CN107987369A - 光伏模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏模块及其制造方法，其中聚乙烯组合物被用作在至少一层中的传统乙烯醋酸乙烯酯(EVA)树脂的整体或部分的替代品。所述聚乙烯组合物尤其用于包封和/或光伏模块的背板层。所述聚乙烯组合物包含得自至少一种C4‑C6α‑烯烃共聚单体的单元，且具有0.86g/cm3‑0.91g/cm3的密度。

Description

光伏模块及其制造方法
本申请为申请日为2013年5月7日，申请号为201380027282.8，发明名称为“光伏模块及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
优先权声明
本申请要求2012年6月1日提交的美国序列号61/654,324的优先权和权益，其公开内容在此通过引用以其全文并入本文。
发明领域
本发明涉及光伏模块及其制造方法，其中聚乙烯组合物在至少一层中用作传统乙烯醋酸乙烯酯(EVA)树脂的替代品。
发明背景
光伏(PV)模块是光电池的封装的、连接的组件。PV模块可包括连接在一起并嵌入层压膜的结晶硅圆片。所述层压膜和嵌入的圆片典型地夹在玻璃、聚合物材料、或其它合适的材料的两个层(或板)之间。PV模块也可以包括非晶硅、碲化镉(CdTe)或二硒化铟铜(CuInSe2，通常被称作“CIS”)，或通过周知的物理气相沉积(“PVD”)或化学气相沉积(“CVD”)技术作为薄膜沉积在基材上的类似的半导体材料。为了完成构造，所述层被蚀刻且将粘合剂施涂于蚀刻之上。然后将衬底材料施涂于粘合剂之上。
典型地，使用两个包封层，一个在刻蚀之下且一个在刻蚀之上，以提供水分、氧、和电绝缘。覆盖PV模块表面的包封层典型地是透明的。另一包封层(称作“背片层”)设置于“基材”层上，例如三层聚氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚氟乙烯(PVF/PET/PVF)层压片层或其它适当的聚合物背板。还使用了金属或聚酰亚胺膜，与背板相邻，以提供对外部影响(例如水分)的进一步保护。PV模块和它们的构造方法的另外的详细情况可参见，例如，美国专利号5,508,205；6,066,796；和6,420,646；7,449,629；美国专利公开号2008-0245405；2008-0276983；2009-0101204；和2009-0162666，以及WO2007-002618。
用于PV模块的包封层典型地由EVA树脂制备。EVA树脂，由于它们优良的性价比，是现今用于包封层的最常见的材料。EVA树脂具有高透光率，可被配制为附着于玻璃和其它极性基材，且可被交联以改进它们的热稳定。太阳能工业迅猛发展，然而，对EVA树脂的需求在增长且供应在紧缩。因此，工业已经在寻找在PV模块中用于包封层的EVA树脂的可能的替代品。本发明涉及一种这样的替代品。
发明概述
本发明总体涉及PV模块及其制造方法，其中聚乙烯组合物在至少一层中用作传统EVA树脂的整体或部分的替代品。当本文所述的聚乙烯组合物用作EVA的部分的替代品时，所述层也可包含至少一种低密度聚乙烯(“LDPE”)组分。在本发明的实施方式中，该LDPE组分为选自EVA、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物中的至少一种化合物。
在一种实施方式中，本发明涉及包含层的PV模块，所述层包含聚乙烯组合物，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含50.0-99.5wt％的得自乙烯的聚合物单元和0.5-50.0wt％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元，以及所述聚乙烯组合物具有0.86-0.91g/cm3的密度。
在另一种实施方式中，本发明涉及制造PV模块的方法，其包括提供包含聚乙烯组合物的层，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含50.0-99.5wt％的得自乙烯的聚合物单元和0.5-50.0wt％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元，以及所述聚乙烯组合物具有0.86-0.91g/cm3的密度。
聚乙烯组合物尤其可用于PV模块的包封层或背板层。
详细说明
本发明涉及光伏模块及其制造方法,其中聚乙烯组合物在至少一层中用作传统EVA树脂的整体或部分的替代品。已令人惊奇地发现，这些组合物，比如传统EVA树脂，具有高透光率，可被配制为附着于极性基材，提供环境保护和电绝缘，且可使用过氧化物或其它已知的方法被高度交联。交联性是期望的，因为交联可改进组合物的最终性能且缩短制造PV模块的加工时间。例如，在包封层中的树脂的交联提供了缩短的生产周期，这增加了转换器的产率。交联也改进了PV模块的结构稳定性和对机械或环境影响和化学侵蚀的保护，提供了耐久性、抗磨损性、和增加的电绝缘性。
聚乙烯组合物可提供相对于传统EVA树脂的另外的益处。由于它们可具有比传统EVA树脂更低的水蒸气透过率(WVTR)，它们可对PV模块提供更好的环境保护。由于醋酸(传统EVA树脂的可能的分解产物)不存在或以较低的量存在于包含本发明组合物的PV模块中，这种组合物也可改进PV模块的性能和寿命。EVA当暴露于水和/或紫外线辐射时可分解以产生醋酸。醋酸降低了pH且增加了PV模块的表面腐蚀速率，并因此当甚至仅仅以少量存在时仍导致快速的PV模块劣化。在PV模块中作为分解产物的酸的减少或消除是市场上长期期望的属性。
申请人惊奇地发现，在本发明的实施方式中，本发明提供的聚乙烯组合物当与传统EVA树脂混合时可提供最终组合物相对于单独的EVA树脂的改进的透明度。PV模块包封层的透明度是重要的性质，因为其影响了模块的功效。PV模块的使用寿命可持续几十年，因此即使功效的少量或缓和的降低在这样的时间期间内也可以是显著的和高成本的。
聚乙烯组合物
聚乙烯组合物基于聚乙烯组合物的总重量计通常包含50.0-99.5wt％的得自乙烯的聚合物单元，和0.5-50.0wt％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元。在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物包含约87.0mol％-约97.5mol％的得自乙烯的聚合物单元和约13.0mol％-约2.5mol％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元。合适的C4-C6α-烯烃可被取代或未取代。合适的C4-C6α-烯烃的例子包括1-丁烯、顺丁烯、反丁烯、3,3-二甲基丁烯-1、4-甲基戊烯-1、1-己烯等。
合适的聚乙烯组合物的例子为ExactTM塑性体(购自ExxonMobil ChemicalCompany)。
聚乙烯组合物的特征可在于在23℃根据ASTM D1505测量的密度。所述组合物具有约0.86g/cm3-约0.910g/cm3、优选约0.88-约0.905g/cm3、优选约0.870g/cm3-约0.890g/cm3、或更优选约0.86g/cm3-约0.888g/cm3的密度。
在本发明的一种实施方式中，密度为约0.873-约0.888g/cm3、约0.875-约0.888g/cm3、或约0.876-约0.888g/cm3的聚乙烯组合物是优选的。目前用于工业中交联过程的许多过氧化物具有约60℃-约80℃的自加速分解温度。已经发现在这些密度范围内的聚乙烯组合物可能具有在许多或大部分现今商用的EVA峰值熔融温度±10℃内的峰值熔融温度。因此，这些组合物可被用于防止在交联过程中过氧化物的过早反应且更适合用做现今商用的EVA的整体或部分的替代品。在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物具有在至少一种现今商用的EVA峰值熔融温度±10℃内的峰值熔融温度。
聚乙烯组合物具有>60，优选>80，和更优选>90的CDBI。当测定CDBI时，忽略了具有低于15,000的Mw的级分，如PCT公开号WO93/03093，具体在第7和8行，以及在Wi ld等人，J.Poly.Sci.，Poly.Phys.Ed.，第20卷，第441页(1982)和美国专利号5,008,204中所述。
聚乙烯组合物的特征也可在于显示出出现于50℃-110℃区域(第二次熔体缩减)的单一熔点峰值的差示扫描量热法(“DSC”)熔点曲线。聚乙烯组合物的特征也可在于由DSC测量的峰值熔融温度(也被称为“熔点”)，Tm。在本发明的一种实施方式中，峰值熔融温度为约10.0℃-约110.0℃、约20℃-约80℃、约20℃-约70℃、约20℃-约60℃、约30℃-约70℃、约30℃-约60℃、约40℃-约70℃、约40℃-约60℃、约30℃-约55℃、或约40℃-约55℃。峰值熔融温度也可以为这些范围涵盖的任意低值至任意高值。
在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物也具有由DSC测量的大于75.0J/g和优选小于130.0J/g、125.0J/g、120.0J/g、110.0J/g、或100.0J/g的熔化热。
聚乙烯组合物的特征也可在于根据ASTM D1525测量的维卡软化点。在本发明的一种实施方式中，维卡软化点为约20.0℃-约90.0℃、约20.0℃-约80.0℃,约20.0℃-约70.0℃、约30.0℃-约60.0℃、或约35.0℃-约45.0℃；或可从低约20℃、约25.0℃、或约30.0℃至高约35.0℃、约40.0℃、约50.0℃、约60.0℃、约70.0℃、或约80.0℃。
在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物也具有约70,000-小于约130,000的Mw和等于约4.0或更小，且优选约1.1-约3.5的分子量分布(Mw/Mn)。
在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物也具有根据ASTMD790测量的<约1.5×104且低至约8×102psi或更小的1％正割模量。
聚乙烯组合物的特征也可在于,在190℃使用2.16kg负荷根据ASTM D1238测量的熔体指数(“MI”)。MI是指聚合物的粘度，其表达为在特定的负荷和温度下在持续规定时间内从已知尺寸的毛细管中流出的材料的重量。在本发明的一种实施方式中，MI可以为约0.1-约50.0g/10min、约0.1-约30.0、约0.5-约20.0g/10min、约0.5-约15.0g/10min、约0.5-约10.0g/10min、或约0.7-约5.0g/10min。
聚乙烯组合物的特征也可在于交联指数(MH-ML)。MH-ML是熔融树脂在固化前(ML)和在完全固化后(MH)的扭矩的差。在150℃在15分钟内在MDR 2000流变仪(由ΑlphaTechnologies制造，该公司在Akron，Ohio有营业部)测量固化扭矩廓线。在使用共混混合器(blend mixer)或其它混合设备的预先的低温(远高于聚合物的熔体温度，但也远低于过氧化物的引发温度，优选低于100℃或90℃)共混步骤中，将组合物的样品与1.5phr的过氧化物O-(2-乙基己基)单过氧碳酸OO-叔丁酯合并直到形成均一的共混物。交联指数(MH-ML)是约1.0dN*m-约8.0dN*m的值。在本发明的一种实施方式中，交联指数(MH-ML)为低约1.6dN*m、2.0dN*m、2.4dN*m、2.8dN*m、3.0dN*m、3.2dN*m、3.6dN*m、或5.0dN*m，至高约6.0dN*m、约6.5dN*m、约7.0dN*m、约7.5dN*m、或约8.0dN*m。
在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物进一步包含一种或多种添加剂。合适的添加剂包括：稳定剂例如抗氧化剂或其它热或光稳定剂、抗静电剂、交联剂或助剂、交联促进剂、脱模剂、粘合促进剂、塑化剂、或任何其它添加剂和本领域已知的衍生物。合适的添加剂可进一步包括一种或多种抗团聚剂，例如油酰胺、硬脂酰胺、芥酸酰胺、或如本领域技术人员已知的其它具有相同活性的衍生物。优选地，组合物基于所述组合物的总重量计含有少于0.15wt％的这种添加剂。当存在时，添加剂的量基于所述组合物的总重量计也可从低约0.01wt％、约0.02wt％、约0.03wt％、或约0.05wt％至高约0.06wt％、约0.08wt％、约0.11wt％、或约0.15wt％。
在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物也可含有一种或多种抗氧化剂。合适的抗氧化剂包括苯酚抗氧化剂，例如丁基化羟甲苯(BHT)、或其它含有丁基化羟甲苯单元的衍生物，例如IrganoxTM1076，IrganoxTM1010(购自BASF，该公司在FlorhamPark，New Jersey有营业部)等。抗氧化剂基于所述组合物的总重量计可以以少于0.05wt％的量存在。所述量基于组合物的总重量计也可以从低约0.001wt％、0.005wt％、0.01wt％、或0.015wt％至高约0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、或0.05wt％。
聚乙烯组合物可在PV模块的至少一层中用作传统EVA的整体或部分的替代品。在本发明的一种实施方式中,当所述组合物被用作EVA的整体的替代品时，所述层没有包含，或包含少于0.001摩尔％的选自EVA、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物中的任意组分。
LDPE组分
当以上所述的聚乙烯组合物被用作传统EVA的部分的替代品时，所述层还可包含至少一种LDPE组分。在本发明的一种实施方式中，LDPE组分的量基于所述层的总重量计可以为约1.0wt％-约95.0wt％。在本发明的一种实施方式中,至少一种LDPE组分的量基于所述层的总重量计也可以为约1.0wt％-约10.0wt％、约1.0wt％-约15.0wt％、约1.0wt％-约30.0wt％、约1.0wt％-约45.0wt％、约5.0wt％-约20.0wt％、约5.0wt％-约30.0wt％、或约5.0wt％-约45.0wt％。至少一种LDPE组分的量也可以从最低1.0wt％、5.0wt％、10.0wt％、20.0wt％、30.0wt％、40.0wt％、50.0wt％、或60.0wt％至最高20.0wt％、30.0wt％、40.0wt％、50.0wt％、60.0wt％、70.0wt％、80.0wt％、85.0wt％、90.0wt％、95.0wt％、或99.0wt％。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分可具有在23℃根据ASTMD1505测量的0.9g/cm3-1.2g/cm3、或0.92g/cm3-1.0g/cm3、或0.94g/cm3-0.98g/cm3、或0.92g/cm3-0.96g/cm3的密度。该密度的范围也可从低约0.90g/cm3、0.92g/cm3、或0.94g/cm3至高约0.98g/cm3、1.0g/cm3、或1.2g/cm3。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分可具有在190℃使用2.16kg负荷根据ASTMD1238测量的小于约500.0g/10min、小于约400.0g/10min、小于约300.0g/10min、小于约200.0g/10min、小于约100.0g/10min、小于约50.0g/10min、或小于约40.0g/10min的熔体指数(“MI”)。该MI也可从低约0.10g/10min、约0.15g/10min、约0.25g/10min、约0.40g/10min、约1.0g/10min、约5.0g/10min、或约10.0g/10min至高约20g/10min、约30g/10min、约40g/10min,约50g/10min、约100g/10min、约450g/10min、约500g/10min、或约550g/10min。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分可具有约40℃或更低的由DSC测量的熔点。熔点可以为约40.0℃-约90.0℃、约40.0℃-约80.0℃、约50.0℃-约70.0℃、或约55.0℃-约65.0℃。熔点也可以从低约40.0℃、约45.0℃、或约50.0℃至高约55.0℃、约65.0℃、或约75.0℃。LDPE组分的熔点也可以为约60.0℃。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分可具有约20.0℃-约80.0℃的由ASTMD1525测量的维卡软化点。维卡软化点也可以从低约20.0℃、约25.0℃、或约30.0℃至高约35.0℃、约40.0℃、或约50.0℃。维卡软化点也可为约20.0℃-约70.0℃、约30.0℃-约60.0℃、约35.0℃-约45.0℃、约35.0℃、或约40.0℃。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分基于所述LDPE组分的总重量计具至少5.0wt％的得自乙烯的聚合物单元和0.1wt％-10.0wt％的得自一种或多种改性剂的单元。典型地，乙烯的量为约50.0wt％-约99.0wt％、约55.0wt％-约95.0wt％、约60.0wt％-约90.0wt％、或约65.0wt％-约95.0wt％。乙烯的量也可为约50.0wt％、约51.0wt％、或约55.0wt％-约80.0wt％、约90.0wt％、或约98.0wt％。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分包含一种或多种C2-C12改性剂。所述C2-C12改性剂可以是饱和的或含有至少一个不饱和度，但也可含有多个共轭或非共轭不饱和度。在多个不饱和度的情形下，优选它们是非共轭的。在某些实施方式中，C2-C12不饱和改性剂的不饱和度可在β位被一个或多个烷基双取代。优选的C2-C12不饱和改性剂包括丙烯、异丁烯、或它们的组合。
其它合适的改性剂包括但不限于，四甲基硅烷、环丙烷、六氟化硫、甲烷、叔丁醇、全氟丙烷、氘代苯、乙烷、环氧乙烷、2,2-二甲基丙烷、苯、二甲基亚砜、乙烯基甲基醚、甲醇、丙烷、2-甲基-3-丁烯-2-醇、醋酸甲酯、醋酸叔丁酯、甲酸甲酯、醋酸乙酯、丁烷、三苯基膦、甲胺、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、N,N-二异丙基乙酰胺、2,2,4-三甲基戊烷、正己烷、异丁烷、二甲氧基甲烷、乙醇、正庚烷、醋酸正丁酯、环己烷、甲基环己烷、1,2-二氯乙烷、乙腈、N-乙基乙酰胺、丙烯、1-丁烯、正癸烷、N,N-二乙基乙酰胺、环戊烷、醋酸酐、正十三烷、苯甲酸正丁酯、异丙醇、甲苯、氢、丙酮、4,4-二甲基戊烯-1、三甲胺、N,N-二甲基乙酰胺、异丁烯、正丁基异氰酸酯、丁酸甲酯、正丁胺、N,N-二甲基甲酰胺、二乙基硫醚、二异丁烯、四氢呋喃、4-甲基戊烯-1、对二甲苯、二噁烷、三甲胺、丁烯-2、1-溴-2-氯乙烷、辛烯-1、2-甲基丁烯-2、枯烯、丁烯-1、甲基乙烯基硫醚、正丁腈、2-甲基丁烯-1、乙苯、正十六碳烯、2-丁酮、正丁基异硫氰酸酯、3-氰基丙酸甲酯、三正丁胺、3-甲基-2-丁酮、异丁腈、二正丁胺、氯乙酸甲酯、3-甲基丁烯-1、1,2-二溴乙烷、二甲胺、苯甲醛、三氯甲烷、2-乙基己烯-1、丙醛、1,4-二氯丁烯-2、三正丁基膦、二甲基膦、氰基乙酸甲酯、四氯化碳、溴三氯甲烷、二正丁基膦、乙醛、丙醛、和膦。进一步细节和其它合适的改性剂描述于Advances in Polymer Science，第7卷，第386-448页(1970)。
改性剂的量的范围基于所述LDPE组分的总重量计可以从低约0.1wt％、约0.2wt％、约0.3wt％、约0.4wt％、或约0.8wt％至高约1.5wt％、约2.5wt％、约3.0wt％、约3.6wt％、约5.0wt％、约6.0wt％、或约10.0wt％。改性剂的量基于所述LDPE组分的总重量计也可为约0.1wt％-约8.0wt％、约0.2wt％-约6.0wt％、约0.3wt％-约6.0wt％、约0.3wt％-约4.0wt％、约0.4wt％-约4.0wt％、约0.6wt％-约4.0wt％、约0.4wt％-约3.5wt％、或约0.5wt％-约3.8wt％。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分包含得自一种或多种极性共聚单体的聚合物单元。得自极性共聚单体的聚合物单元的量基于所述LDPE组分的总重量记可以至多为95.0wt％且也可以为约1.0wt％-约5.0wt％、约1.0wt％-约49.0wt％、约5.0wt％-约45.0wt％、约10.0wt％-约50.0wt％、约10.0wt％-约40.0wt％、或约30.0wt％-约45.0wt％。得自极性共聚单体的聚合物单元的量也可以从低约1.0wt％、约4.0wt％、或约7.0wt％至高约30.0wt％、约40.0wt％、或约45.0wt％。
合适的极性共聚单体包括，例如，乙烯基醚例如乙烯基甲基醚、乙烯基正丁基醚、乙烯基苯基醚、乙烯基β-羟基-乙基醚、和乙烯基二甲氨基-乙基醚；烯烃例如丙烯、丁烯-1、顺丁烯-2、反丁烯-2、异丁烯、3,3-二甲基丁烯-1、4-甲基戊烯-1、辛烯-1、和苯乙烯；乙烯基类酯例如醋酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、和碳酸亚乙烯酯；卤代烯烃例如氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、四氯乙烯、和三氟氯乙烯；丙烯酸类酯例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯,丙烯酸α-氰基异丙基酯、丙烯酸β-氰基乙酯、丙烯酸邻(3-苯基丙-1,3-二酮基(dionyl))苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯,甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸β-羟基乙酯、甲基丙烯酸β-羟基丙酯、甲基丙烯酸3-羟基-4-羰基-甲氧基-苯酯、甲基丙烯酸N,N-二甲胺乙酯、甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯、甲基丙烯酸2-(1-氮杂环丙基)乙酯、富马酸二乙酯、马来酸二乙酯、和巴豆酸甲酯；其它丙烯酸类衍生物例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、甲基羟基马来酸酯、衣康酸、丙烯腈、富马二腈、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺,二丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N-乙基马来酰亚胺、和马来酸酐；和其它化合物例如烯丙醇、乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、乙烯基二丁基氧化膦、乙烯基二苯基氧化膦、双(2-氯乙基)乙烯基磷酸酯和乙烯基甲基硫醚。
在本发明的一种实施方式中，极性共聚单体是醋酸乙烯酯(VA)。产生的EVA树脂基于所述EVA树脂的总重量计可具有约5.0wt％-约95.0wt％、典型地约20.0wt％-约80.0wt％的得自VA的聚合物单元。得自VA的聚合物单元的量基于所述EVA树脂的总重量计也可以从低约20.0wt％、约25.0wt％、约30.0wt％、约35.0wt％、或约40.0wt％至高约45.0wt％、约50.0wt％、约55.0wt％、约60.0wt％、或约80.0wt％。在某些实施方式，EVA树脂可进一步包括得自选自丙烯、丁烯、1-己烯、1-辛烯、和/或一种或多种二烯的一种或多种共聚单体的聚合物单元。合适的二烯包括，例如，1,4-己二烯、1,6-辛二烯、5-甲基-1,4-己二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、二环戊二烯(DCPD)、亚乙基降冰片烯(ENB)、降冰片二烯、5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)、和它们的组合。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分为选自EVA、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯醋酸乙酯、乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物中的至少一种化合物。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分也可含有一种或多种抗氧化剂。苯酚抗氧化剂是优选的，例如丁基化羟甲苯(BHT)或其它含有丁基化羟甲苯单元的衍生物，例如IrganoxTM1076或IrganoxTM1010(购自BASF，该公司在FlorhamPark，NewJersey有营业部)等。所述抗氧化剂基于所述LDPE组分的总重量计可以以少于0.05wt％的量存在。所述量基于所述LDPE组分的总重量计可以从低约0.001wt％、约0.005wt％、约0.01wt％、或约0.015wt％至高约0.02wt％、约0.03wt％、约0.04wt％、或约0.05wt％。
在本发明的一种实施方式中，LDPE组分可进一步含有一种或多种添加剂。合适的添加剂可包括，例如，稳定剂例如抗氧化剂或其它热或光稳定剂；抗静电剂；交联剂或助剂；交联促进剂；脱模剂；粘合促进剂；塑化剂；或任何其它添加剂和本领域已知的衍生物。合适的添加剂可进一步包括一种或多种抗团聚剂，例如油酰胺、硬脂酰胺、芥酸酰胺或其它具有相同活性的衍生物，如本领域普通技术人员所知。优选地，LDPE组分基于所述LDPE组分的总重量计含有少于约0.15wt％的这种添加剂。当存在时，添加剂的量的范围基于所述LDPE组分的总重量计可以从低约0.01wt％、约0.02wt％、约0.03wt％、或约0.05wt％至高约0.06wt％、约0.08wt％、约0.11wt％、或约0.15wt％。
共混物
聚乙烯组合物(包括其中存在LDPE组分的那些)可与除以上所述的那些外的其它聚烯烃或化合物一起用于共混物中。可以形成改进透光率、交联性、或阻隔性能的协同共混物。
在本发明的一种实施方式中，聚乙烯组合物进一步包含聚异丁烯且尤其被用于PV模块背板层。
可以以任何合适的方法生产本文所公开的聚乙烯组合物、LDPE组分、和其它材料，且这种方法是本领域周知的。
实施例
提供以下实施例以说明本发明特定的实施方式。本领域普通技术人员将容易领会另外的实施方式是可能的而不背离本发明的范围和精神。
交联
对于样品1-5和对比样品1-5遵循以下的步骤。各个样品中使用的树脂包括商购自ExxonMobil Chemical Company的各种品级的ExactTM，基于乙烯的α-烯烃共聚物树脂，除了使用了EVA树脂(在下文中为“HEVA”)的对比样品1。在80℃，在辊轧机(购自AgilaMachinery，该公司在比利时有营业部)上将各个树脂的样品与1.5phr的过氧化物O-(2-乙基己基)单过氧碳酸OO-叔丁基酯合并，直到形成均一的共混物。然后在MDR 2000流变仪上测量各个样品的固化扭矩廓线以确定交联指数(MH-ML)。在下表1中总结了各个树脂在交联之前的性能和交联工艺的结果。
表1：样品1-5和对比样品1-5的性能和交联指数
+在交联之前
透明度和雾度
遵循以下步骤测量上述样品1-5和对比样品1-5的在完成交联步骤之前和之后的透明度。使用Shimadzu UV-VIS分光光度计UV-2100(购自Shimadzu Corporation，该公司在日本有营业部)测量UV和可见光透明度。在190-380nm的波长测量UV透明度和在380-780nm测量可见光透明度。使用Hunterlab Ultrascan SE分光光度计(购自Hunter AssociatesLaboratory，Inc.，该公司在Reston，Virginia有营业部)根据ASTM D1003测量雾度。在表2中总结了结果。
表2：样品1-9和对比样品1和2的透明度
特定的实施方式
在以下描述示例性、但非限制性的本发明的实施方式。
实施方式A：包含层的光伏模块，所述层包含聚乙烯组合物，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含：
a.50.0wt％-99.5wt％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.0.5wt％-50.0wt％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505的0.86g/cm3-0.91g/cm3的密度。
实施方式B：包含层的光伏模块，所述层包含聚乙烯组合物，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总摩尔数计包含：
a.87.0mol％-97.5mol％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.13.0mol％-2.5mol％的聚合物单元得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体，
以及所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为0.86g/cm3-0.91g/cm3的密度。
实施方式C：实施方式A或B所述的光伏模块，其中所述层进一步包含选自乙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物中的至少一种组分。
实施方式D：实施方式C所述的光伏模块，其中所述至少一种组分的量基于所述层的总重量计为5wt％-95wt％。
实施方式E：实施方式A或B所述的光伏模块，其中所述层包含少于0.001摩尔％的选自乙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸和乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物中的任意组分。
实施方式F：实施方式A或B所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.1g/10min-约500.0g/10min的熔体指数。
实施方式G：实施方式A或B所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.1g/10min-约200.0g/10min的熔体指数。
实施方式H：实施方式A或B所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.1g/10min-约40.0g/10min的熔体指数。
实施方式I：实施方式A或B所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.9g/10min-约4.5g/10min的熔体指数。
实施方式J：实施方式A所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含：
a.50.0wt％-95.5wt％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.1.0wt％-35.0wt％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有大于90％的组合物分布宽度指数，在23℃根据ASTMD1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度，和在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为0.5g/10min-5g/10min的熔体指数。
实施方式K：实施方式B所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物总摩尔数计包含：
a.87.0mol％-97.5mol％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.13.0mol％-2.5mol％的得自至少一种C4-C6α烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有大于90％组合物分布宽度指数，在23℃根据ASTMD1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度，和在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为0.5g/10min-5g/10min的熔体指数。
实施方式L：实施方式A-K所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为约0.86g/cm3-约0.888g/cm3的密度。
实施方式M：实施方式A-K所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为约0.873g/cm3-约0.888g/cm3的密度。
实施方式N：实施方式A-M所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有约10℃-约110℃的峰值熔融温度。
实施方式O：实施方式A-N所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有约1.6dN*m或更大、优选约3.0dN*m或更大、优选约3.6dN*m-约8.0dN*m、和更优选约5.0dN*m-约8.0dN*m的交联指数(MH-ML)。
实施方式P：实施方式A-O所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物包含一种或多种C3-C12改性剂。
实施方式Q：实施方式A-P所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在至少一种商用EVA的峰值熔融温度±10℃内的峰值熔融温度。
实施方式R：实施方式A-Q所述的光伏模块，其中所述层为背板层且所述背板层进一步包含聚异丁烯。
实施方式S：制造光电池的方法，其包括提供包含聚乙烯组合物的层，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含：
a.50.0wt％-99.5wt％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.0.5wt％-50.0wt％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为0.86g/cm3-0.91g/cm3的密度。
实施方式T：制造光电池的方法，其包括提供包含聚乙烯组合物的层，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物总摩尔数计包含：
a.87.0mol％-97.5mol％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.13.0mol％-2.5mol％的得自至少一种C4-C6α烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为0.86g/cm3-0.91g/cm3的密度。
实施方式U：实施方式S或T所述的方法，其中所述层进一步包含选自乙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物中的至少一种组分。
实施方式V：实施方式S或T所述的方法，其中所述包封层包含少于0.001摩尔％的选自乙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物中的任意组分。
实施方式W：实施方式S-V所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.1g/10min-约500.0g/10min的熔体指数。
实施方式X：实施方式S-V所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.130g/10min-约200.0g/10min的熔体指数。
实施方式Y：实施方式S-V所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.1g/10min-约40.0g/10min的熔体指数。
实施方式Z：实施方式S-V所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为约0.9g/10min-约4.5g/10min的熔体指数。
实施方式AA：实施方式S所述的方法，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含：
a.至少50.0wt％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.1.0wt％-35.0wt％的得自至少一种C4-C6α-烯烃的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有大于90％的组合物分布宽度指数，在23℃根据ASTMD1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度，和在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为0.5g/10min-5g/10min的熔体指数。
实施方式AB：实施方式T所述的方法，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总摩尔数计包含：
a.87.0mol％-97.5mol％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.13.0mol％-2.5mol％的得自至少一种C4-C6α烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有大于90％的组合物分布宽度指数，在23℃根据ASTMD1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度，和在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为0.5g/10min-5g/10min的熔体指数。
实施方式AC：实施方式S-Z所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为约0.86g/cm3-约0.888g/cm3的密度。
实施方式AD：实施方式S-Z的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTMD1505为约0.873g/cm3-约0.888g/cm3的密度。
实施方式AE：实施方式S-AD所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有约1.6dN*m或更大、优选约3.0dN*m或更大、优选约3.6dN*m-约8.0dN*m、且更优选约5.0dN*m-约8.0dN*m的交联指数(MH-ML)。
实施方式AF：实施方式S-AE所述的方法，其中所述聚乙烯组合物包含一种或多种C3-C12改性剂。
实施方式AG：实施方式S-AF所述的方法，其中所述层为背板层且所述背板层进一步包含聚异丁烯。
实施方式AH：实施方式S-AG所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在至少一种商用EVA的峰值熔融温度±10℃内的峰值熔融温度。

Claims (27)

1.具有包含聚乙烯组合物的层的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含：
a.87.0mol％-97.5mol％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.2.5mol％-13.0mol％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为0.86g/cm3-0.91g/cm3的密度，
其中所述层进一步包含选自乙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸和乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物的至少一种组分。
2.权利要求1所述的光伏模块，其中所述至少一种组分的量基于所述层的总重量计为5wt％-95wt％。
3.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTMD1238为0.1g/10min-200.0g/10min的熔体指数。
4.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTMD1238为0.1g/10min-40.0g/10min的熔体指数。
5.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTMD1238为0.9g/10min-4.5g/10min的熔体指数。
6.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有大于90％的组合物分布宽度指数，在23℃根据ASTM D1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度，和在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为0.5g/10min-5g/10min的熔体指数。
7.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度。
8.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有10℃-110℃的峰值熔融温度。
9.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有1.6dN*m或更大的交联指数(MH-ML)。
10.权利要求9所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有3.0dN*m或更大的交联指数(MH-ML)。
11.权利要求10所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有3.6dN*m-8.0dN*m的交联指数(MH-ML)。
12.权利要求11所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物具有5.0dN*m-8.0dN*m的交联指数(MH-ML)。
13.权利要求1所述的光伏模块，其中所述聚乙烯组合物包含一种或多种C3-C12改性剂。
14.权利要求1所述的光伏模块，其中所述层为背板层，且所述背板层进一步包含聚异丁烯。
15.制造光电池的方法，其包含：
提供包含聚乙烯组合物的层，其中所述聚乙烯组合物基于所述聚乙烯组合物的总重量计包含：
a.87.0mol％-97.5mol％的得自乙烯的聚合物单元，和
b.2.5mol％-13.0mol％的得自至少一种C4-C6α-烯烃共聚单体的聚合物单元，
以及所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为0.86g/cm3-0.91g/cm3的密度，
其中所述层进一步包含选自乙烯醋酸乙烯酯，乙烯丙烯酸甲酯，乙烯丙烯酸丁酯，乙烯丙烯酸乙酯，乙烯丙烯酸和乙烯甲基丙烯酸共聚物或离聚物或三元共聚物的至少一种组分。
16.权利要求15所述的方法，其中所述至少一种组分的量基于所述层的总重量计为5wt％-95wt％。
17.权利要求15所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTMD1238为0.1g/10min-200.0g/10min的熔体指数。
18.权利要求15所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTMD1238为0.1g/10min-40.0g/10min的熔体指数。
19.权利要求15所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在190℃/2.16kg根据ASTMD1238为0.9g/10min-4.5g/10min的熔体指数。
20.权利要求15所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有大于90％的组合物分布宽度指数，在23℃根据ASTM D1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度，和在190℃/2.16kg根据ASTM D1238为0.5g/10min-5g/10min的熔体指数。
21.权利要求15所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有在23℃根据ASTM D1505为0.873g/cm3-0.888g/cm3的密度。
22.权利要求15所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有1.6dN*m或更大的交联指数(MH-ML)。
23.权利要求22所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有3.0dN*m或更大的交联指数(MH-ML)。
24.权利要求23所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有3.6dN*m-8.0dN*m的交联指数(MH-ML)。
25.权利要求24所述的方法，其中所述聚乙烯组合物具有5.0dN*m-8.0dN*m的交联指数(MH-ML)。
26.权利要求15所述的方法，其中所述聚乙烯组合物包含一种或多种C3-C12改性剂。
27.权利要求15所述的方法，其中所述层为背板层且所述背板层进一步包含聚异丁烯。
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