制造阻隔組件的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)專利申請(qǐng)
[0002] 本專利申請(qǐng)要求2012年8月16日提出的美國(guó)專利申請(qǐng)61/683, 824和2012年12 月27日提出的美國(guó)專利申請(qǐng)61/746356的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開總體涉及制造阻隔組件的方法和使用這些方法制造的阻隔組件。
【背景技術(shù)】
[0004] 可再生能源是源于可補(bǔ)充的自然資源諸如陽光、風(fēng)、雨、潮汐以及地?zé)岬哪芰俊ｋS 著技術(shù)的進(jìn)步和全球人口的增長(zhǎng)，對(duì)可再生能源的需求大幅提高。盡管當(dāng)今化石燃料提供 了絕大部分的能量消耗，但這些燃料是不可再生的。全球?qū)@些礦物燃料的依賴不僅喚起 了人們對(duì)其枯竭的擔(dān)憂，而且還引起人們對(duì)燃燒這些燃料所造成的排放物相關(guān)環(huán)境問題的 擔(dān)憂。為此，全世界的國(guó)家/地區(qū)均倡議開發(fā)大規(guī)模和小規(guī)模的可再生能源資源。
[0005] 當(dāng)今前景較好的能源資源之一為陽光。目前全世界有數(shù)百萬的家庭由太陽能發(fā)電 獲得電力。對(duì)太陽能電力不斷增長(zhǎng)的需求伴隨著對(duì)能夠滿足這些應(yīng)用要求的器件和材料的 不斷增長(zhǎng)的需求。光伏電池是太陽能發(fā)電的迅速增長(zhǎng)的一環(huán)。
[0006] 兩種特定類型的光伏電池-有機(jī)光伏器件（OPV)和薄膜太陽能電池（例如，銅銦 鎵二硒（CIGS))在戶外環(huán)境中需要保護(hù)以免受水蒸氣的影響并且需要是耐用的（例如對(duì)紫 外（UV)光）。玻璃通常被用于此類太陽能器件，因?yàn)椴Ａ欠浅：玫乃魵馄琳?、光學(xué)透明 且對(duì)UV光穩(wěn)定。但玻璃笨重、易碎、難以制成柔性的并且難以搬運(yùn)。透明柔性封裝材料正 被研制來代替玻璃。優(yōu)選地，這些材料具有類似玻璃的阻隔性和UV穩(wěn)定性。對(duì)于其部件對(duì) 水蒸氣的侵入敏感的電子器件，諸如，例如柔性薄膜和有機(jī)光伏太陽能電池和有機(jī)發(fā)光二 極管（OLED)而言，這些柔性阻隔膜是所期望的。
[0007] 這種一般類型的一些示例性阻隔膜包括沉積于柔性塑料膜上的聚合物和氧化 物的多層疊堆，從而形成耐透濕的高阻隔膜。這些阻隔膜的實(shí)例在美國(guó)專利5, 440, 446、 5, 877, 895、6, 010, 751、美國(guó)專利申請(qǐng)公布2003/0029493,和66737US002中有所描述，所有 這些專利均以引用方式并入本文，好像在本文被完全提及那樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本專利申請(qǐng)的發(fā)明者認(rèn)識(shí)到在某些條件下，聚合物和氧化物的多層疊堆在長(zhǎng)時(shí)間 暴露于水分后可能遭受粘附性能劣化，從而可能導(dǎo)致這些高阻隔疊堆在氧化物-聚合物交 界處分層。例如，本公開的發(fā)明者認(rèn)識(shí)到在一些實(shí)施例中，在使用或測(cè)試期間暴露于濕熱 時(shí)，第二聚合物層遭受低粘附力。發(fā)明者因此意識(shí)到在一些實(shí)施例中，優(yōu)選的是在阻隔疊堆 中不包括第二聚合物層。
[0009] 本公開的發(fā)明者也認(rèn)識(shí)到阻隔膜的輥到輥處理是提供效率和優(yōu)異產(chǎn)品的優(yōu)選制 造方法。然而，阻隔膜的輥到輥處理面臨著一些挑戰(zhàn)。一個(gè)此類挑戰(zhàn)是這種制造方法涉及使 阻隔疊堆與處理輥（例如任何類型的處理輥，包括例如幅材處理輥、惰輥、舒展輥、輸帶輥、 張力輥等）相接觸。阻隔疊堆的最上層（在一些實(shí)施例中，是氧化物層或聚合物層）在處 理過程中是暴露的（即，沒有被另一層覆蓋），因此容易在處理過程中變形或降解。此類變 形或降解可能對(duì)最終的阻隔疊堆或膜的性能特征產(chǎn)生負(fù)面影響。在一個(gè)具體實(shí)例中，不包 括可選的第二聚合物層并且氧化物層在阻隔疊堆中是最上層（因此是暴露的）。因?yàn)檠趸?物層非常薄，所以當(dāng)它接觸處理輥時(shí)會(huì)變形或降解，導(dǎo)致最終的阻隔疊堆的性能受損。
[0010] 解決上述擔(dān)憂的一種方法是在輥到輥處理過程中在最上層布置臨時(shí)保護(hù)層。這 個(gè)臨時(shí)層存在于涉及使暴露的最上層與處理輥接觸的處理步驟中，但在形成最終的阻隔 疊堆之前（例如通過添加層20和層22)被去除。該方法更詳細(xì)地描述在美國(guó)專利申請(qǐng) 61/683,824(全文以引用方式并入本文）中。
[0011] 解決上述擔(dān)憂的第二種方法涉及在處理過程中且在最上層與任何類型的處理輥 或其它堅(jiān)硬處理表面相接觸之前，在暴露的最上層布置粘合劑層和/或頂片層。粘合劑層 和/或頂片層在處理過程中保護(hù)暴露的最上層，這產(chǎn)生了可以利用輥到輥處理制造的改進(jìn) 的阻隔組件。在處理過程中包含粘合劑層和/或頂片層減少了最上層中的缺陷形成且因此 提供了改進(jìn)的最終產(chǎn)品阻隔疊堆或膜。
[0012] 本公開的一些實(shí)施例涉及一種形成阻隔組件的方法，該方法涉及提供基材；鄰近 基材施加聚合物材料以形成聚合物層；鄰近聚合物層施加含氧化物材料以形成氧化物層； 將粘合劑材料和頂片層中的至少一者施加于最上層以形成多層膜；其中最上層是氧化物層 或聚合物層；并且其中在最上層接觸處理輥之前，將粘合劑材料或頂片層施加于最上層。
[0013] 本公開的一些實(shí)施例涉及一種形成阻隔組件的方法，該方法涉及提供基材；鄰近 基材施加聚合物材料以形成聚合物層；鄰近聚合物層施加含氧化物材料以形成氧化物層； 在最上層接觸任何固體表面之前，將粘合劑材料和頂片層中的至少一者施加于最上層；并 且其中最上層表面是氧化物層或聚合物層中的一者。
[0014] 在一些實(shí)施例中，粘合劑材料包括紫外線吸收劑。在一些實(shí)施例中，粘合劑為壓敏 粘結(jié)劑。
[0015] 在一些實(shí)施例中，施加聚合物材料和/或施加含氧化物材料的步驟被按順序重復(fù) 多次，以形成具有多個(gè)交替的聚合物層和/或氧化物層的阻隔組件。在一些實(shí)施例中，阻隔 組件是柔性的，且能夠透射可見光和紅外光。
[0016] 在一些實(shí)施例中，所述方法還包括形成阻隔組件的連續(xù)卷。一些實(shí)施例是包括如 本文所述的阻隔組件的光學(xué)器件。一些實(shí)施例是包括如本文所述的阻隔組件的光伏模塊。
[0017] 本專利申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)在以下將結(jié)合附圖的詳細(xì)說明書中描述或提及。
【附圖說明】
[0018] 結(jié)合附圖，參考以下對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)說明，可更全面地理解本發(fā)明， 其中：
[0019] 圖1是示出在處理輥上的示例性阻隔膜的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 在以下詳細(xì)說明中，可參考附圖，附圖形成詳細(xì)說明的一部分并且通過例證示出 一個(gè)示例性的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下，可以設(shè) 想其他實(shí)施例，并且可以實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例。
[0021] 本公開總體涉及形成阻隔組件或膜的方法，該方法涉及在處理過程中且在最上層 接觸任何類型的處理輥或其它堅(jiān)硬處理表面之前，在阻隔疊堆的暴露的最上層上布置粘合 劑層和/或頂片。粘合劑層和/或頂片在處理過程中保護(hù)暴露的最上層，這產(chǎn)生了可以用 輥到輥處理制造的阻隔組件。在一些實(shí)施例中，最上層是氧化物層。在一些實(shí)施例中，最上 層是聚合物層。
[0022] 圖1中示出了一個(gè)示例性阻隔組件10。阻隔組件10包括基材12、第一聚合物層 14 (例如丙烯酸酯層）、氧化物層16、第二聚合物層（例如丙烯酸酯層）18、粘合劑層20,和 頂片層22。阻隔組件10的基材12被示出在處理輥30上。在圖1中示出的示例性阻隔疊 堆中，最上層是第二聚合物層18。然而，最上層可以為任何層且通常是聚合物層或氧化物 層。最上層在處理過程中受到粘合劑層20和頂片層22保護(hù)。
[0023] 本文所述的阻隔組件的至少一些實(shí)施例能夠透射可見光和紅外光。如本文所用的 術(shù)語"能夠透射可見光和紅外光"是指沿法向軸測(cè)量的對(duì)光譜的可見和紅外部分具有至少 約75%(在一些實(shí)施例中至少約80%、85%、90%、92%、95%、97%或98%)的平均透射 率。在一些實(shí)施例中，阻隔組件對(duì)400nm到HOOnm范圍上的平均透射率為至少約75% (在 一些實(shí)施例中為至少約80%、85%、90%、92%、95%、97%或98%)。通常，可見光和紅外光 能夠透射的組件不干擾例如光伏電池對(duì)可見光和紅外光的吸收。在一些實(shí)施例中，可見光 和紅外光能夠透射的組件對(duì)于光伏電池有用的光的波長(zhǎng)范圍的平均透射率為至少約75% (在一些實(shí)施例中為至少約80%、85%、90%、92%、95%、97%或98%)。可以基于折射率 和厚度選擇阻隔組件中的層，以提高對(duì)可見光和紅外光的透射率。
[0024] 在至少一些實(shí)施例中，本文所述的阻隔組件是柔性的。如本文所用的術(shù)語"柔性 的"指能形成為卷。在一些實(shí)施例中，阻隔組件能繞曲率半徑至多7. 6厘米（cm) (3英寸）、 在一些實(shí)施例中至多6. 4cm(2. 5英寸）、5cm(2英寸）、3. 8cm(l. 5英寸）或2. 5cm(l英寸） 的卷芯彎曲。在一些實(shí)施例中，阻隔組件可以繞至少0. 635cm (1/4英寸）、I. 3cm (1/2英寸） 或1.9cm (3/4英寸）的曲率半徑彎曲。
[0025] 根據(jù)本公開的阻隔組件一般不顯示可能由多層結(jié)構(gòu)中的熱應(yīng)力或回縮而引 起的分層或卷曲。在本文中，卷曲是使用Ronald P. Swanson在2006AWEB會(huì)議錄（工 業(yè)金屬化、涂布與層合、應(yīng)用幅材處理協(xié)會(huì)會(huì)議錄2006(Association of Industrial Metallizers, Coaters and LaminatorsjApplied Web Handling Conference Procee