专利名称：包含具有高的辐射透射率的增塑中间层膜的光电模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用包含增塑剂的膜来生产光电模块，所述膜基于聚乙烯醇缩醛，具有在UV范围内的高辐射透射率。
现有技术光电模块由光敏半导体层组成，其具有透明的覆层作为保护抗外部的影响。单晶太阳能电池或者在载体上的多晶薄半导体层可以用作光敏半导体层。薄膜太阳能模块由通过例如蒸镀、气相沉积、溅射或者湿沉积而施加到基底例如透明板或者柔性载体膜上的光敏半导体层组成。这两种系统通常都借助透明粘接剂层压于玻璃板与例如由玻璃或者塑料制成的硬后盖板之间。该透明的粘接剂必须完全包封该光敏半导体层和它的电连接导线，必须是UV稳定的和对湿气不敏感的，和在层压加工后必须是完全无气泡的。基于聚乙烯醇缩醛例如从复合玻璃生产中已知的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的包含增塑剂的膜越来越多的用作光电模块的透明的粘接剂系统。太阳能电池单元被一个或多个 PVB膜覆盖，它们然后用期望的覆盖材料在提高的压力和提高的温度下结合来形成层压制件。原则上，人们所说的光保护剂被广泛的用于聚合物材料例如塑料和油漆中，来提供保护抗有害的UV辐射。它们可以根据所用的不同保护机理而大致分为两类uv吸收剂 (其吸收UV辐射和最终通过将它转化为热能而使其无害化)和光稳定剂(其中断了聚合物材料中由于UV辐射而引发的自由基破坏反应)。市售的最重要UV吸收剂是二苯甲酮，苯并三唑和氰基丙烯酸酯的衍生物，苯并三唑常常表现出最佳的长期稳定性。光稳定剂组基本上包括人们所说的“HALS”(空间受阻胺)或者空间受阻氨基醚(NOR-HALS)。聚乙烯醇缩丁醛是一种由饱和单元构成的共聚物，S卩，它最多包含作为缺陷位而存在的烯属或者芳族键，并且因此还表现出在280 - 380nm(UV-A + UV-B)的波长范围内没有明显的吸收。此外，在大部分情况中，为了增塑PVB使用非芳族增塑剂，对其来说，在UV吸收方面是同样适用的。作为结果，当膜是由PVB和增塑剂的混合物制成时，实现了相对高的固有UV稳定性。如果该膜通过置于其顶上的矿物玻璃来保护抗UV辐射的特别有害的UV-B 部分时，则该稳定性进一步提高。虽然如此，用于汽车和建筑玻璃应用的常规的市售PVB膜通常带有UV吸收剂，特别是带有苯并三唑衍生物，作为添加剂。其的原因有两种首先，作为从复合安全玻璃的安全性能出发的功能特征，依靠位于复合安全玻璃(VSG)中间的PVB膜来另外地过滤掉有害的UV-A和UV-B辐射是期望的，因为它提供了一种简单的方式来保护位于玻璃后的材料抗过度曝光和损害。它的一个例子是位于复合安全玻璃橱窗中的显示器或者汽车挡风玻璃下面的仪表板基座(Armaturenbretttdger)。其次，取决于原材料聚乙烯醇或者丁醛的品质和在合成和后处理过程中的方法控制，PVB可以包含缺陷或者杂质，其削弱了它的UV稳定性。此外，加入到膜配制剂中的添加剂例如着色剂或者酚类抗氧化剂会对UV敏感的，这样使用UV吸收剂来保护它们是有意义的。为了包封光电模块中的光敏层，通常使用基于PVB或者EVA的材料。由于上述的生产方法的原因，UV吸收剂也被加入到这些包封膜中。通过这种方式，UV辐射完全或者部分被吸收。虽然这保护了光电模块的光敏层系统抗辐射损害，但是它也降低了光敏层可用的辐射份额。因此，市售用作包封材料的PVB膜包含苯并三唑类型的UV吸收剂(例如Tinuvin 328)，并且在280 - 380nm的波长范围内，在h2mm白色玻璃之间的复合体中，根据EN 410 所测量的UV透射率小于0. 5%。类似地，基于EVA的包封膜包含UV吸收剂来保护它们，并因此具有类似的对于UV辐射的低的透射率值。因此，当使用常规的PVB膜或者EVA来产生光电流时，低于380nm波长的辐射未被利用。任务
本发明的任务是提高光电模块包封膜的UV透射率，来提高光电模块的光电流产率，同时尽可能小地改变它们的结构。令人惊讶地，已经发现含有增塑剂的聚乙烯醇缩醛膜能够以这样的方式赋予光稳定性，即，产生高的UV透射率，同时保持良好的光化学稳定性。这使得光电模块的光电流产率明显提高。
发明内容
本发明的目标因此是一种光电模块，其包含由以下制成的层压制件
a)透明的前盖板，
b)一个或多个光敏半导体层，
c)至少一个包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜，和
d)后盖板，
其中该包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜的UV透射率大于35%，该透射率是根据EN 410，在两个2mm厚的白色玻璃板之间的层压制件中测量的。根据EN 410，UV透射率是在280 - 380nm的波长范围内测量的。优选地，使用这样的光敏半导体层，其吸收这个波长范围内的辐射，并且能够将它转化成电能。这是在人们所说的“级联电池”中，尤其通过基于砷化镓/砷化锗，砷化镓铟或者磷化镓铟的层来实现的。如果本发明的膜用于太阳能电池(其对于UV辐射特定响应)或者含有这样的电池的模块，并且其在可见光光谱范围内是透明的，则它是特别有利的。这样的系统目前处于开发中，并且它们计划在将来用作透明的玻璃板，其滤掉了光谱中的有害的UV部分，同时仍然用于产生光电流。本发明所用的膜优选的UV透射率大于50%，特别优选大于70%，其是根据EN 410， 在两个厚度2mm的白色玻璃板的复合体中测量的。如果膜c)基本上不含UV吸收剂，即，其浓度在每种情况中相对于膜混合物小于 0. 01重量％，优选小于0. 001%,特别优选等于0重量％，则可以实现此。
本发明所用膜的足够的UV稳定性可以通过选择对于生产聚乙烯醇缩醛优异的聚乙烯醇(PVA)来实现。如果在PVA阶段不饱和单元已经作为缺陷位存在于的聚合物链中，则它们也必然存在于由它所生产的聚乙烯醇缩醛中，并且因此将削弱其的光稳定性和UV透射率。在PVA阶段，该不饱和单元可以以双键的形式存在，其是隔离的或者彼此共轭的或者与羰基键共轭的。PVA中这些不饱和单元可以通过UV光谱法来检测。如果存在着非常高的缺陷位，则当PVA是作为4重量％的水溶液测量时，它们导致在^Onm几乎为1的消光值。为了生产本发明所用的聚乙烯醇缩醛，因此可以使用这样的聚乙烯醇，其在4重量％水溶液和^Onm的消光值小于0. 5，小于0. 3，特别是小于0. 2和优选小于0. 1。本发明另外一个目标因此是含有增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜，其中该聚乙烯醇缩醛是通过聚乙烯醇的酸催化的缩醛化来生产的，并且这种聚乙烯醇在4重量％水溶液中的消光值小于0.5。实践中，聚乙烯醇缩醛可以作为用于包封膜的基础起始材料，即使在优化的条件下生产，但是它仍然不可能完全防止沿着聚合物链或者在链端出现缺陷位。所以，加入所选择的光稳定剂到聚乙烯醇缩醛或者膜混合物中，并且免去UV吸收剂会是有帮助的。作为很大程度上免去UV吸收剂和/或使用具有特别低的缺陷位的PVB的代替或者附加，本发明所用的膜可以带有一种或多种非芳族光稳定剂，特别是带有空间受阻(非芳族)HALS-类型的胺和/或空间受阻(非芳族)氨基醚(NOR-HALS)。通过限制到非芳族产物，确保了该膜的透射率在280 - 380nm UV范围内没有不必要地削弱。本发明所用的膜优选包含0. 005 - 1重量％，特别优选0. 01-0.5重量％，特别是 0. 05 -0. 3重量％和最优选0. 10 - 0. 25重量％的非芳族光稳定剂例如HALS或者NOR-HALS 类型的空间受阻胺。本发明另一目标因此是含有增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜，其中它们基本上不含芳族UV吸收剂和0.005-1重量％的空间受阻胺(HALS)和/或空间受阻氨基醚 (NOR-HALS)。特别合适的胺是具有通式I，II和或III的空间受阻胺
权利要求
1.光电模块，其包含由以下制成的层压制件a)透明的前盖板，b)一个或多个光敏半导体层，c)至少一个包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜，和d)后盖板，特征在于该包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜c)的UV透射率大于35%，该透射率是根据EN410在两个2mm厚的白色玻璃板之间测量的。
2.权利要求1所述的光电模块，特征在于该聚乙烯醇缩醛是通过聚乙烯醇的缩醛化来生产的，其在^Onm和在4重量％的水溶液中具有小于0. 5的消光值。
3.权利要求1或者2任一项所述的光电模块，特征在于所述基于聚乙烯醇缩醛的膜c) 基本上不含UV吸收剂。
4.权利要求1-3任一项所述的光电模块，特征在于基于聚乙烯醇缩醛的膜c)包含 0. 001-5重量％的非芳族光稳定剂。
5.权利要求4所述的光电模块，特征在于将空间受阻胺(HALS)或者空间受阻氨基醚 (NOR-HALS)用作该非芳族光稳定剂。
6.权利要求1-5任一项所述的光电模块，特征在于该包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜包含大于IOppm的选自碱土金属、锌和铝的金属离子和小于150ppm的碱金属离子。
7.权利要求1-6任一项所述的光电模块，特征在于该包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜c)在85%相对湿度/23°C的环境气候下的体积电阻率是至少IEll 0hm*cm。
8.包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜，特征在于它基本上不包含芳族UV吸收剂和 0. 005-1重量％空间受阻胺(HALS)和/或空间受阻氨基醚(NOR-HALS)作为非芳族光保护剂。
9.包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜，特征在于该聚乙烯醇缩醛是通过聚乙烯醇的酸催化的缩醛化来生产的，其中该聚乙烯醇在4重量％的水溶液中的消光值小于0. 5。
全文摘要
本发明涉及包含增塑剂的基于聚乙烯醇缩醛的膜用于制造光电模块的用途，该膜的UV透射率大于35%。该膜在85%相对湿度/23℃的环境气候下优选的体积电阻率大于1E11Ohm*cm。该光电模块可以用作立面构件，屋顶表面，温室盖板，隔音墙，阳台或者栏杆元件，或者作为窗口区域的部件。
文档编号B32B17/10GK102355992SQ201080011974
公开日2012年2月15日 申请日期2010年3月15日 优先权日2009年3月18日
发明者U.凯勒 申请人:可乐丽欧洲有限责任公司