyath 等人）；和 6, 413, 645 (Graff 等人）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 在一個方面，本公開特征在于封裝器件，該封裝器件包括光伏電池和復(fù)合膜，該復(fù) 合膜重疊光伏電池的至少一部分，該復(fù)合膜還包括基底、該基底的主表面上的基礎(chǔ)（共）聚 合物層、該基礎(chǔ)（共）聚合物層上的氧化物層，以及該氧化物層上的保護(hù)性（共）聚合物層。
[0009] 在一些示例性實(shí)施例中，保護(hù)性（共）聚合物層包含SRs-N(R5)-C(O)-N(H)-R a 的至少一種脲（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。氏為 式-R1-LSi (Yp) (R2)3_山的含硅烷的基團(tuán)，其中R 1為多價亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳 烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任選地包含一個或多個鏈中氧原 子，每個Y為可水解基團(tuán)，R 2為一價烷基或芳基基團(tuán)，P為1、2或3,并且q為1-5。另外， Ra為式R11-(A)n的含（甲基）丙烯?；鶊F(tuán)的基團(tuán)，其中R 11為多價亞烷基、亞芳基、亞烷芳 基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任選地包含一個或多個 鏈中氧原子，A為具有式X2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙烯酰基基團(tuán)，其中X 2為-0、-S 或- NR3, R3為H或C「C4,并且η = 1至5。R5為H、C「C6烷基或環(huán)烷基，或Rs，前提是以下 條件中的至少一個適用： n為2至5,妒為Rs，或者q為2至5。
[0010] 在其它示例性實(shí)施例中，保護(hù)性（共）聚合物層包含式Rsi-N(R4)-C(O)-N(H)-R ai 的至少一種脲（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。Rsi為 式-Rld-Si (Yp) (R2) 3_p的含硅烷的基團(tuán)，其中Rld為二價亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基 基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任選地包含一個或多個鏈中氧原子， 每個Y為可水解基團(tuán)，R 2為一價烷基或芳基基團(tuán)，并且P為1、2或3。另外，R4為H、C ^(^烷 基或(^-(：6環(huán)烷基。Rai為式Rlld-(A)的含（甲基）丙烯?；幕鶊F(tuán)，其中R lld為二價亞烷 基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任選 地包含一個或多個鏈中氧原子，并且A為具有式X 2-C (O)-C (R3) =012的（甲基）丙烯?；?基團(tuán)，其中X2為-〇、_S或- NR3,并且R3為
[0011] 在附加的示例性實(shí)施例中，保護(hù)性（共）聚合物層包含式馬4〇1)-(：(0)-〇-1^或 Rs-O-C(O)-N(H)-Ra的至少一種氨基甲酸酯（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前體化合 物的反應(yīng)產(chǎn)物。R s為式-R L[Si (Yp) (R2)3_山的含硅烷的基團(tuán)，其中R 1為多價亞烷基、亞芳 基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任選地包含 一個或多個鏈中氧原子，每個Y為可水解基團(tuán)，R 2為一價烷基或芳基基團(tuán)；P為1、2或3,并 且q為1-5。另外，Ra為式R n_0V)n的含（甲基）丙烯?；鶊F(tuán)的基團(tuán)，其中R 11為多價亞 烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任 選地包含一個或多個鏈中氧原子，A為包含式X 2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙烯?；?團(tuán)，其中X2為-0、_S或-NR 3, R3為H或C「C4,并且η = 1至5。
[0012] 在附加的示例性實(shí)施例中，保護(hù)性（共）聚合物層包含式 Ra-NH-C(O)-N(R4)-Rn-[0-C(0)NH-R s]n的至少一種脲（多）-氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸 酯-硅烷前體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。R a為式R11-(A)n的含（甲基）丙烯?；幕鶊F(tuán)，其中R11 為多價亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷 基基團(tuán)任選地包含一個或多個鏈中氧原子，A為包含式X 2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙 烯?；鶊F(tuán)，其中X2為-0、-S或-NR 3, R3獨(dú)立地為!1或C1-C4，并且η = 1至5。另外，R4為 H、 C1-C6烷基或C「(：6環(huán)烷基。Rs為式-R LSi (Yp) (R2)3_p的含硅烷的基團(tuán)，其中R1為多價亞 烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任 選地包含一個或多個鏈中氧原子，Y為可水解基團(tuán)，R 2為一價烷基或芳基基團(tuán)，并且P為1、 2或3。
[0013] 在另一個示例性實(shí)施例中，保護(hù)性（共）聚合物層包含式 Ra-NH-C(O)-N(R4)-Rn-[0-C(0)NH-R s]n的至少一種脲（多）-氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸 酯-硅烷前體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。R s為式-R LSi (Yp) (R2) 3_p的含硅烷的基團(tuán)，其中R 1Sfm 亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán) 任選地包含一個或多個鏈中氧原子，Y為可水解基團(tuán)，R 2為一價烷基或芳基基團(tuán)，并且P為 I、 2或3。另外，R4為H、C rC6烷基或C1-C6環(huán)烷基。Ra為式R n-(A)n的含（甲基）丙烯酰基 基團(tuán)的基團(tuán)，其中Rn為多價亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳 基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任選地包含一個或多個鏈中氧原子，A為式X2-C(O)-C(Rs)= CH2的含（甲基）丙烯酰基的基團(tuán)，其中X2為-0、-S或-NR 3, R3獨(dú)立地為，并且η =1 至 5〇
[0014] 在另一個示例性實(shí)施例中，保護(hù)性（共）聚合物層包含SRs-N(H)-C (0)-0-1^或 Rs-O-C(O)-N(H)-Ra的至少一種氨基甲酸酯（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前體化合 物的反應(yīng)產(chǎn)物。R s為式-R L[Si (Yp) (R2)3_山的含硅烷的基團(tuán)，其中R 1為多價亞烷基、亞芳 基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任選地包含 一個或多個鏈中氧原子，每個Y為可水解基團(tuán)，R 2為一價烷基或芳基基團(tuán)，P為1、2或3,并 且q為1-5。另外，Ra為式R n_0V)n的含（甲基）丙烯?；鶊F(tuán)的基團(tuán)，其中R 11為多價亞 烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)，所述亞烷基、亞芳基、亞烷芳基或亞芳烷基基團(tuán)任 選地包含一個或多個鏈中氧原子，A為包含式X 2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙烯酰基基 團(tuán)，其中X2為-0、_S或-NR 3, R3為H或C「C4,并且η = 1至5。
[0015] 在前述示例性實(shí)施例的任一個中，每個可水解基團(tuán)Y獨(dú)立地選自烷氧基基團(tuán)、乙 酸根基團(tuán)、芳氧基基團(tuán)和鹵素。在前述示例性實(shí)施例的任一個中，可水解基團(tuán)Y中的至少一 些為烷氧基基團(tuán)。在前述任一個的其它示例性實(shí)施例中，可水解基團(tuán)Y中的至少一些為氯。
[0016] 在前述實(shí)施例的任一個中，該復(fù)合膜可包括在基礎(chǔ)（共）聚合物層上的氧化物層 和保護(hù)性（共）聚合物層的多個交替層。在前述示例性實(shí)施例的任一個中，基底包括柔性 透明（共）聚合物膜，任選地其中基底包含聚對苯二甲酸乙二醇酯（ΡΕΤ)、聚萘二甲酸乙二 醇酯（PEN)、熱穩(wěn)定化ΡΕΤ、熱穩(wěn)定化PEN、聚甲醛、聚乙烯基萘、聚醚醚酮、氟（共）聚合物、 聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚α -甲基苯乙烯、聚砜、聚苯醚、聚醚酰亞胺、聚醚砜、聚酰 胺酰亞胺、聚酰亞胺、聚鄰苯二甲酰胺、或它們的組合。
[0017] 在前述實(shí)施例的任一個中，基礎(chǔ)（共）聚合物層可包括（甲基）丙烯酸酯平滑層。 在前述實(shí)施例的任一個中，氧化物層可包含如下物質(zhì)的氧化物、氮化物、碳化物或硼化物， 所述物質(zhì)是來自1從、11從、1￥4、￥4、￥從、￥1從、四或118族的原子元素，1118、1￥8或￥8族 的金屬，稀土金屬或它們的組合。在前述實(shí)施例的任一個中，復(fù)合膜還可包括施加到保護(hù)性 (共）聚合物層的氧化物層，任選地其中該氧化物層包含硅鋁氧化物。
[0018] 本公開的示例性實(shí)施例提供了包括封裝復(fù)合膜的光伏器件，當(dāng)用于高濕氣（例 如，濕度）應(yīng)用中時，所述光伏器件表現(xiàn)出改善的耐濕性。本公開的示例性實(shí)施例可使得能 夠形成封裝的光伏器件，封裝的光伏器件表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械特性，諸如彈性和柔性，并且仍 具有低氧氣或水蒸氣透過率。
[0019] 根據(jù)本公開的包括阻隔膜的光伏器件的示例性實(shí)施例優(yōu)選為可見光和紅外光可 透過的。根據(jù)本公開的示例性阻隔膜也通常是柔性的。根據(jù)本公開的示例性阻隔膜一般不 表現(xiàn)出可由多層結(jié)構(gòu)中的熱應(yīng)力或收縮而引起的分層或卷曲。本文所公開的阻隔膜的示例 性實(shí)施例的特性甚至在高溫和濕度老化后也通常得以維持。
[0020] 已匯總了本公開的示例性實(shí)施例的各個方面和優(yōu)點(diǎn)。上文
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在描述 本公開的當(dāng)前某些示例性實(shí)施例的每個例示實(shí)施例或每種實(shí)施方式。隨后的附圖和具體實(shí) 施方式更具體地舉例說明使用本文所公開的原理的某些優(yōu)選實(shí)施例。
【附圖說明】
[0021] 附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，并且與說明書一起闡釋本公開的 示例性實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)和原理。
[0022] 圖1為示意圖，示出了包括示例性耐濕阻隔膜的光伏器件，該阻隔膜具有根據(jù)本 公開的示例性實(shí)施例的氣相沉積的粘附促進(jìn)涂層；以及
[0023] 圖2為示意圖，示出了制備根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的阻隔膜的示例性方法和 設(shè)備。
[0024] 附圖中類似的參考標(biāo)號指示類似的元件。本文的附圖未按比例繪制，并且在附圖 中，所示元件的尺寸設(shè)定成強(qiáng)調(diào)所選擇的特征。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 術(shù)語表
[0026] 在整個說明書和權(quán)利要求書中使用的某些術(shù)語雖然大部分為人們所熟知，但可能 仍然需要作一些解釋。應(yīng)當(dāng)理解，如本文所用，
[0027] 詞語"一種"、"一個"和"所述"與"至少一個"互換使用，以表示一個或多個被描述 的元件。
[0028] 通過對所公開的被涂布制品中的各種元件的位置使用如"頂上"、"上"、"覆蓋"、 "最上"、"之下"等的取向詞，我們相對于水平設(shè)置的、面向上的基底說明了元件的相對位 置。不旨在所述基底或制品在制造期間或制造后應(yīng)具