[发明专利]用于光伏应用的基于含氟聚合物的膜

说明书

本发明涉及包括含氟聚合物和两种白色无机填料的组合物，所述组合物意在用于制造对可见光和UV辐射不透明的薄的单层膜，其特别地可用于光伏电池领域中。

在光伏电池中，必需保护构成部件不受环境因素影响。因此，电池的背面部分必须被聚合物膜保护，以防止其被紫外(UV)射线破坏并且防止湿汽渗透。保护膜必须具有体积或尺寸热稳定性以避免在电池装配过程中的热膨胀和尤其是收缩。光伏电池通过如下装配：使用基于溶剂的粘合剂将各层粘合，随后层压。在粘合剂中使用溶剂可引起这些溶剂渗透入该膜中。电池在高温(>130℃)下且任选地使用电晕型的表面氧化处理进行装配。当保护膜基于含氟聚合物时，该处理可导致变黄和后者的机械性能恶化。

而且，已知通常使用含氟聚合物且尤其是PVDF(聚偏氟乙烯)以制造用于保护物体和材料的膜，由于它们的非常好的耐恶劣气候性、耐UV辐射性和耐可见光性、以及耐化学品性。然而，对于遭受严苛的气候条件(雨、冷、热)的室外应用或在高温下(大于130℃)进行的转化过程，这些膜必须展现出非常好的耐热性。这些膜还必须展现出良好的柔性和良好的抗张强度，以在其配置在待覆盖的物体或材料上的过程中经受住机械应力。

通常，为了保护聚合物膜不被UV射线破坏，在其中引入UV吸收剂和/或无机填料。已知向含氟聚合物如偏氟乙烯聚合物或共聚物(PVDF)添加无机填料如TiO₂、SiO₂、CaO、MgO、CaCO₃、Al₂O₃和很多其它无机填料随着当在高温下在熔化状态下进行共混以分散填料时产生氟化氢(HF)可导致相当严重的破坏。将这些填料与例如PVDF一起加工的一个方法在于使用丙烯酸类母料引入这些无机填料。为此，无机填料分散在甲基丙烯酸甲酯聚合物或共聚物(PMMA)中，然后在熔化状态将该母料与PVDF共混。PMMA的存在导致缺点例如所获得的膜对于温度的尺寸稳定性的限制、较低的耐热性、在电池装配过程中丙烯酸类的气味特性和与纯PVDF相比较低的对UV辐射的稳定性。例如在文献WO 2009/101343中描述了包括含氟聚合物/丙烯酸类聚合物/无机填料三部分的组合物的这样的膜。丙烯酸类聚合物的比例从每100份组合物5份到45份。

申请人公司已经在申请FR 1050226中描述了基于含氟聚合物且包括仅一种无机填料的组合物，其使得可制备对UV和可见辐射不透明的膜，同时在用于制造背板和随后的光伏面板的温度下保持很好的尺寸稳定性性质。这些组合物包括含氟聚合物和氧化锌(ZnO)，所述填料以5-50重量%的比例存在于所述组合物中。利用该填料一方面使得可避免向含氟聚合物添加丙烯酸类聚合物，另一方面使得可使用与通过单层膜的吹胀薄膜挤塑的制造相容的加工温度，即大约220到260℃，这使得可避免对含氟聚合物的破坏。使用氧化锌使得可获得在20μm的厚度下对紫外和可见辐射不透明的膜。已经发现，对于具有小于20μm的厚度的细层，使用氧化锌作为单独的白色无机填料未使得可获得在可见区波长下小于30%的透射。实际上，一些应用，尤其是在光伏模块的领域中，需要小于20μm的膜厚度。

本发明因此意在提供含氟聚合物组合物，其使得可制造对UV和可见辐射不透明的薄膜(小于20μm)且其包括很少或没有丙烯酸类聚合物。

为此，根据第一方面，本发明涉及由至少一种含氟聚合物和两种白色无机填料组成的组合物，特征在于所述填料是氧化锌和氧化钛，特征在于它们分别以5到30%和3到7.5%(包括上下限)的重量比例存在，和特征在于所述组合物还包括最高达5重量%的丙烯酸类聚合物，这些百分率相对于所述组合物的总重量计算。丙烯酸类聚合物的重量含量因此大于0%且小于5%，相对于所述组合物的总重量。

本发明还涉及制造所述配制物的方法、由该配制物获得的膜和其在光伏领域中作为用作光伏面板的背面保护的PET基板的保护膜的用途。更具体地，本发明涉及光伏电池，其背面面板被如上所述的膜覆盖。根据另一方面，本发明涉及用于制造上述单层膜的多种方法。

现在详细描述本发明。

根据第一方面，本发明涉及包括至少一种含氟聚合物和两种基于锌和钛的颜料的聚合物组合物，所述两种颜料的同时存在使得对于由所述组合物制造的薄膜可获得对最高达395nm的波长的UV辐射的不透明性，同时具有在450nm下小于25%的透明度的非常良好的在可见区中的不透明性，以及优异的热稳定性和小于4的变黄指数(YI)。一方面由于两种白色无机填料即氧化锌和二氧化钛的存在，和另一方面由于限制丙烯酸类聚合物含量为相对于所述组合物的总重量的小于5重量%，获得该性质组合。