包含乙二醇二(甲基)丙烯酸酯化合物的用于封裝薄膜的共交聯(lián)劑體系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及第一組合物（A)，其包含（i)至少一種選自異氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸 三烯丙酯的化合物（I)，其中化合物（I)優(yōu)選是異氰脲酸三烯丙酯，和（ii)至少一種乙二醇 二（甲基）丙烯酸酯化合物。此外，本發(fā)明還涉及第二組合物（B)，其包含第一組合物（A) 和至少一種聚烯烴共聚物。最后，本發(fā)明涉及組合物（B)用于制造用于封裝電子器件，尤其 是太陽(yáng)能電池的薄膜的用途。
[0002] 發(fā)明背景 光伏模塊(光伏="PV"）通常由焊接到保護(hù)薄膜的兩個(gè)子層中的對(duì)稱布置的硅電池子 層構(gòu)成。這種保護(hù)薄膜本身又通過(guò)其背面上的"背板"和其正面上的"前板"穩(wěn)定化。背板 和前板可以是合適的塑料薄膜，也可以由玻璃構(gòu)成。封裝材料的功能基本是保護(hù)PV模塊免 受氣候影響和機(jī)械負(fù)荷，因此各種封裝材料的機(jī)械穩(wěn)定性是重要的性質(zhì)。此外，良好的封裝 材料表現(xiàn)出快速固化速度、高的凝膠含量、高透射、小的溫度誘發(fā)和熱誘發(fā)變色的傾向和高 粘附（即小的UV誘發(fā)的脫層傾向）。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)(例如W0 2008/036708 A2)中為此目的描述的封裝材料通?；诶?硅酮樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、離子交聯(lián)聚合物、聚烯烴薄膜或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 ("EVA"）之類的材料。
[0004] 用于制造此類封裝薄膜的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的（EP 1 164 167 A1)。在 這些方法中，交聯(lián)劑與聚烯烴共聚物(和可能的其它添加劑）一起在例如擠出機(jī)中均勻混 合，然后擠出成為薄膜。EP 1 164 167 A1中描述的方法涉及EVA，但也可用于由其它材料， 例如上文提到的那些材料制成的薄膜。
[0005] 硅電池的封裝通常在真空層壓爐中進(jìn)行（EP 2 457 728 A1)。為此，準(zhǔn)備PV模塊 的層結(jié)構(gòu)并首先在層壓爐（由被膜隔開的兩個(gè)室構(gòu)成）中緩慢加熱。這使聚烯烴共聚物(例 如EVA)軟化。同時(shí)將該爐抽真空以除去層之間的空氣。這一步驟最關(guān)鍵并花費(fèi)4至6分 鐘。隨后，經(jīng)由第二室破壞真空，并通過(guò)施加壓力將該模塊的層互相焊接。同時(shí)繼續(xù)加熱直 至交聯(lián)溫度，由此然后在該最終步驟中發(fā)生該薄膜的交聯(lián)。
[0006] 在制造用于太陽(yáng)能模塊的封裝薄膜中的標(biāo)準(zhǔn)做法正是使用EVA。但是， EVA也具有比例如聚稀經(jīng)薄膜更低的比體積電阻（spezifischer elektrischer Durchgangswiderstand)p。這導(dǎo)致使用EVA薄膜作為封裝材料的吸引力較低，因?yàn)橛绕湫?要具有高的比體積電阻 P的封裝材料。
[0007] 這是因?yàn)樵赑V模塊的情況下，所謂的"PID"效應(yīng)（PID =電勢(shì)誘導(dǎo)衰減）目前是 主要品質(zhì)問(wèn)題。術(shù)語(yǔ)"PID"被理解為是指在PV模塊內(nèi)由所謂的"漏泄電流"造成的電壓相 關(guān)的性能裝減。
[0008] 除太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)外，破壞性漏泄電流的成因是各個(gè)PV模塊相對(duì)于地電位的 電壓水平-在大多數(shù)未接地PV系統(tǒng)的情況下，PV模塊受到正或負(fù)電壓。PID通常在相對(duì) 于地電位的負(fù)電壓下發(fā)生并經(jīng)由高的系統(tǒng)電壓、高溫和高空氣濕度加速。因此，鈉離子從PV 模塊的蓋板玻璃迀移到太陽(yáng)能電池的界面處并在此造成破壞("分流")，這可造成性能損失 或甚至造成PV模塊的完全損失。
[0009] 通過(guò)提高封裝薄膜的比體積電阻P，可以明顯降低發(fā)生PID效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0010] 比體積電阻P或電阻率("體積電阻率"，在下文也縮寫為"VR"）是依賴于溫度的 材料常數(shù)。其用于計(jì)算均質(zhì)電導(dǎo)體的電阻。根據(jù)本發(fā)明借助ASTM-D257測(cè)定比體積電阻。
[0011] 材料的比體積電阻P越高，光伏模塊越不容易發(fā)生PID效應(yīng)。提高封裝薄膜的比 體積電阻P的顯著有利作用因此是提高PV模塊的壽命和效率。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)在CN 103525321 A中論述了與用于PV模塊的封裝薄膜相關(guān)的PID效應(yīng) 的問(wèn)題。這一文獻(xiàn)描述了用于封裝太陽(yáng)能電池的基于EVA的薄膜，其包含異氰脲酸三烯丙 酯（"TAIC"）和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（"TMPTMA"）作為共交聯(lián)劑，以及優(yōu)選包含用 于疏水化的聚烯烴離子交聯(lián)聚合物和聚硅氧烷作為附加添加劑。這種薄膜具有降低的PID 效應(yīng)。但是，其缺點(diǎn)在于聚烯烴離子交聯(lián)聚合物相對(duì)昂貴。聚硅氧烷還對(duì)粘附性質(zhì)具有不 利作用。此外，實(shí)施例沒(méi)有給出關(guān)于用何種濃度可實(shí)現(xiàn)何種改進(jìn)的具體信息。
[0013] JP 2007-281135 A也描述了來(lái)自TAIC和TMPTMA的交聯(lián)劑組合。TMPTMA在此使 交聯(lián)反應(yīng)加速并因此帶來(lái)提高的生產(chǎn)率。
[0014] JP 2012-067174 A和JP 2012-087260 A描述了基于EVA和基于聚烯烴的用于太 陽(yáng)能電池的封裝薄膜，其除TAIC外還包含例如乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙 烯酸酯、己-1，6-二醇二甲基丙烯酸酯作為交聯(lián)劑。這些共交聯(lián)劑一開始稍微減慢交聯(lián)反 應(yīng)并因此提高加工時(shí)間窗口。沒(méi)有提及比電阻問(wèn)題。JP 2009-135200 A同樣描述了包含 TAIC和各種多官能醇的（甲基）丙烯酸酯衍生物的交聯(lián)劑，其中在這種情況中描述了基于 EVA的封裝的改進(jìn)的耐熱性以及較小的脫層傾向。
[0015] JP 2007-281135 A和JP 2007-305634 A描述了用于制造用于太陽(yáng)能電池的多層 共擠EVA封裝薄膜的來(lái)自TAIC和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（"TMPTA"）的交聯(lián)劑組合。
[0016] 例如 JP 2013-138094 A、JPHll-20094、JPHll-20095、JPHll-20096、JPHll-20097、 JPH11-20098、 JPH11-21541、 CN 102391568 A、 CN 102504715 A、 CN 102863918 A、 CN 102911612 A、CN 103045105 A、CN 103755876 A、CN 103804774 A、US 2011/0160383 Al、 WO 2014/129573 A1描述了用于太陽(yáng)能電池封裝薄膜的類似的交聯(lián)劑組合。
[0017] 因此需要尤其用于制造太陽(yáng)能電池封裝薄膜的新型共交聯(lián)劑體系，其導(dǎo)致與根據(jù) 現(xiàn)有技術(shù)交聯(lián)的薄膜相比明顯提高的體積電阻，以由此在光伏模塊中使用時(shí)導(dǎo)致PID風(fēng)險(xiǎn) 降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題因此是提供可用于制造具有盡可能高比體積電阻P的薄膜 并因此特別適用于封裝電子器件例如太陽(yáng)能電池的新型組合物。這些組合物應(yīng)另外可用于 既有方法中并且不應(yīng)明顯提高薄膜的成本。特別地，其不應(yīng)具有在現(xiàn)有技術(shù)的共交聯(lián)劑體 系，在此特別是在CN 103525321 A中提到的組合物的那些中所觀察到的缺點(diǎn)。
[0019] 現(xiàn)在已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，借助特定組合物可以獲得符合這些要求的用于太陽(yáng)能 電池的封裝薄膜。在此發(fā)現(xiàn)的組合物在相對(duì)少的使用量的情況下明顯提高體積電阻，而不 會(huì)不利地影響其它薄膜性質(zhì)。該薄膜具有優(yōu)異的可加工性、高透明度和優(yōu)異的UV和熱老化 性質(zhì)。
[0020] 本發(fā)明的共交聯(lián)劑體系可驚人地用于制造具有高比體積電阻的用于封裝電子器 件例如太陽(yáng)能電池的薄膜。
[0021] 相應(yīng)地，本發(fā)明的共交聯(lián)劑體系是組合物（A)，其包含（i)至少一種選自異氰脲酸 三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯的化合物（I);和 (ii)至少一種化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的化合物，
其中R1、R2各自彼此獨(dú)立地為H或甲基， 且其中基于組合物（A)中的所有化合物（I)計(jì)，組合物（A)中的所有化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的 化合物的含量為0. 01摩爾％至13. 5摩爾％。
[0022] 化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的化合物在本發(fā)明中也被稱作"乙二醇二（甲基）丙烯酸酯化合 物"。
[0023] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，組合物（A)中的化合物（I)是異氰脲酸三烯丙酯。
[0024] 在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，R1和R2相同；再更優(yōu)選地，R1 = R2 =甲基。
[0025] 本發(fā)明組合物（A)中的化學(xué)結(jié)構(gòu)（II)的化合物與本發(fā)明組合物（A)中的化合物 (I)的量的比率為〇. 01摩爾％至13. 5摩爾％，尤其是0. 05摩爾％至12. 0摩爾％，優(yōu)選0. 1 摩爾％至8