[发明专利]用于光伏应用的不含任何丙烯酸类气味的氟化聚合物与氧化锌的膜

说明书

本申请是申请号为201080044071.1、申请日为2010年08月04日、发明名称为“用于光伏应用的不含任何丙烯酸类气味的氟化聚合物与氧化锌的膜”的专利申请的分案申请。

本发明涉及包含含氟聚合物及纳米尺寸的氧化锌的组合物。本发明还涉及由所述组合物制造的膜。由于这些膜在可见区中的透明性以及对UV辐射的不透明性，它们特别地意在用作光伏电池中的前板(封装前膜，frontsheet)。

光伏电池由夹在两个金属电极之间的半导体材料构成，整个组件由前板和背板(backsheet)保护。光伏电池的前板应当主要保护所述电池的组件不受任何机械冲击。其还应当防止由于特别地由UV辐射和氧气诱发的老化引起的影响。为了尽可能有效地利用阳光，光伏电池的前板当然应当在某些光谱区内具有高的透射，对于基于晶体硅的电池，所述光谱区例如从400nm延伸到1100nm。

已知，使用由玻璃制成的前板制造光伏电池，玻璃是便宜且非常普遍的材料，其另外表现出高的机械强度。但是，由玻璃制成的前板具有缺点：在从400nm延伸到1100nm的范围内具有92%的上限的透射、大的重量且低的冲击强度，要求在光伏电池的运输、安装和使用期间特别小心。

由塑料制成的前板克服了这些缺点中的几个。这是因为存在表现出比玻璃高的透射、更轻且具有令人满意的冲击强度的塑料。

因此，已知通常使用含氟聚合物且特别地PVDF(偏二氟乙烯VDF的聚合物)制造用于保护物体和材料的膜，因为它们对恶劣气候、UV辐射和可见光、以及化学品的非常良好的耐受性。这些膜对于经受严峻的气侯条件(下雨、寒冷、炎热)的室外应用或在高温(>130°C)下进行的转化过程表现出非常良好的热稳定性。

由例如DuPont、Asahi Glass、Saint-Gobain及Rowland Technologies的公司销售的基于含氟聚合物(乙烯与四氟乙烯或ETFE的共聚物；PVDF；乙烯与丙烯或FEP的共聚物等)的单层膜已用作用于光伏电池的前板。

通常，为了保护聚合物膜不受紫外线的损害，在其中引入有机UV吸收剂和/或无机填料。已知，向含氟聚合物例如偏氟乙烯的聚合物或共聚物中加入无机填料例如TiO₂、SiO₂、CaO、MgO、CaCO₃、Al₂O₃以及另外的许多其它无机填料可导致随着当在高温下以熔融状态进行共混以使填料分散时产生HF(氟化氢)的相当严重的损害。用于对这些填料和例如PVDF进行加工的一个路线在于使用丙烯酸类母料引入这些无机填料。为此，将无机填料分散在甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物(PMMA)中，然后使该母料与PVDF以熔融状态共混。PMMA的存在导致缺点，例如所得的膜相对于温度的尺寸稳定性的限制、较低的热稳定性、在电池组装期间的丙烯酸类的气味特性、以及与纯PVDF相比较低的对UV辐射的稳定性。包含含氟聚合物/丙烯酸类聚合物/无机填料的三元组合物的膜描述于例如文献WO2009/101343中。

有机UV吸收剂是吸收和散射UV辐射的惰性物质。但是，由于它们的缺点(即有限的光谱范围、它们在老化期间的分解以及伴随有渗出现象的它们的迁移)，它们的使用受到限制。在于限制UV吸收剂的含量的一个解决方案已例如由本申请人公司已经在文献EP1382640中提出，其描述了对可见光透明且对UV辐射不透明的膜，所述膜由两层组成，包括含有PVDF、PMMA、丙烯酸类弹性体和UV吸收剂的一层。实施例1-5中列出的结果表明，当厚度为15μm的膜在烘箱中保持7天时，未观察到渗出。但是，对UV吸收剂含量的限制可不适于制造用于较长运行时间的膜，如对于光伏电池的情况。

因此，期望可获得不含有丙烯酸类和有机UV吸收剂的组合物，其使得可制造表现出在可见区中的透明性和对UV辐射的不透明性的良好性能以及良好的机械强度和对老化的良好耐受性的膜。

本申请人公司所进行的研究已经表明：由基于含氟聚合物以及良好分散在所述含氟聚合物中的无机填料的组合物出发，可制造表现出这些性能的膜，同时防止对所述含氟聚合物的损害且无需加入另外的成分如丙烯酸类。

为此并根据第一方面，本发明涉及由含氟聚合物和氧化锌(ZnO)组成的聚合物组合物，所述填料以0.1-10%、优选0.5-6%的重量比例存在于所述组合物中。

有利地，含氟聚合物为偏二氟乙烯的均聚物或者偏二氟乙烯与至少一种其它含氟单体的共聚物。