[发明专利]用于柔性薄膜光伏和发光二极管装置的耐候复合物

说明书

发明领域

本发明涉及多种基底，这些基底具有低的湿气渗透率、涂覆或提供有至少一个耐候层或涂层以便产生一种具有低湿气渗透率的耐候复合物。该复合物的一个特定用途是作为在一个光伏模块的外部上的保护层用于捕获或利用太阳辐射。该复合物的耐候层或涂层部分暴露于环境并且提供耐化学性、电绝缘性以及耐候性保护。

发明背景

光伏模块可以包括一种外面(正面)上釉材料、太阳能电池、一个背板，并且总体上包封在一种用于防护的透明封装件(封装剂)中。这些太阳能电池是由已知的用在太阳能收集器中的材料制成，这些材料包括但不限于：硅、硒化镉铟(CIS)、硒化镉铟镓(CIGS)、量子点、以及有机分子，或者聚合物分子或者小分子。

发光二极管(LED)是已知的并且用于许多应用中，如用于显示器和状态指示器中。LED可以由有机和/或无机材料形成。有机LED(OLED)典型地包括一种用于发光层的有机材料并且可以提供大面积的面发光源。

光伏或OLED装置的正面和/或背面典型地暴露于环境。当某些基底用于这些装置中时，如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，已知它们对UV降解是相当敏感的并且当暴露于UV辐射时可以相对迅速地降解。因此，即使某些聚合物，例如PET，提供良好的水蒸汽耐受性并且是相对低成本的，它们可能会易于受到来自暴露于环境影响(如UV辐射、IR辐射、以及热效应)的降解。由于这样的降解，当在没有保护层的情况下使用PET时，寿命比这些装置的预期寿命(例如现今市场上的太阳能电池板的20+年寿命)要短的多。因此，对保护这些装置以及使用的PET层免于UV辐射存在一种需求。

此外，一些光伏和OLED装置尤其易于湿气降解。例如，一些光伏装置将完全停止工作，如果暴露于太多的湿气。一个实例是CIGS太阳能电池，在处于湿热(例如约85℃并且85％的相对湿度(RH))小于1000小时后，在一些测试中已经示出大于50％的初始电池效率的损失。因此，还对保护这些装置免于暴露于环境中的湿气存在一种需求。

发明概述

本发明的方面包括可以用于保护装置(如光伏模块以及OLED)免于UV和湿气暴露的耐候复合物，其制造方法，以及由其可获得的装置。

根据本发明的一个实施例，一种耐候复合物包括具有1×10^-2g/m²/天或低于1×10^-2g/m²/天(例如在约38℃与85％RH下)的湿气渗透率的一个防潮层系统，至少一个耐候层或涂层，以及布置在该防潮层系统与该至少一个耐候层或涂层之间的一个基底。该耐候复合物可以用一种封装剂粘附到一种光伏薄膜电池或有机发光二极管的一个侧面或两个侧面(例如，正面与背面)上，这样使得该耐候复合物的一个或多个耐候层或涂层侧面暴露于环境。

根据本发明的另一个实施例，一种耐候复合物包括一个或多个防潮层，这些防潮层包含交替的有机和无机层，一个原子层沉积(ALD)无机阻挡层，一个聚硅氮烷(polysilazane)阻挡层，或其他的本领域中已知的技术以便产生高级防潮层(high moisture barrier)。该防潮层在38℃与85％RH下可以具有1×10^-2g/m²/天或低于1×10^-2g/m²/天的湿气渗透率。该耐候复合物包括至少一个包含聚偏二氟乙烯的耐候层或涂层(优选对该至少一个耐候层下的基底和所有层提供UV保护)，以及一个包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、或聚对苯二甲酸丁二酯的基底。该基底布置在该一个或多个防潮层与该至少一个耐候层或涂层之间。例如，一种光伏电池可以用封装剂粘附到两种耐候复合物上，这样使得一种耐候复合物是透明的并且第二种耐候复合物是半透明的或不透明的，其中这种第二种耐候复合物是一种基于PVDF的涂层(含有一种或多种颜料，如TiO₂)。典型的封装剂包括，但不限于，乙基乙烯基乙酸酯、聚烯烃、官能聚烯烃、离聚物、有机硅、接枝的聚烯烃-聚酰胺共聚物、以及聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butryl)。