具有封装阻隔膜的光伏器件的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求于2012年8月8日提交的美国临时申请61/681，051的权益，其公开 内容以引用方式全文并入本文。
[0003] 政府权利
[0004] 根据由能源部批准的合同DE-EE0004739(批号3053)的条款，美国政府可具有本 发明的某些权利。
技术领域
[0005] 本公开涉及包括封装复合膜的光伏器件。更具体地，本公开涉及包括具有气相沉 积的保护性（共）聚合物层的多层阻隔膜的光伏器件。
【背景技术】
[0006] 无机或杂化无机/有机层已在用于电学、包装和装饰性应用的薄膜中使用。这些 层可提供所需的特性，如机械强度、耐热性、耐化学品性、耐磨性、湿气阻隔性和氧气阻隔 性。还已经开发出高度透明的多层阻隔涂层以防止敏感材料受到水蒸气的损坏。湿气敏感 材料可为电子部件，诸如有机、无机、和杂化的有机/无机半导体器件。多层阻隔涂层可直 接沉积在湿气敏感材料上，或者可沉积在柔性透明基底诸如（共）聚合物膜上。
[0007] 多层阻隔涂层可通过多种生产方法制备。这些方法包括液体涂布技术，诸如溶液 涂布、辊涂、浸涂、喷涂、旋涂；以及干涂技术，诸如化学气相沉积（CVD)、等离子体增强化学 气相沉积（PECVD)、溅射和用于固体材料热蒸镀的真空方法。用于多层阻隔涂层的一种方法 为生产多层氧化物涂层，诸如散布于薄（共）聚合物膜保护层上的氧化铝或氧化硅。每个 氧化物八共）聚合物膜对常常被称为"成对层"，并且交替的氧化物八共）聚合物多层构 造可包含若干成对层以提供对湿气和氧气的充分防护。此类透明多层阻隔涂层和方法的实 例可见于例如美国专利 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）。
【发明内容】
[0008] 在一个方面，本公开特征在于封装器件，该封装器件包括光伏电池和复合膜，该复 合膜重叠光伏电池的至少一部分，该复合膜还包括基底、该基底的主表面上的基础（共）聚 合物层、该基础（共）聚合物层上的氧化物层，以及该氧化物层上的保护性（共）聚合物层。
[0009] 在一些示例性实施例中，保护性（共）聚合物层包含SRs-N(R5)-C(O)-N(H)-R a 的至少一种脲（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前体化合物的反应产物。氏为 式-R1-LSi (Yp) (R2)3_山的含硅烷的基团，其中R 1为多价亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳 烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任选地包含一个或多个链中氧原 子，每个Y为可水解基团，R 2为一价烷基或芳基基团，P为1、2或3,并且q为1-5。另外， Ra为式R11-(A)n的含（甲基）丙烯酰基基团的基团，其中R 11为多价亚烷基、亚芳基、亚烷芳 基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任选地包含一个或多个 链中氧原子，A为具有式X2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙烯酰基基团，其中X 2为-0、-S 或- NR3, R3为H或C「C4,并且η = 1至5。R5为H、C「C6烷基或环烷基，或Rs，前提是以下 条件中的至少一个适用： n为2至5,妒为Rs，或者q为2至5。
[0010] 在其它示例性实施例中，保护性（共）聚合物层包含式Rsi-N(R4)-C(O)-N(H)-R ai 的至少一种脲（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前体化合物的反应产物。Rsi为 式-Rld-Si (Yp) (R2) 3_p的含硅烷的基团，其中Rld为二价亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基 基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任选地包含一个或多个链中氧原子， 每个Y为可水解基团，R 2为一价烷基或芳基基团，并且P为1、2或3。另外，R4为H、C ^(^烷 基或(^-(：6环烷基。Rai为式Rlld-(A)的含（甲基）丙烯酰基的基团，其中R lld为二价亚烷 基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任选 地包含一个或多个链中氧原子，并且A为具有式X 2-C (O)-C (R3) =012的（甲基）丙烯酰基 基团，其中X2为-〇、_S或- NR3,并且R3为
[0011] 在附加的示例性实施例中，保护性（共）聚合物层包含式馬4〇1)-(：(0)-〇-1^或 Rs-O-C(O)-N(H)-Ra的至少一种氨基甲酸酯（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前体化合 物的反应产物。R s为式-R L[Si (Yp) (R2)3_山的含硅烷的基团，其中R 1为多价亚烷基、亚芳 基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任选地包含 一个或多个链中氧原子，每个Y为可水解基团，R 2为一价烷基或芳基基团；P为1、2或3,并 且q为1-5。另外，Ra为式R n_0V)n的含（甲基）丙烯酰基基团的基团，其中R 11为多价亚 烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任 选地包含一个或多个链中氧原子，A为包含式X 2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙烯酰基基 团，其中X2为-0、_S或-NR 3, R3为H或C「C4,并且η = 1至5。
[0012] 在附加的示例性实施例中，保护性（共）聚合物层包含式 Ra-NH-C(O)-N(R4)-Rn-[0-C(0)NH-R s]n的至少一种脲（多）-氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸 酯-硅烷前体化合物的反应产物。R a为式R11-(A)n的含（甲基）丙烯酰基的基团，其中R11 为多价亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷 基基团任选地包含一个或多个链中氧原子，A为包含式X 2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙 烯酰基基团，其中X2为-0、-S或-NR 3, R3独立地为!1或C1-C4，并且η = 1至5。另外，R4为 H、 C1-C6烷基或C「(：6环烷基。Rs为式-R LSi (Yp) (R2)3_p的含硅烷的基团，其中R1为多价亚 烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任 选地包含一个或多个链中氧原子，Y为可水解基团，R 2为一价烷基或芳基基团，并且P为1、 2或3。
[0013] 在另一个示例性实施例中，保护性（共）聚合物层包含式 Ra-NH-C(O)-N(R4)-Rn-[0-C(0)NH-R s]n的至少一种脲（多）-氨基甲酸酯（甲基）丙烯酸 酯-硅烷前体化合物的反应产物。R s为式-R LSi (Yp) (R2) 3_p的含硅烷的基团，其中R 1Sfm 亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团 任选地包含一个或多个链中氧原子，Y为可水解基团，R 2为一价烷基或芳基基团，并且P为 I、 2或3。另外，R4为H、C rC6烷基或C1-C6环烷基。Ra为式R n-(A)n的含（甲基）丙烯酰基 基团的基团，其中Rn为多价亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳 基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任选地包含一个或多个链中氧原子，A为式X2-C(O)-C(Rs)= CH2的含（甲基）丙烯酰基的基团，其中X2为-0、-S或-NR 3, R3独立地为，并且η =1 至 5〇
[0014] 在另一个示例性实施例中，保护性（共）聚合物层包含SRs-N(H)-C (0)-0-1^或 Rs-O-C(O)-N(H)-Ra的至少一种氨基甲酸酯（多）-(甲基）丙烯酸酯（多）-硅烷前体化合 物的反应产物。R s为式-R L[Si (Yp) (R2)3_山的含硅烷的基团，其中R 1为多价亚烷基、亚芳 基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任选地包含 一个或多个链中氧原子，每个Y为可水解基团，R 2为一价烷基或芳基基团，P为1、2或3,并 且q为1-5。另外，Ra为式R n_0V)n的含（甲基）丙烯酰基基团的基团，其中R 11为多价亚 烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团，所述亚烷基、亚芳基、亚烷芳基或亚芳烷基基团任 选地包含一个或多个链中氧原子，A为包含式X 2-C(O)-C(Rs) = 012的（甲基）丙烯酰基基 团，其中X2为-0、_S或-NR 3, R3为H或C「C4,并且η = 1至5。
[0015] 在前述示例性实施例的任一个中，每个可水解基团Y独立地选自烷氧基基团、乙 酸根基团、芳氧基基团和卤素。在前述示例性实施例的任一个中，可水解基团Y中的至少一 些为烷氧基基团。在前述任一个的其它示例性实施例中，可水解基团Y中的至少一些为氯。
[0016] 在前述实施例的任一个中，该复合膜可包括在基础（共）聚合物层上的氧化物层 和保护性（共）聚合物层的多个交替层。在前述示例性实施例的任一个中，基底包括柔性 透明（共）聚合物膜，任选地其中基底包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（ΡΕΤ)、聚萘二甲酸乙二 醇酯（PEN)、热稳定化ΡΕΤ、热稳定化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、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰 胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、或它们的组合。
[0017] 在前述实施例的任一个中，基础（共）聚合物层可包括（甲基）丙烯酸酯平滑层。 在前述实施例的任一个中，氧化物层可包含如下物质的氧化物、氮化物、碳化物或硼化物， 所述物质是来自1从、11从、1￥4、￥4、￥从、￥1从、四或118族的原子元素，1118、1￥8或￥8族 的金属，稀土金属或它们的组合。在前述实施例的任一个中，复合膜还可包括施加到保护性 (共）聚合物层的氧化物层，任选地其中该氧化物层包含硅铝氧化物。
[0018] 本公开的示例性实施例提供了包括封装复合膜的光伏器件，当用于高湿气（例 如，湿度）应用中时，所述光伏器件表现出改善的耐湿性。本公开的示例性实施例可使得能 够形成封装的光伏器件，封装的光伏器件表现出优异的机械特性，诸如弹性和柔性，并且仍 具有低氧气或水蒸气透过率。
[0019] 根据本公开的包括阻隔膜的光伏器件的示例性实施例优选为可见光和红外光可 透过的。根据本公开的示例性阻隔膜也通常是柔性的。根据本公开的示例性阻隔膜一般不 表现出可由多层结构中的热应力或收缩而引起的分层或卷曲。本文所公开的阻隔膜的示例 性实施例的特性甚至在高温和湿度老化后也通常得以维持。
[0020] 已汇总了本公开的示例性实施例的各个方面和优点。上文
【发明内容】
并非旨在描述 本公开的当前某些示例性实施例的每个例示实施例或每种实施方式。随后的附图和具体实 施方式更具体地举例说明使用本文所公开的原理的某些优选实施例。
【附图说明】
[0021] 附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，并且与说明书一起阐释本公开的 示例性实施例的优点和原理。
[0022] 图1为示意图，示出了包括示例性耐湿阻隔膜的光伏器件，该阻隔膜具有根据本 公开的示例性实施例的气相沉积的粘附促进涂层；以及
[0023] 图2为示意图，示出了制备根据本公开的示例性实施例的阻隔膜的示例性方法和 设备。
[0024] 附图中类似的参考标号指示类似的元件。本文的附图未按比例绘制，并且在附图 中，所示元件的尺寸设定成强调所选择的特征。
【具体实施方式】
[0025] 术语表
[0026] 在整个说明书和权利要求书中使用的某些术语虽然大部分为人们所熟知，但可能 仍然需要作一些解释。应当理解，如本文所用，
[0027] 词语"一种"、"一个"和"所述"与"至少一个"互换使用，以表示一个或多个被描述 的元件。
[0028] 通过对所公开的被涂布制品中的各种元件的位置使用如"顶上"、"上"、"覆盖"、 "最上"、"之下"等的取向词，我们相对于水平设置的、面向上的基底说明了元件的相对位 置。不旨在所述基底或制品在制造期间或制造后应具