專利名稱：含有具有高的堿滴度的經(jīng)過塑化的中間層膜的光伏模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在使用含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的具有高的堿滴度的膜以避免 在光敏半導(dǎo)體層處出現(xiàn)腐蝕的情況下制造光伏模塊。
背景技術(shù)：
光伏模塊由光敏半導(dǎo)體層構(gòu)成，其中所述光敏半導(dǎo)體層為了免受外部影響而配 備有透明的覆蓋體。作為光敏半導(dǎo)體層可以在載體上使用單晶太陽能電池或多晶半導(dǎo) 體薄層。薄層太陽能模塊由光敏半導(dǎo)體層構(gòu)成，其中所述光敏半導(dǎo)體層例如通過汽化滲 鍍、氣相沉積、濺射、或者濕法沉積被涂敷到襯底、例如透明板或者撓性載體膜上。通常，兩種體系都借助于透明的膠粘劑被層壓到玻璃片與背部的例如由玻璃或 塑料制成的剛性覆蓋板之間。透明的膠粘劑必須完全包圍光敏半導(dǎo)體層及其電連接線路，是UV穩(wěn)定和對(duì)水分 不敏感的，并且在層壓過程以后是完全無泡的。如例如在DE 41 22 721 C1或者DE 41 28 766 A1中所公開的那樣，作為透明的膠 粘劑通常使用硬化的澆注樹脂或者可交聯(lián)的基于乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的體系。這些粘 接體系可以在未硬化的狀態(tài)下被調(diào)節(jié)為低粘性的，使得其無泡地包圍太陽能電池單元。 在添加硬化劑或交聯(lián)劑以后，獲得具有機(jī)械抵抗能力的粘接層。這些粘接體系的缺點(diǎn) 是，在硬化過程中通常釋放出可能損壞光敏半導(dǎo)體層、尤其是薄層模塊的侵蝕性物質(zhì)、 比如酸。此外，一些澆注樹脂往往在幾年后形成氣泡或者由于UV輻射而脫層。硬化的粘接體系的一種替代方案是使用含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛、比如從 復(fù)合玻璃制造中公知的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)的膜。太陽能電池單元被用一個(gè)或多個(gè) PVB膜覆蓋，并且這些PVB膜在升高的壓力和升高的溫度下與所期望的覆蓋材料結(jié)合成 層合板。例如由下列文獻(xiàn)公知有用于借助于PVB膜制造太陽能模塊的方法DE 40 26 165 C2、DE42 278 60A1、DE 29 237 70 C2、DE35 38 986C2、或者 US 4,321,418。例如 在DE 20 302 045 Ul、EP 1617487 A1和DE 35 389 86 C2中公開了在太陽能模塊中將PVB
膜用作復(fù)合安全玻璃化部。但是這些文獻(xiàn)不含有關(guān)于所使用的PVB膜的機(jī)械特性、化學(xué) 特性和電特性的信息。隨著光敏半導(dǎo)體層的性能增加以及太陽能模塊在世界范圍內(nèi)的推廣，尤其是 膜的電特性變得越來越重要。在模塊的整個(gè)壽命中都必須還在極端的天氣條件、比 如熱帶溫度、高空氣濕度或者強(qiáng)烈的UV輻射下避免半導(dǎo)體層的電荷損失或者甚至短 路。根據(jù)IEC 61215，光伏模塊經(jīng)歷許多測(cè)試(Damp heat test(濕熱測(cè)試)、wet leakage CUrrenttest(濕漏電流測(cè)試))，以便減小模塊的損耗電流。公知的是，PVB膜的電阻隨著水分含量的上升而陡峭地下降，這大大有利于光 伏模塊中漏電流的產(chǎn)生。在光伏模塊的邊緣區(qū)域，所述膜作為封裝材料暴露于環(huán)境中并 且經(jīng)受諸如高環(huán)境濕度的環(huán)境條件。由此，邊緣區(qū)域中的膜的含水量可能強(qiáng)烈增加并且呈現(xiàn)高達(dá)平衡水分的值(大約重量百分比3% )。膜的邊緣區(qū)域中的升高的含水量強(qiáng)烈地 減少其在該區(qū)域中的電阻。盡管含水量在膜中心再次下降，但是為了避免漏電流，光敏 半導(dǎo)體層因此不能被敷設(shè)到膜或模塊的邊緣區(qū)域中。這減小面積覆蓋并且因此減小模塊 的電流產(chǎn)量。太陽能電池、尤其是例如基于CIS (銅銦(二)硒(Copper/Indium/ (di) Selenit)) 或者銅銦鎵硫硒(Copper/-Indium-/Gallium-/Sulphide-/Selenit) (CIGS)的薄層太陽能模 塊的光敏半導(dǎo)體層、或者被用作電導(dǎo)體的薄層(TCO，"transparent conductive oxide(透明 導(dǎo)電氧化物)”)是易受化學(xué)腐蝕的。因此，封裝材料必須盡可能在化學(xué)上是惰性的，并 且不允許含有侵蝕性的化學(xué)添加劑、比如交聯(lián)劑、交聯(lián)助劑、或者引物。此外，應(yīng)當(dāng)避 免水或酸痕(SSurespuren)的存在。技術(shù)任務(wù)因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的膜，所述膜對(duì) 光敏半導(dǎo)體層或者所使用的電導(dǎo)體具有小的腐蝕傾向。技術(shù)方案已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基于聚乙烯醇縮醛的具有高堿滴度的膜對(duì)光敏半導(dǎo)體層或者所使用 的電導(dǎo)體具有減小的腐蝕傾向。在不糾纏于該理論的正確性的情況下，較小的腐蝕傾向可能歸因于，PVB膜的 與提高的堿滴度伴隨而來的較高堿度被老化過程所釋放的酸中和，所述酸在未被中和的 情況下觸發(fā)對(duì)酸敏感的半導(dǎo)體層的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主題是光伏模塊，其包括層合板，所述層合板由下列項(xiàng)目構(gòu) 成a)透明的前部覆蓋體；b) 一個(gè)或多個(gè)光敏半導(dǎo)體層；C)至少一個(gè)含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的膜；以及d)背部覆蓋體；其中所述含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的膜C)具有大于5的堿滴度。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式因此，根據(jù)本發(fā)明所使用的膜優(yōu)選地具有被表達(dá)成堿滴度(Alkali-Titer)的一定 的堿度，所述堿滴度可以超過10，優(yōu)選地可以超過15、并且尤其是超過20、30或者40。 不應(yīng)當(dāng)超過最大的堿滴度100。如在下面所描述的那樣，堿滴度通過膜的返滴定來確定，并且可以通過添加諸 如下列堿性物質(zhì)來調(diào)節(jié)具有1至15個(gè)碳原子的有機(jī)羧酸的金屬鹽、尤其是堿金屬鹽或 者堿土金屬鹽、比如醋酸鎂或醋酸鉀；或者NaOH、KOH或Mg(OH)2。所述堿性化合 物通常以相對(duì)于總混合物的重量百分比0.005至2%、尤其是重量百分比0.05至的濃 度被使用。減少根據(jù)本發(fā)明所使用的膜對(duì)光敏半導(dǎo)體層的腐蝕傾向的另一可能性是，在制 造該材料時(shí)避免酸痕。這種類型的膜在高溫下通過擠壓被制造出，由此可能出現(xiàn)聚合物材料或增塑劑的熱損壞。此外，可能由于擴(kuò)散進(jìn)入的水而發(fā)生聚乙烯醇縮醛的殘留醋酸 基團(tuán)的斷裂，由此釋放出醋酸。在兩種情況下都導(dǎo)致可能侵蝕光敏半導(dǎo)體層的酸痕。根據(jù)本發(fā)明所使用的膜在23°C、環(huán)境濕度為85%相對(duì)濕度的情況下具有至少 1E+11歐*厘米、優(yōu)選地至少5E+11歐*厘米、優(yōu)選地1E+12歐*厘米、優(yōu)選地5E+12 歐*厘米、優(yōu)選地1E+13、優(yōu)選地5E+12歐*厘米的電阻率。為了制造聚乙烯醇縮醛，聚乙烯醇被溶解在水中，并且與醛、比如丁醛在添加 酸催化劑的情況下縮醛化。所沉淀出的聚乙烯醇縮醛被分離，被清洗為中性，必要時(shí)在 懸浮在堿性調(diào)節(jié)的含水介質(zhì)中，然后再次被清洗為中性并且被干燥。在進(jìn)行反應(yīng)之后，用于縮醛化的酸必須再次被中和。在此，如果使用過量的堿 (例如NaOH、KOH或者M(jìn)g(OH)2)，則堿滴度升高，并且可以完全或部分放棄添加堿性 物質(zhì)。聚乙烯醇縮醛的聚乙烯醇含量可以通過在縮醛化中所使用的醛的量來調(diào)節(jié)。也 可以執(zhí)行與具有2-10個(gè)碳原子的其它或多種醛(例如戊醛)的縮醛化。基于含增塑劑的聚乙烯醇縮醛的膜優(yōu)選地含有通過聚乙烯醇與丁醛縮醛化所獲 得的非交聯(lián)的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)。同樣可以使用交聯(lián)的聚乙烯醇縮醛、尤其是交聯(lián)的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)。例 如在下列文獻(xiàn)中描述有合適的交聯(lián)的聚乙烯醇縮醛EP1527107 B1和WO 2004/063231 A1(含羧基的聚乙烯醇縮醛的熱自交聯(lián))；EP 1606325 A1(與聚醛交聯(lián)的聚乙烯醇縮 醛)；以及W0 03/020776A1 (與乙醛酸交聯(lián)的聚乙烯醇縮醛)。全面地參考這些專利申 請(qǐng)的公開內(nèi)容。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，作為聚乙烯醇也可以使用由水解醋酸乙烯酯/乙烯共聚物 構(gòu)成的三元共聚物。該化合物通常水解到98Mol%以上，并且含有重量的1至10個(gè)基于 乙烯的單元(例如Kuraray Europe GmBH的“Exceval”類型)。此外在本發(fā)明的范圍內(nèi)，作為聚乙烯醇也可以使用由醋酸乙烯酯和至少一種另 外的烯鍵不飽和單體構(gòu)成的水解共聚物。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，聚乙烯醇可以純凈地被使用或者作為具有不同聚合度或水 解度的聚乙烯醇的混合物被使用。除了縮醛單元之外，聚乙烯醇縮醛還含有由醋酸乙烯酯和乙烯醇產(chǎn)生的單元。 根據(jù)本發(fā)明所使用的聚乙烯醇縮醛優(yōu)選地具有小于重量百分比22%、重量百分比20%或 者重量百分比18%、小于重量百分比16%或者重量百分比15%、以及尤其是小于重量百 分比14%的聚乙烯醇份額。不應(yīng)當(dāng)?shù)陀谥亓堪俜直?2%的聚乙烯醇份額。根據(jù)本發(fā)明所使用的聚乙烯醇縮醛的聚醋酸乙烯酯含量?jī)?yōu)選地低于重量百分比 3%或者低于重量百分比1%、特別優(yōu)選地低于重量百分比0.75%、完全優(yōu)選地低于重量 百分比0.5%、以及尤其是低于重量百分比0.25%。從聚乙烯醇份額和殘余醋酸含量可以以計(jì)算的方式確定縮醛度。所述膜優(yōu)選地具有最大為重量百分比40%、重量百分比35%、重量百分比 32%,重量百分比30%、重量百分比28%、重量百分比26%、重量百分比24%、或者重 量百分比22%的增塑劑含量，其中出于膜的易加工性的原因而不應(yīng)低于重量百分比15% 的增塑劑含量(分別相對(duì)于總的膜組成)。根據(jù)本發(fā)明的膜以及光伏模塊可以含有一種或多種增塑劑。用于根據(jù)本發(fā)明所使用的膜的合適增塑劑是選擇下列組的一種或多種化合物-多價(jià)脂肪酸或芳香酸的酯、例如己二酸雙酯(Dialkyladipat)、比如己二 酸二己酯、己二酸二辛酯、己二酸己基環(huán)己酯(Hexylcyclohexyladipat)、由己二酸庚酯 (Heptyladipat)和己二酸壬酯(Nonyladipat)構(gòu)成的混合物、己二酸二異壬酯、己二酸庚 壬酯(Heptylnonyl-adipat)、以及己二酸與脂環(huán)酯醇或含有醚化合物的酯醇的酯；癸二酸 二酯(Dialkylsebazate)、比如癸二酸二丁酯、以及癸二酸與脂環(huán)酯醇或含有醚化合物的酯 醇的酯、鄰苯二甲酸的酯、比如鄰苯二甲酸丁芐酯或者鄰苯二甲酸二(2-乙基乙基酯) (Bis-2-butoxyethylphthalat)-多價(jià)脂肪醇或芳香醇或者寡乙二醇醚(Oligoetherglykolen))與一種或多種無支 鏈或者有支鏈的脂肪族或芳香族取代物的酯或醚、比如二乙二醇、三乙二醇或四乙二醇 與直線型或支鏈型脂肪族或脂環(huán)族羧酸的酯；可以充當(dāng)后一組的例子是二乙二醇雙(2-己酸乙酯)(Diethylenglyko卜bis- (2-ethylhexanoat))，三乙二醇雙(2-己酸乙酯)(Triethylenglyko卜bis-(2-ethylhexanoat))，三乙二醇雙(2-丁酸乙酯)(Tri-ethylen-glyko卜bis- (2-ethylbu-ta-no-at))，四乙二醇雙 n 己酸酯(Tetra-ethylen-glykohbis-n-hexanoat)，三乙二醇雙 n 己酸 酉旨(Triethylengly-ko卜bis—n-hexanoat),三乙二醇雙 n 己酸酉旨(TriethylenglykoFbis—n-hex anoat)，四 二乙醇 二甲醚(Tetraethylen-glykol-dimethyl-ether)和 / 或二丙 二醇苯甲酸酯 (Dipropylenglykolbenzoat),_脂肪族或芳香族酯醇的磷酸酯、比如磷酸三(2-乙基己基)酯 (Tris (2-ethylhexyl)phosphate) (T0F)、磷酸三乙酯(Triethy卜phosphat)、磷酸二苯-2-乙 基己酯(Dipheny:i-2-ethylhexylphosphat)、禾P / 或磷酸三甲苯酯(Trikresylphosphat)，-檸
檬酸、琥珀酸、和/或富馬酸的酯。特別適于作為根據(jù)本發(fā)明所使用的膜的增塑劑的是選自下列組的一種或多 種化合物癸二酸二(2-乙基己基)酯(Di-2-ethylhexylsebacat) (DOS)、己二酸 二(2-乙基己基)酉旨(Di-2-ethylhexyladipat) (D0A)、己二酸 二己酯(Dihexyladipat) (DHA)、癸二酸 丁二酯(Dibutylsebacat) (DBS)、三乙二醇雙 n 庚酸酯(Triethylengl ykol-bis-n-heptanoat) (3G7)、四乙 二醇雙n 庚酸酯(Tetraethylenglyko 卜 bis-n-heptan oat) (4G7)、三乙 二醇雙 2-己酸乙酯(Triethylenglyko卜bis-2-ethylhexanoat) (3G0 或 3G8)、四乙 二醇雙 2-己酸乙酯(Tetraethylenglyko卜bis-n-2-ethylhexanoat) (4G0 或 4G8)、己二酸二 2-丁氧基乙酯(Di-2-butoxy-ethy:i-adipat) (DBEA)、己二酸二 2- 丁 氧基乙氧基乙酯(Di-2-butoxyethoxyethyl adipat) (DBEEA)、癸二酸二 2-丁氧基乙酯 (Di-2-butoxyethyl sebacat) (DBES)、鄰苯 二酸二 2-乙基己酯(Di-2-ethylhexylphthalat) (D0P)、鄰苯二甲酸二異壬酯(Di-isononylphthalat) (DINP)、三乙二醇雙二異壬酸 酉旨(Triethyleneglyko卜bis-isononanoat)、三乙 二醇雙 2-己酸丙酯(Triethylenglykoh bis-2-propylhexanoat)、磷酸三(2-乙基己基)酯(T0F)、環(huán)己烷二羧酸二異壬酯 (Diisononyleye 1 ohexandicarbonsaureester) (dinch)禾口二乙二醇苯甲酸酉旨 (Dipropyleneglykolbenzoat)。特別適于作為根據(jù)本發(fā)明所使用的膜的增塑劑的是如下的增塑劑其極性由式子100x0/(C+H)小于/等于9.4來表達(dá)，其中0、C和H表示相應(yīng)的分子中的氧原子、碳 原子和氫原子的數(shù)目。下面的表1示出了根據(jù)本發(fā)明所使用的增塑劑及其根據(jù)式子100x 0/(C+H)的極性值。表 權(quán)利要求
1.一種光伏模塊，包括層合板，所述層合板由下列項(xiàng)目構(gòu)成a)透明的前部覆蓋體；b)一個(gè)或多個(gè)光敏半導(dǎo)體層；c)至少一個(gè)含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的膜；以及d)背部覆蓋體；其特征在于，所述含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的膜c)具有大于5的堿滴度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏模塊，其特征在于，所述含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛 的膜C)含有最大為重量百分比40%的增塑劑含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏模塊，其特征在于，所述含增塑劑的基于聚乙烯醇 縮醛的膜C)在85%相對(duì)濕度/23°C的環(huán)境氣侯下具有大于IEll歐姆*cm的體積電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的光伏模塊，其特征在于，所述聚乙烯醇縮醛具有小 于重量百分比3%的聚醋酸乙烯酯含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的光伏模塊，其特征在于，所述聚乙烯醇縮醛具有小 于重量百分比22%的聚乙烯醇含量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的光伏模塊，其特征在于，所述含增塑劑的基于聚乙 烯醇縮醛的膜c)含有具有1至15個(gè)碳原子的羧酸的金屬鹽作為堿性化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的光伏模塊，其特征在于，所述含增塑劑的基于聚乙 烯醇縮醛的膜含有重量百分比0.001至5%的SI02。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的光伏模塊，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)光敏半導(dǎo)體層 b)被涂敷到透明的前部覆蓋體a)上，并且通過至少一個(gè)含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的 膜c)與背部覆蓋體d)粘接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的光伏模塊，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)光敏半導(dǎo)體層 b)被涂敷到背部覆蓋體d)上，并且通過至少一個(gè)含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的膜C)與 透明的前部覆蓋體a)粘接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的光伏模塊，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)光敏半導(dǎo)體 層b)被嵌入到兩個(gè)膜c)之間并且與覆蓋體a)和d)粘接。
11.一種將含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的具有大于5的堿滴度的膜用于制造光伏模 塊的應(yīng)用。
12.—種將根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的光伏模塊用作立面構(gòu)件、屋面、溫室覆蓋 體、隔音墻、陽臺(tái)或護(hù)欄元件、或者窗面的組件的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及將含增塑劑的基于聚乙烯醇縮醛的具有高堿滴度的膜用于制造光伏模塊的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L31/048GK102017182SQ200980115396
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者B·科爾 申請(qǐng)人:可樂麗歐洲有限責(zé)任公司