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TWI729297B - 用於光伏打應用的聚合物組成物 - Google Patents

用於光伏打應用的聚合物組成物 Download PDF

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史提凡 赫史托姆
法蘭西斯 寇斯塔
伯特 博德斯
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Abstract

本發明係關於一種聚合物組成物，一種包含該聚合物組成物之物品，較佳一種作為光伏打(photovoltaic，PV)模組之物品，該模組包含至少一個包含該聚合物組成物之層元件(layer element，LE)，及一種產生該物品、較佳該光伏打(PV)模組之方法。

Description

用於光伏打應用的聚合物組成物
本發明係關於一種聚合物組成物，一種包含該聚合物組成物之物品，較佳一種作為包含至少一個包含該聚合物組成物之層元件(LE)的光伏打(PV)模組之物品，及一種產生該物品、較佳該光伏打(PV)模組之方法。
舉例而言，光伏打(PV)模組，亦稱為太陽電池模組，由光產生電且用於各種應用中，尤其室外應用，如此項技術中熟知。光伏打模組之類型可不同。模組典型地具有多層結構，即具有不同功能之若干個不同層元件。 光伏打模組之層元件可相對於層材料及層結構而變化。最終光伏打模組可為剛性或可撓性的。
以上例示之層元件可為單層或多層元件。典型地，根據層元件之功能性之次序組裝PV模組之層元件，且接著層合在一起以形成整合式PV模組。此外，元件之層之間或不同層元件之間可存在一或多個黏著層。
按既定次序，光伏打(PV)模組可例如含有保護性前部層元件，其可為可撓性或剛性的(諸如玻璃層元件)；前部封裝層元件；光伏打元件；後部封裝層元件；保護性背部層元件，其亦稱為背部薄片層元件且其可為剛性或可撓性的；及視情況選用之例如鋁構架。
對於封裝層元件，諸如前部封裝層元件或前部封裝層元件，亦可使用基於乙烯聚合物之聚合物組成物。可將含有矽烷基團之單元引入至聚合物組成物中例如用於改良黏著特性。此類含有矽烷之單元可如下添加：a)以個別矽烷化合物，其與乙烯聚合物摻合，b)以含有矽烷基團之單元，其接枝於具有一或多個α-烯烴或具有一或多個如丙烯酸烷基酯共聚單體或乙酸乙烯酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物之聚合主鏈上，或c)藉由共聚乙烯單體以及一或多個極性共聚單體及含有矽烷基團之共聚單體，得到具有該極性共聚單體及具有該矽烷共聚單體之乙烯共聚物。
接著可例如在光伏打(PV)模組之層壓方法期間或之後，使接枝矽烷之聚乙烯或含有含烷基團之共聚單體的乙烯之共聚物交聯。聚乙烯之含有接枝矽烷基團之單元或含有矽烷基團之共聚單體之交聯可使用過氧化物或矽烷縮合催化劑實現，如聚合物領域中所熟知且記錄。
接枝過程(b)通常在過氧化物存在下在混料機中在熔融狀態下進行，其在此項技術中熟知。此類將矽烷基團接枝於聚乙烯主鏈上之過程例如自Sioplas或Monosil交聯方法獲知，其中該接枝為該方法之一個步驟，之後為交聯步驟。Sioplas方法描述例如於US 3,646,155中，Monosil方法描述例如於US 4,117,195中。作為描述接枝之其他實施例，可參見例如WO 2009/056407、US 3,646,155及US 4,117,195。
此外，用於產生具有含有矽烷基團之共聚單體的乙烯共聚物之乙烯單體與含有矽烷基團之共聚單體之共聚過程(c)在聚合物領域之現有技術水平中熟知且有記錄。獲得之具有含有矽烷基團之共聚單體之乙烯共聚物的此類共聚過程，以及該等共聚物在適用於基於乙烯基聚合物之封裝層元件的聚合物組成物中之用途揭示例如於US 4,413,066、WO 2010/003503、WO 2016/041924及WO 2017/076629中。
因此，PV模組之一部分或所有層元件，例如前部及後部封裝層元件且通常背部薄片層，典型地具有聚合材料，如基於乙烯乙酸乙烯酯(EVA)之材料。
若使用透明後部封裝層元件以及例如聚合保護性背部層元件，則例如在PV模組最終使用時保護性背部層元件將暴露於UV輻射。此類UV暴露可降低保護性背部層元件之效能，且因此縮短PV模組之壽命。因此，習知地將一或多個UV吸收劑添加至封裝元件中及聚合保護性背部層元件中以防止UV輻射之惡劣效應。UV吸收劑具有的缺點為例如其會導致不合需要之著色效應、具有有限的壽命以及相對昂貴。
因此，本發明係針對一種聚合物組成物，其包含
- 包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自
- (a1)帶有含一或多個矽烷基之共聚單體的乙烯聚合物；
- (a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；或
- (a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物，其與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同；及
- 顏料(b)，其中以聚合物組成物之量(100wt%)計，顏料(b)之量小於2.00wt%。
該聚合物組成物在本文中亦稱為「本發明之聚合物組成物」或稱為「本發明之組成物」或「聚合物組成物」
如上文、下文或申請專利範圍中所定義，乙烯聚合物(a)在本 文中亦簡稱為「聚合物(a)」。
如上文、下文或申請專利範圍中所定義，定義(a1)帶有含一或多個矽烷基之共聚單體的乙烯聚合物在本文中亦簡稱為「乙烯聚合物(a1)」或「聚合物(a1)」。
如上文、下文或申請專利範圍中所定義，定義(a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體的乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同，在本文中亦簡稱為「乙烯共聚物(a2)」、「共聚物(a2))」或「聚合物(a2)」。
如上文、下文或申請專利範圍中所定義，定義(a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同，在本文中亦簡稱為「聚合物(a3)」。
如眾所周知，「共聚單體(comonomer)」係指可共聚之共聚單體單元。
1:保護性前部層元件
2:前部封裝層元件
3:光伏打元件
4:後部封裝層元件
5:保護性背部層元件
圖1說明本發明之較佳具體實例之(分隔開的)層元件，亦即光伏打模組之保護性前部層元件(1)、前部封裝層元件(2)、光伏打元件(3)、後部封裝層元件(4)及保護性背部層元件(5)，其中至少後部封裝層元件(4)包含本發明之聚合物組成物。
顏料(b)之既定量低的本發明之聚合物組成物出人意料地良好防禦UV輻射。亦即，聚合物組成物吸收且阻擋UV輻射。UV輻射之阻斷例如藉 由如實驗部分中所示之透射率量測值指示。
因此，本發明之聚合物組成物極適合用於例如藉由層壓產生具有兩個或更多個層元件之物品的層元件(LE)中，因為若包含聚合物組成物之層元件(LE)用作陽光(UV輻射)接受層，則其可有效阻斷UV輻射且因此保護與陽光接受側相反之側上之其他層。
此外，聚合物組成物極適用於物品，如用於光伏打(PV)模組。舉例而言，使用本發明之聚合物組成物之層元件(LE)例如作為PV模組之後部封裝元件藉由將光子反射回光伏打元件改良PV模組之功率輸出。本發明之聚合物組成物之層元件(LE)例如作為PV模組之後部封裝元件亦可有助於藉由吸收UV光與阻擋UV光經由後部封裝層元件至背部薄片層元件之傳輸使該PV模組之聚合背部薄片層元件防禦UV輻射。此可例如藉由如實驗部分中所示之透射率量測值指示。
本發明之另一益處在於必要時聚合物(a)不需要使用過氧化物進行交聯。因此，本發明之聚合物組成物使得能夠產生無過氧化物層元件(LE)。
此外，著色、較佳著白色之本發明之聚合物組成物可出人意料地有效反射光之光子，甚至在顏料(b)之既定量低下亦如此。此類特性極適用於例如光伏打應用。舉例而言，若聚合物組成物用作光伏打(PV)模組中之背部封裝元件，其中後部封裝元件包含、較佳由本發明之聚合物組成物組成，則該後部封裝層元件較佳亦反射一些光子穿過單元間間隙回至光伏打元件之電池之前側。因此，聚合物組成物之後部層元件增加光子由太陽電池之前側吸收之可能性，其可導致更高模組輸出。此外，與光伏打(PV)模組之背部薄片著色之具體實例相比，包含、較佳由本發明之聚合物組成物組成之經著色後部封裝層元件吸收UV光，且亦比視情況著色、視情況著白色之背部薄片層元件更 早反射光子，且因此降低UV光對相鄰背部薄片層元件之惡劣效應，且較佳消除光子捕獲於光伏打電池後之風險。
此外，本發明組成物之儲存穩定性極為良好。
此外，藉由本發明之聚合物組成物產生之層元件(LE)較佳仍具有出人意料地良好的黏著力，換言之，顏料(b)對組成物之黏著特性不具有任何不良影響。
本發明進一步提供如上文或下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物之用途，其用於產生包含一或多個層、較佳一個層之層元件(LE)，該等層包含本發明之聚合物組成物。
本發明進一步提供一種具有一或多個層之層元件(LE)，其中一或多個層、較佳一個層包含如上文或下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物。本發明之層元件(LE)在本文中亦稱為層元件(LE)。
層元件(LE)在本文中意謂單層元件或多層元件，該元件具有一定作用，如(PV)模組中之封裝層元件尤其用於保護光伏打層元件且有助於該等光伏打層元件之光伏打活性。術語「元件(element)」具有現有技術水平中已充分確認之含義。
本發明進一步提供如上文或下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物之用途，其用於產生包含有包含一或多個層、較佳一個層之層元件(LE)的物品、較佳光伏打(PV)模組，該層包含如上文或下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物。
本發明進一步提供一種包含具有一或多個層之層元件(LE)之物品，其中一或多個層、較佳一個層包含如上文或下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物。
物品較佳為包含兩個或更多個層元件之多層總成，其中至少一 個層元件為層元件(LE)。
物品更佳為包含光伏打元件及一或多個其他層元件之光伏打(PV)模組，其中至少一個層元件、較佳一個層元件為如上文或下文或申請專利範圍中所定義之層元件(LE)。
本發明進一步提供一種光伏打(PV)模組，按既定次序，其包含保護性前部層元件、前部封裝層元件、光伏打元件、後部封裝層元件及保護性背部層元件，其中該後部封裝層元件較佳為如上文或下文或申請專利範圍中所定義之本發明之層元件(LE)。
本發明進一步提供一種產生光伏打(PV)模組之方法，其包含以下步驟：- 將光伏打元件、層元件(LE)及視情況存在且較佳之其他層元件組合成光伏打(PV)模組總成；- 在高溫下層壓該光伏打(PV)模組總成之該等層元件以使該等元件黏著在一起；及- 回收獲得之光伏打(PV)模組；如上文或下文或申請專利範圍中所定義。
本發明以及其其他詳述、較佳具體實例、範圍及特性之聚合物組成物、聚合物(a)、層元件(LE)、物品、較佳PV模組、用途及方法描述於下文及申請專利範圍中，該較佳具體實例、範圍及特性可呈任何組合且以任何次序合併。
聚合物組成物
含一或多個矽烷基之單元可以聚合物(a)之共聚單體或以化學方式接枝至聚合物(a)之化合物的形式存在。
因此，在含一或多個矽烷基之單元併入聚合物(a)作為共聚單 體之情況下，含一或多個矽烷基之單元在聚合物(a)之聚合製程期間與乙烯單體共聚為共聚單體。在含一或多個矽烷基之單元藉由接枝併入聚合物之情況下，含一或多個矽烷基之單元在聚合物(a)之聚合之後與聚合物(a)以化學方式反應(亦稱為接枝)。化學反應(亦即接枝)典型地使用諸如過氧化物之自由基形成劑來進行。此類化學反應可在本發明之層壓方法之前或期間發生。 一般而言，含一或多個矽烷基之單元之共聚及接枝至乙烯為熟知的技術且良好記錄於聚合物領域中且在熟習此項技術者之技能內。
本文中，「含一或多個矽烷基之共聚單體」在上文、下文或申請專利範圍中意謂含一或多個矽烷基之單元以共聚單體形式存在。稍後根據聚合製程之通用描述使用高壓及自由基引發劑且亦根據描述聚合物(a)聚合之實驗部分進一步描述一般公認之乙烯單體與含一或多個矽烷基之共聚單體的共聚技術。作為此類共聚製程之參考，可參見例如專利文獻US 4,413,066。
關於一般公認之將含一或多個矽烷基之單元接枝於乙烯聚合物主鏈之技術，可參見例如Sioplas及Monosil方法。Sioplas方法描述例如於US 3,646,155中，且Monosil方法描述例如於US 4,117,195中。作為描述接枝技術之其他實施例，可參見例如WO 2009/056407、US 3,646,155及US 4,117,195。
通用共聚及接枝製程亦描述於Polymeric Materials Encyclopedia,第2卷,CRC Press,1996(ISBN 0-8493-2470-X),第1552-1565頁中。
亦熟知，由於同時交聯反應，在接枝具體實例中使用過氧化物可降低乙烯聚合物之熔體流動速率(熔體流動速率，MFR)。因此，接枝具體實例可限制作為起始聚合物之聚合物(a)之MFR的選擇，該MFR之選擇可對最終用途應用處之聚合物的品質具有不利影響。此外，在接枝製程期間由過氧化物形成之副產物可對最終用途應用處之聚合物組成物的使用壽命具有不利影響。
將含一或多個矽烷基之共聚單體共聚至聚合物主鏈中與將單元接枝相比提供單元之更均勻併入。此外，與接枝相比，共聚不需要在產生聚合物之後添加過氧化物。
因此，含一或多個矽烷基團之單元較佳作為共聚單體存在於聚合物(a)中。亦即在聚合物(a1)之情況下，在聚合物(a1)之聚合製程期間，含一或多個矽烷基之單元以共聚單體形式與乙烯單體一起共聚。且在聚合物(a2)之情況下，在聚合物(a2)之聚合製程期間，含一或多個矽烷基之單元以共聚單體形式與極性共聚單體及乙烯單體一起共聚。
乙烯聚合物(a)之含一或多個矽烷基之單元或較佳含一或多個矽烷基之共聚單體較佳為由式(I)表示之可水解不飽和矽烷化合物R1SiR2qY3-q (I)
其中
R1為烯系不飽和烴基、烴氧基或(甲基)丙烯醯氧基烴基，各R2獨立地為脂族飽和烴基，Y可相同或不同，為可水解有機基團，且q為0、1或2；其他適合的含一或多個矽烷基之共聚單體為例如γ-(甲基)丙烯基-丙氧基三甲氧基矽烷、γ(甲基)丙烯醯氧基三乙氧基矽烷及乙烯基三乙醯氧基矽烷或其中兩者或更多者之組合。
式(I)化合物之一個適合的子組為不飽和矽烷化合物，或較佳為式(II)之共聚單體CH2=CHSi(OA)3 (II)
其中各A獨立地為具有1至8個碳原子、適合地1至4個碳原子之烴基。
含一或多個矽烷基之單元或較佳本發明之共聚單體較佳為式(II)化合物，其為乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基雙甲氧基乙氧基矽烷、乙烯 基三乙氧基矽烷，更佳為乙烯基三甲氧基矽烷或乙烯基三乙氧基矽烷，更佳為乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體。
當根據如下文「測定方法」下所描述之「共聚單體含量」來測定時，存在於聚合物(a)中、較佳以共聚單體形式存在之含有一或多個矽烷基團之單元的量(mol%)較佳為0.01至2.0mol%，較佳為0.01至1.00mol%，適合地為0.05至0.80mol%，適合地為0.10至0.60mol%，適合地為0.10至0.50mol%。
在一個較佳具體實例A1中，聚合物(a)為帶有含一或多個矽烷基之共聚單體(a1)之乙烯聚合物。在此具體實例A1中，聚合物(a1)不含有，亦即無如關於聚合物(a2)所定義之極性共聚單體。較佳地，含一或多個矽烷基之共聚單體為存在於聚合物(a1)中之唯一共聚單體。因此，聚合物(a1)較佳藉由在高壓聚合製程中在含一或多個矽烷基之共聚單體存在下使用自由基引發劑共聚乙烯單體而產生。較佳地，含一或多個矽烷基之共聚單體為存在於乙烯聚合物(a1)中之僅有共聚單體。
在該一個較佳具體實例(A1)中，聚合物(a1)較佳為具有根據式(I)之含一或多個矽烷基之共聚單體，更佳具有根據式(II)之含一或多個矽烷基之共聚單體，更佳具有選自以下之根據式(II)之含一或多個矽烷基之共聚單體的乙烯共聚物：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基雙甲氧基乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷或乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體，如上文或申請專利範圍中所定義。最佳地，聚合物(a1)為具有以下之乙烯共聚物：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基雙甲氧基乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷或乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體，較佳乙烯基三甲氧基矽烷或乙烯基三乙氧基矽烷共聚單體之共聚物，最佳乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體的共聚物。
在另一較佳具體實例(A2)中，聚合物(a)為具有一或多個 選自丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯聚合物(a2)，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元。在此具體實例(A2)中，聚合物(a2)為具有一或多個、較佳一個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體及含有矽烷基團之共聚單體的極性共聚單體之乙烯共聚物。較佳地，乙烯聚合物(a2)之極性共聚單體選自丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體中之一者，較佳選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚單體。更佳地，聚合物(a2)為具有選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚單體之極性共聚單體及具有含一或多個矽烷基之共聚單體的乙烯共聚物。聚合物(a2)最佳為具有選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚單體之極性共聚單體及具有式(I)化合物之含一或多個矽烷基之共聚單體之乙烯共聚物。較佳地，在此具體實例中，極性共聚單體及較佳含有一或多個矽烷基團之共聚單體為存在於乙烯共聚物(a2)中的僅有共聚單體。
在另一較佳具體實例(A3)中，聚合物(a)為聚合物(a3)，其較佳為具有一或多個、較佳一個選自(C1-C8)α-烯烴共聚單體之共聚單體之乙烯聚合物。在此具體實例中，聚合物(a3)較佳含含一或多個矽烷基之單元，其接枝於聚合物(a3)之主鏈。
最佳地，聚合物(a)選自聚合物(a1)或(a2)。
當根據如下文在「測定方法」中所描述之「共聚單體含量」量測時，聚合物(a2)中極性共聚單體之含量較佳為0.5至30.0mol%、2.5至20.0mol%，較佳為4.5至18mol%，較佳為5.0至18.0mol%，較佳為6.0至18.0mol%，較佳為6.0至16.5mol%，更佳為6.8至15.0mol%，更佳為7.0至13.5mol%。
在該另一較佳具體實例(A2)中，聚合物(a2)較佳為具有如 上文、下文或申請專利範圍中所定義極性共聚單體及具有根據式(I)之含一或多個矽烷基之共聚單體，更佳具有根據式(II)之含一或多個矽烷基之共聚單體，更佳具有根據式(II)的選自以下之含一或多個矽烷基之共聚單體的乙烯共聚物：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基雙甲氧基乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷或乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體，如上文或申請專利範圍中所定義。較佳地，聚合物(a2)為具有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚單體及具有乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基雙甲氧基乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷或乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體，較佳具有乙烯基三甲氧基矽烷或乙烯基三乙氧基矽烷共聚單體之乙烯共聚物。更佳地，聚合物(a2)為具有丙烯酸甲酯共聚單體及具有乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基雙甲氧基乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷或乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體，較佳具有乙烯基三甲氧基矽烷或乙烯基三乙氧基矽烷共聚單體，更佳具有乙烯基三甲氧基矽烷之乙烯共聚物。
因此，聚合物(a2)最佳為具有丙烯酸甲酯共聚單體以及如上文、下文或請求項中所定義之含有一或多個矽烷基團之共聚單體的乙烯共聚物，較佳為具有丙烯酸甲酯共聚單體及具有乙烯基三甲氧基矽烷或乙烯基三乙氧基矽烷共聚單體，較佳具有丙烯酸甲酯共聚單體及具有乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體的乙烯共聚物。
在不與任何理論結合之情況下，丙烯酸甲酯(methyl acrylate；MA)為無法通過酯熱解反應之僅有丙烯酸酯，因為不具有此反應路徑。因此，具有MA共聚單體之聚合物(a2)在高溫下不形成任何有害游離酸(丙烯酸)降解產物，由此乙烯及丙烯酸甲酯共聚單體之聚合物(a2)有助於其最終物品之良好品質及生命週期。此並非例如EVA之乙酸乙烯酯單元之情況，因為EVA在高溫下形成有害的乙酸降解產物。此外，如丙烯酸乙酯(ethyl acrylate；EA)或丙烯酸丁酯(butyl acrylate；BA)之其他丙烯酸酯可通過酯熱解反應， 且若降解，則可形成揮發性烯烴副產物。
必要時，與先前技術相比，夾層元件中存在之聚合物(a)能夠降低聚合物(a)之MFR，且因此在產生本發明之較佳層元件(LE)期間提供較高流動阻力。因此，必要時，較佳MFR可進一步有助於層元件(LE)之品質，且有助於包含層元件(LE)之其物品。
聚合物組成物、較佳聚合物(a)之熔體流動速率MFR2較佳小於20g/10min，較佳小於15g/10min，較佳為0.1至13g/10min，較佳為0.2至10g/10min，較佳為0.3至8g/10min，更佳為0.4至6g/10min(根據ISO 1133，在190℃及2.16kg負載下)。
當根據如下文「測定方法」下所描述之「流變性：動態剪切量測(掃頻量測)」來量測時，較佳聚合物(a)之聚合物組成物較佳具有30.0至100.0、較佳40.0至80.0之剪切稀化指數SHI0.05/300。
較佳SHI範圍進一步有助於夾層之聚合物組成物之有利流變性。
因此，聚合物(a)之較佳MFR範圍及較佳SHI範圍之組合可進一步有助於本發明之較佳層元件(LE)之品質。因而，必要時，聚合物組成物、較佳聚合物(a)之較佳MFR可進一步有助於本發明之較佳層元件(LE)之品質、物品、較佳包含較佳層元件(LE)之物品。此外，必要時，本發明之聚合物(a)可具有低MFR，例如比習用於光伏打(PV)模組領域中低的MFR，因為聚合物(a)具有有利流動性及可加工特性，以及極適合的黏著特性。
當根據如「測定方法」下所描述之ASTM D3418來測量時，組成物、較佳聚合物(a)之熔融溫度較佳為120℃或更低，較佳為110℃或更低，更佳為100℃或更低且最佳為95℃或更低。當如下文「測定方法」下所描述來 測量時，較佳組成物、更佳聚合物(a)之熔融溫度為70℃或更高、更佳為75℃或更高、甚至更佳為78℃或更高。較佳熔融溫度對於例如本發明之較佳層元件(LE)之層壓方法有益，因為可減少熔融/軟化步驟之時間。
典型地且較佳地，夾層元件之組成物、較佳乙烯聚合物(a)之密度高於860kg/m3。根據如下文「測定方法」下所描述之ISO 1872-2，密度較佳不高於970kg/m3，且較佳為920至960kg/m3。
較佳聚合物(a)為具有乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體之乙烯聚合物(a1)或具有丙烯酸甲酯共聚單體及具有乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體之乙烯共聚物(a2)。最佳聚合物(a)為具有丙烯酸甲酯共聚單體及具有乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體之乙烯共聚物(a2)。
組成物之聚合物(a)可為例如可購得或可根據或類似於化學文獻中所描述之已知聚合製程來製備。
在一較佳具體實例中，聚合物(a)(亦即聚合物(a1)或(a2))藉由在高壓(high pressure；HP)方法中在存在一或多種引發劑的情況下使用自由基聚合且視情況使用鏈轉移劑(chain transfer agent；CTA)以控制聚合物之MFR而將乙烯與如上文所定義之含有一或多個矽烷基團之共聚單體(=以共聚單體形式存在之含有一或多個矽烷基團的單元)適合地聚合來產生，且在聚合物(a2)之情況下，亦藉由將乙烯與一或多個極性共聚單體聚合來產生。
HP反應器可為例如熟知管式或高壓釜反應器或其混合物，適合地為管式反應器。高壓(HP)聚合及視所需最終應用而針對進一步定製聚合物之其他特性來調節加工條件為熟知的且描述於文獻中，且熟習此項技術者可易於使用。適合的聚合溫度範圍為至多400℃，適合地為80至350℃，且壓力為70MPa，適合地為100至400MPa，適合地為100至350MPa。高壓聚合一般在100 至400MPa壓力及80至350℃溫度下進行。此類方法為熟知的且良好記錄於文獻中且稍後將在下文中進一步描述。
一或多個共聚單體之併入可以熟知方式進行且在熟習此項技術者之技能內，該併入當存在時包括將呈共聚單體形式之含一或多個矽烷基之單元較佳形成為乙烯單體且控制共聚單體饋入以獲得所需最終含量之該(該等)共聚單體。
藉由高壓自由基聚合來產生乙烯(共)聚合物之其他詳述可尤其見於Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第6卷(1986),第383-410頁以及Encyclopedia of Materials：Science and Technology,2001 Elsevier Science Ltd.：「Polyethylene：High-pressure」,R.Klimesch,D.Littmann及F.-O.Mähling第7181-7184頁中。
此類HP聚合產生所謂之低密度乙烯聚合物(low density polymer of ethylene；LDPE)，本文中產生聚合物(a1)或聚合物(a2)。術語LDPE具有聚合物領域中之熟知含義且描述HP中產生的聚乙烯之性質(亦即典型特徵，諸如不同分支架構)以區分LDPE與在烯烴聚合催化劑(亦稱為配位催化劑)存在下產生之PE。儘管術語LDPE為低密度聚乙烯之縮寫，但該術語應理解為不限制密度範圍，而涵蓋具有低、中等及較高密度之LDPE類HP聚乙烯。
聚合物(a3)可購得或可以聚合製程使用配位催化劑，典型地齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)或單一位點催化劑產生，如文獻中所良好記錄。方法、方法條件及催化劑之選擇在熟習此項技術者之技能內。
在下文中，「以本發明之聚合物組成物之量(100wt%)計」之量意謂存在於本發明之聚合物組成物中的組分之量總計100wt%。
聚合物(a)之量較佳為以組成物之總量(100wt%)計之50.0至99.99wt%、較佳60.0至99.85wt%、較佳70.0至99.80wt%、較佳75.0至99.70 wt%、較佳90.0至99.70wt%、較佳95.00至99.70wt%。
顏料(b)較佳選自無機顏料，較佳選自無機白色顏料。更佳地，顏料(b)為二氧化鈦TiO2。二氧化鈦TiO2較佳呈金紅石之形式。金紅石為主要基於二氧化鈦之礦物質，且具有如此項技術中熟知之四方單位晶胞結構。
顏料(b)之量較佳為以組成物之總量(100wt%)計0.10至小於2.00wt%、較佳0.15至1.99、較佳0.20至1.98wt%、較佳0.25至1.98wt%、適當地0.30至1.97wt%。
顏料(b)較佳為如藉由如Kronos International之供應商所提供之可購得之顏料產品。舉例而言，Kronos 2220僅為適合的市售二氧化鈦產物之實例。因此，顏料(b)之量(wt%)為如藉由供應商所提供之顏料產品之量。 市售二氧化鈦產品(顏料(b))可含有其他組分，如載體介質，例如載體聚合物。如上所述，顏料之任何此類其他組分計數為以聚合物組成物之量(100wt%)計之顏料(b)之量。亦即，例如顏料(b)之視情況存在之載體聚合物不計數為本發明之「聚合組分」，但計數為顏料(b)之量。
在一個具體實例中，本發明之組成物適當地包含一或多種與顏料(b)不同之添加劑。較佳地，該組成物包含以組成物之總量(100wt%)計
- 0.0001至10wt%之添加劑、較佳0.0001及5.0wt%，如0.0001及2.5wt%之與顏料(b)不同之添加劑
當然地，視情況存在且較佳的添加劑與聚合物(a)不同。
視情況存在之添加劑為例如適用於所需最終應用且在熟習此項技術者之技能內之習知添加劑，包括(但不限於)較佳至少一或多種抗氧化劑、一或多種UV光穩定劑及/或UV光吸收劑，且亦可包含一或多種金屬去活化劑、一或多種澄清劑、一或多種光亮劑、一或多種除酸劑以及一或多種助滑劑等。各添加劑可例如以習知量使用，存在於本發明之聚合物組成物中之添加劑 的總量較佳地如上文所定義。此類添加劑通常可購得且描述於例如Hans Zweifel之「Plastic Additives Handbook」,第5版,2001中。
因此，在一個較佳具體實例中，聚合物組成物包含、較佳由以下組成：
- 包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自
- (a1)帶有含一或多個矽烷基之單元的乙烯聚合物；或
- (a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；
- 顏料(b)，其中以聚合物組成物之量(100wt%)計，顏料(b)之量小於2.00wt%；及
- 視情況存在之添加劑，較佳0.0001至10wt%之添加劑、較佳0.0001及5.0wt%，如0.0001及2.5wt%之與顏料(b)不同之添加劑。
在本發明之一個較佳具體實例中，聚合物組成物以組成物之總量(100wt%)計包含、較佳由以下組成：
- 50.0至99.99wt%、較佳60.0至99.85wt%、較佳70.0至99.80wt%、較佳75.0至99.70wt%、較佳90.0至99.70wt%、較佳95.00至99.70wt%之包含、較佳由乙烯聚合物(a)組成之聚合組分，該乙烯聚合物選自
- (a1)帶有含一或多個矽烷基之單元的乙烯聚合物；或
- (a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；
- 小於2.00wt%、較佳0.10至小於2.00wt%、較佳0.15至1.99、較佳0.20至1.98wt%、較佳0.25至1.98wt%、適當0.30至1.97wt%之顏料(b)；及
- 0至10.0wt%、較佳0.0001至10wt%之添加劑、較佳0.0001及5.0wt%，如0.0001及2.5wt%之與顏料(b)不同之添加劑。
在一較佳具體實例中，聚合物組成物由作為一或多種僅有聚合組分之聚合物(a)組成。「一或多種聚合組分」在本文中排除視情況存在之添加劑之任何一或多種載體聚合物，例如視情況存在於組成物中之顏料(b)或一或多種添加劑之一或多種母料中所用之一或多種載體聚合物。此類視情況存在之一或多種載體聚合物計算為按聚合物組成物之量(100%)計對應的添加劑之量。
本發明之聚合物組成物並非添加劑或顏料之母料，該母料將添加至意為最終應用之主要聚合物組成物中。
必要時，可使聚合物組成物、較佳聚合物(a)交聯。
聚合物組成物、較佳聚合物(a)較佳不使用過氧化物交聯。較佳地，聚合物組成物無過氧化物。
必要時，視最終應用而定，層元件(LE)之聚合物組成物、較佳聚合物組成物、較佳聚合物(a)可在本發明之層壓方法之前或期間使用矽烷醇縮合催化劑(silanol condensation catalyst，SCC)經由含一或多個矽烷基之單元交聯，該矽烷醇縮合催化劑較佳選自錫、鋅、鐵、鉛或鈷之羧酸鹽或芳族有機磺酸之群。此類SCC例如可購得。
應瞭解，如上文所定義之SCC為習知供應以用於交聯目的之SCC。
可視情況存在於聚合物組成物中，較佳層元件(LE)之聚合物組成物中之矽烷醇縮合催化劑(SCC)更佳選自由諸如錫、鋅、鐵、鉛及鈷之金屬之羧酸鹽組成之群C；選自帶有可水解成布忍司特酸(Bronsted acid)之基團的鈦化合物(較佳如Borealis之WO 2011/160964中所述，作為參比包括於本 文中)，選自有機鹼；選自無機酸；及選自有機酸；適當選自諸如錫、鋅、鐵、鉛及鈷之金屬之羧酸鹽，選自帶有可水解成布忍司特酸之基團的鈦化合物或選自有機酸，較佳選自二月桂酸二丁錫(dibutyl tin dilaurate，DBTL)、二月桂酸二辛錫(dioctyl tin dilaurate，DOTL)、特定DOTL；或芳族有機磺酸，其適當地為包含如下結構要素之有機磺酸：
Ar(SO3H)x (II)
其中Ar為芳基，其可經取代或非經取代，且若經取代，則適當地經至少一個至多50個碳原子之烴基取代，且x為至少1；或包括其酸酐之式(II)之磺酸之前驅體，或具有一或多個可水解保護基(例如可藉由水解移除之乙醯基)之式(II)之磺酸。此類有機磺酸描述於例如EP736065中或者EP1309631及EP1309632中。
若存在，則視情況存在之交聯劑(SCC)之量較佳為0至0.1mol/kg，如0.00001至0.1mol/kg、較佳為0.0001至0.01，更佳為0.0002至0.005，更佳為0.0005至0.005mol/kg乙烯聚合物(a)。如上所述，較佳聚合物組成物中不存在交聯劑(SCC)。
在本發明之一較佳具體實例中，在聚合物組成物中不存在矽烷縮合催化劑(SCC)，其選自由錫有機催化劑或芳族有機磺酸組成之群C的SCC群。在另一較佳具體實例中，在聚合物組成物中不存在如上文所定義將過氧化物或矽烷縮合催化劑(SCC)。亦即，聚合物組成物較佳無過氧化物且無「群C之矽烷縮合催化劑(SCC)」。如已提及，在本發明之聚合物組成物之情況下，可避免如上文、下文或申請專利範圍中所提及使用習知SCC或過氧化物使聚合物組成物交聯，由此有助於實現其最終應用，例如本發明之層元件(LE)之良好品質。
本發明提供一種如前述請求項中任一項所述之聚合物組成物之 用途，其用於產生包含一或多個層之層元件(LE)，該一或多個層包含聚合物組成物。
本發明亦提供一種聚合物組成物之用途，其用於產生包含層元件(LE)之物品。
本發明之層元件(LE)及其最終應用
本發明亦提供一種包含一或多個層之層元件(LE)，其中至少一個層、較佳一個層包含、較佳由本發明之聚合物組成物組成，該聚合物組成物包含
- 包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自
- (a1)帶有含一或多個矽烷基之單元的乙烯聚合物；
- (a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；或
- (a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物，其與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同；及
- 顏料(b)，其中以聚合物組成物之量(100wt%)計，顏料(b)之量小於2.00wt%。
層元件(LE)選自
- 單層元件，其包含如上文、下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物，或
- 多層元件，其中至少一個層包含如上文、下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物。
較佳地，本發明之層元件(LE)之一或多個層由本發明之聚合物組成物組成。更佳地，層元件(LE)之一個層包含聚合物組成物、較佳由聚 合物組成物組成。
本發明亦提供一種包含層元件(LE)之物品，該層元件包含、較佳由本發明之聚合物組成物組成，該聚合物組成物包含
- 包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自
- (a1)帶有含一或多個矽烷基之單元的乙烯聚合物；
- (a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；或
- (a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物，其與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同；及
- 顏料(b)，其中以聚合物組成物之量(100wt%)計，顏料(b)之量小於2.00wt%。
層元件(LE)可為物品之一部分，例如任何形狀(如模製)之物品(如瓶子或容器)之一層；或亦即，物品由層元件(LE)組成，其為例如用於封裝或熱成形之單或多層薄膜；或物品為兩個或更多個層元件之多層總成，其中一個層元件為本發明之層元件(LE)。
應瞭解，本發明之總成之層元件中之一部分或各者典型地且較佳為該總成提供一種不同功能。
較佳層元件(LE)，較佳地物品之層元件(LE)，為包含、較佳由如上文、下文或申請專利範圍中所定義之聚合物組成物組成之單層元件。
物品較佳為包含兩個或更多個層元件之多層總成，其中至少一個層元件為層元件(LE)。光伏打(PV)模組為包含不同功能之層元件的此類多層總成之一個實施例，如此項技術中熟知且熟習此項技術者顯而易見。
因此，物品、較佳總成，較佳為包含光伏打元件及一或多個其 他層元件之光伏打(PV)模組，其中至少一個層元件為包含聚合物組成物、較佳由聚合物組成物組成之本發明之層元件(LE)，該聚合物組成物包含包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自- (a1)帶有含一或多個矽烷基之單元的乙烯聚合物；- (a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；或- (a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物，其與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同；及- 顏料(b)，其中以聚合物組成物之量(100wt%)計，顏料(b)之量小於2.00wt%。
較佳地，本發明之光伏打(PV)模組按既定次序包含保護性前部層元件、前部封裝層元件、光伏打元件、後部封裝層元件及保護性背部層元件，其中至少一個層元件為本發明之層元件(LE)。
應瞭解，在本文中，PV模組之保護性前部層元件及前部封裝層元件位於光伏打(PV)模組之光接收側上。
保護性背部層元件在本文中亦稱為背部薄片層元件。
「光伏打元件」意謂元件具有光伏打活性。光伏打元件可為例如一或多個光伏打電池之元件，其具有此項技術中熟知的含義。基於矽之材料(例如結晶矽)為用於一或多種光伏打電池中之材料的非限制性實施例。如熟習此項技術者熟知，結晶矽材料可隨結晶度及晶體尺寸而變化。或者，光伏打元件可為一個表面(上面有具有光伏打活性之另一層或沈積物)上之基板層，例如玻璃層，其中在其一側上列印具有光伏打活性之墨水材料，或一側沈積有具有光伏打活性之材料的基板層。舉例而言，在光伏打元件之熟知薄膜溶液 中，將例如具有光伏打活性之墨水列印於基板之一側上，該基板典型地為玻璃基板。
光伏打元件最佳為一或多個光伏打電池之元件。
本文中，「一或多個光伏打電池(photovoltaic cell(s))」意謂如上文所闡述之光伏打電池之一或多個層元件以及連接器。
PV模組可視情況按既定次序在背部薄片層元件之後包含保護蓋作為另一層元件，其可為例如金屬構架，諸如鋁構架(具有接線盒)。
所有該等術語具有此項技術中熟知之含義。
上文元件之除層元件(LE)之聚合物組成物外之材料在先前技術中熟知，且可藉由熟習此項技術者視所需PV模組而選擇。
如已熟知，本發明之光伏打模組之元件及層結構可視PV模組之所需類型而變化。光伏打模組可為剛性或可撓性的。剛性光伏打模組可例如含有剛性保護性前部層元件(諸如玻璃元件)、剛性或典型地可撓性的前部封裝層元件、光伏打層元件、剛性或典型地可撓性的後部封裝層元件、及可為剛性或可撓性的背部薄片層元件。在可撓性模組中，所有上述元件均為可撓性的，其中保護性前部層元件及背部層元件以及前部封裝層元件及後部封裝層元件典型地基於聚合層元件。
此外，以上PV模組之層元件中之任一者可為單層元件或多層元件。較佳地，PV模組之前部封裝層元件及背部封裝層元件中之至少一者、較佳兩者為一或多個封裝單層元件。
作為本發明物品之光伏打(PV)模組之最佳具體實例為光伏打(PV)模組，其按既定次序包含保護性前部層元件、前部封裝層元件、光伏打元件、後部封裝層元件及保護性背部層元件，其中至少後部封裝層元件為本發明之層元件(LE)，較佳其中前部封裝層元件與後部封裝元件為本發明之層元 件(LE)。
在此具體實例中，PV模組之其他層元件較佳與該層元件(LE)不同。亦即其他層元件由與作為至少後部封裝層元件之層元件(LE)之聚合物組成物、較佳與作為前部封裝元件及後部封裝元件之層元件(LE)之聚合物組成物相比不同的聚合物組成物組成。
此外，其他層元件，如保護性背部層元件亦可能包含層元件(LE)。較佳地，後部封裝元件為本發明之層元件(LE)，較佳地，前部封裝元件與後部封裝元件為包含，較佳由本發明之聚合物組成物組成的本發明之層元件(LE)。
更佳地，後部封裝元件較佳為層元件(LE)，較佳地，前部封裝元件與後部封裝元件為本發明之層元件(LE)，其較佳為包含、較佳由本發明之組成物組成之單層元件。
僅作為非限制性實例，前部封裝元件與後部封裝元件之厚度典型地為至多2mm、較佳至多1mm、典型地0.3至0.6mm。
僅作為非限制性實例，剛性保護性前部層元件(例如玻璃層)之厚度典型地為至多10mm、較佳至多8mm、較佳2至4mm。僅作為非限制性實例，可撓性保護性前部層元件(例如聚合(多)層元件)之厚度典型地為至多700，如90至700，適當地為100至500，諸如100至400μm。
僅作為非限制性實例，光伏打元件(例如一或多個單晶光伏打電池之元件)之厚度典型地在100至500微米之間。
在一些具體實例中，在總成、較佳本發明PV模組之不同層元件之間及/或在一或多個層元件(如層元件(LE))之多層元件之各層之間可存在黏著層，如在此項技術中所熟知。此類黏著層具有用於改良兩個元件之間的黏著力之功能，且具有層壓領域中之熟知含義。黏著層區別於PV模組之其他功 能性層元件，例如如上文、下文或申請專利範圍中所定義彼等層元件，如熟習此項技術者顯而易見。較佳地，在保護性前部層元件與前部封裝層元件之間不存在黏著層，及/或較佳地，在保護性背部層元件與後部封裝層元件之間無黏著層。較佳地，在作為後部封裝元件之層元件(LE)與PV模組之光伏打元件之間不存在黏著層。更佳地，在層元件(LE)之視情況存在之多層元件之各層之間不存在一或多個黏著層。在一個較佳具體實例中，層元件(LE)為單層元件。
PV模組之個別層元件可以光伏打領域或文獻中熟知之方式產生；或可以PV模組之層元件購得。層元件(LE)，較佳作為後部封裝層元件之層元件(LE)之PV層元件可如下所述產生。
亦應瞭解，層元件之一部分可呈整合形式，亦即該等PV元件中之兩者或更多者在經受下文所描述之本發明之層壓方法之前可例如藉由層壓整合於一起。
圖1為本發明之典型PV模組之示意圖，其包含保護性前部層元件(1)、前部封裝層元件(2)、光伏打元件(3)、後部封裝層元件(4)及保護性背部層元件(5)。在較佳具體實例中，後部封裝層元件(4)為本發明之層元件(LE)。
本發明進一步提供一種產生層元件(LE)之方法，其中層元件(LE)典型地使用習知擠壓機藉由擠壓產生，如文獻中所述。較佳地，作為層元件(LE)之單層或多層元件層元件，較佳單層元件，藉由鑄膜擠壓產生。
本發明進一步提供一種產生本發明之物品，較佳藉由層壓產生如上文、下文或申請專利範圍中所定義之總成之方法，其包含：其中該聚合層元件(LE)包含聚合物組成物，該聚合物組成物包含：- (a)聚合物； 且其中該方法包含以下步驟：(i)組合步驟，其以多層總成形式排列至少一個基板元件及至少一個聚合層元件(LE)；(ii)加熱步驟，其視情況在腔室中在抽真空條件下加熱多層總成；(iii)壓力累積步驟，其中多層總成上之壓力在單個或多個步驟中逐漸增加；(iv)壓力保持步驟，其中在加熱條件下在多層總成上保持壓力，以用於進行總成之層壓；及(v)回收步驟，其冷卻且移除獲得之多層層合物以用於隨後使用。
以下層壓方法之方法條件對於產生本發明之光伏打(PV)模組較佳，且可以任何次序組合。
產生本發明之PV模組之較佳方法為層壓方法，其中PV模組之不同功能性層元件、典型地為預製層元件進行層合以形成整合之最終PV模組。
本發明因此亦提供一種產生光伏打(PV)模組之較佳層壓方法，該光伏打(PV)模組按既定次序包含保護性前部層元件、前部封裝層元件、光伏打元件、後部封裝層元件及保護性背部層元件，其中至少後部封裝層元件為本發明之層元件(LE)，較佳前部封裝層元件與後部封裝元件為包含聚合物組成物、較佳由聚合物組成物組成之本發明之層元件(LE)，該聚合物組成物包含
- 包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自
- (a1)帶有含一或多個矽烷基之單元的乙烯聚合物；
- (a2)具有一或多個選自一或多個丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含一或多個矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；或
- (a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物，其與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同；及
- 顏料(b)，其中以聚合物組成物之量(100wt%)計，顏料(b)之量小於2.00wt%；
其中該方法包含以下步驟：(i)組合步驟，其按既定次序排列保護性前部層元件、前部封裝層元件、光伏打元件、後部封裝層元件及保護性背部層元件以形成光伏打模組總成；(ii)加熱步驟，其視情況在腔室中在抽真空條件下加熱光伏打模組總成；(iii)壓力累積步驟，其中多層總成上之壓力在單個或多個步驟中逐漸增加；(iv)壓力保持步驟，其中在加熱條件下在多層總成上保持壓力，以用於進行總成之層壓；及(v)回收步驟，其冷卻且移除獲得之多層層合物以用於隨後使用。
層壓方法在可為例如適用於多層層壓之任何習知層壓機的層壓機設備中實施。層壓機之選擇在熟習此項技術者之技能內。典型地，層壓機包含其中進行加熱、視情況且較佳，抽真空、加壓及回收(包括冷卻)步驟(ii)至(iv)之腔室。
在一較佳本發明之層壓方法中：壓力累積步驟(iii)較佳在至少一個聚合層元件(LE)達到溫度高於該聚合層元件(LE)之聚合物(a)、較佳聚合物(a1)或(a2)之熔融溫度3至10℃時開始。
壓力累積步驟(iii)較佳在至少一個聚合層元件(LE)達到至少85℃、適當地85至150、適當地85至148℃之溫度時開始。
按壓步驟(iii)中所用之壓力較佳為至多1000毫巴、較佳500至 900毫巴。上文之較佳定義意謂，在壓力保持步驟(iv)結束時，在回收步驟(v)之前，壓力可減小至0毫巴。
加熱步驟(ii)之持續時間較佳為0.5至7分鐘、較佳1至6分鐘、適當地1.5至5分鐘。加熱步驟(ii)可且典型地逐步實現。
壓力累積步驟(iii)之持續時間較佳為0.01至10分鐘、較佳0.01至5、較佳0.01至3分鐘。壓力累積步驟(iii)可在一個步驟中實現，或可在多個步驟中實現。
壓力保持步驟(iv)之持續時間較佳為0.5至20、較佳0.7至15分鐘。
較佳地，壓力累積步驟(iii)及壓力保持步驟(iv)之持續時間之總和較佳為0.5至20、較佳0.5至18、較佳0.5至15分鐘。
加熱步驟(ii)、壓力累積步驟(iii)及壓力保持步驟(iv)之持續時間之總和較佳小於25、較佳2至22、較佳5至22分鐘。
測定方法
除非說明書或實驗部分另外說明，否則如上下文或實驗部分中所規定，以下方法用於聚合物組成物、極性聚合物及/或其任何樣品製劑之特性測定。
熔體流動速率
熔體流動速率(MFR)根據ISO 1133測定且以g/10min為單位指示。MFR為聚合物之流動性，且因此可加工性之指示。熔體流動速率愈高，聚合物之黏度愈低。在190℃下測定聚乙烯之MFR。可在諸如2.16kg(MFR2)或5kg(MFR5)之不同負載下測定MFR。
密度
低密度聚乙烯(Low density polyethylene；LDPE)：根據ISO 1183-2量測聚合物之密度。根據ISO 1872-2表3Q(壓縮模製)製備樣品。
共聚單體含量：聚合物中存在之極性共聚單體之含量(wt%及mol%)及聚合物組成物(較佳聚合物)中存在之含一或多個矽烷基之單元(較佳共聚單體)的含量(wt%及mol%)：使用定量核磁共振(nuclear-magnetic resonance；NMR)光譜分析定量如在本文上文或下文中所給出之聚合物組成物或聚合物之共聚單體含量。
使用在400.15MHz下操作的Bruker Advance III 400 NMR光譜儀記錄溶液狀態之定量1H NMR譜。所有光譜均在100℃下使用氮氣(對於所有氣動裝置)使用標準寬帶倒轉5mm探頭記錄。將大致200mg材料溶解於1,2-四氯乙烷-d 2 (TCE-d 2 )中，使用二-第三丁基羥基甲苯(ditertiarybutylhydroxytoluene，BHT)(CAS 128-37-0)作為穩定劑。採用標準單脈衝激發，其利用30度脈衝，3 s鬆緩延遲且無樣品旋轉。使用2次虛擬掃描獲得每個光譜總計16個瞬態。每FID收集總計32k資料點，停留時間60μs，此對應於大致20ppm之光譜窗。FID接著零填充至64k資料點且使用0.3Hz線拓寬應用指數窗口功能。選擇此設定主要針對解析定量信號之能力，該等信號當存在於相同聚合物中時由丙烯酸甲酯及乙烯基三甲基矽氧烷共聚產生。
定量1H NMR光譜使用常規光譜分析自動程式處理、整合及測定定量特性。所有化學位移均以5.95ppm處之殘餘質子化溶劑信號為內部參考。當在多種共聚單體序列中存在併入丙烯酸乙烯酯(VA)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸丁酯(BA)及乙烯基三甲基矽氧烷(VTMS)產生的特徵信號時，對其進行觀測(Randell89)。關於所有其他單體計算聚合物中存在的所有共聚單體含量。
使用4.84ppm處指派給*VA位置之信號整體，對每個共聚單體報導之核數目進行解釋，且校正BHT之OH質子重疊(若存在)，定量丙烯酸乙烯酯(VA)併入：VA=(I*VA-(IArBHT)/2)/1
使用3.65ppm處指派給1MA位置之信號整體，對每個共聚單體報導之核數目進行解釋，定量丙烯酸甲酯(MA)併入：MA=I1MA/3
使用4.08ppm處指派給4BA位置之信號整體，對每個共聚單體報導之核數目進行解釋，定量丙烯酸丁酯(BA)併入：BA=L4BA/2
使用3.56ppm處指派給1VTMS位置之信號整體，對每個共聚單體報導之核數目進行解釋，定量乙烯基三甲基矽氧烷併入：VTMS=I1VTMS/9
觀測到額外使用BHT作為穩定劑產生之特徵信號。使用6.93ppm處指派給ArBHT位置之信號整體，對每個分子報導之核數目進行解釋，定量BHT含量：BHT=IArBHT/2
使用0.00-3.00ppm之間的整體脂族(整體)信號的積分，定量乙烯共聚單體含量。此積分可包括獨立乙酸乙烯酯併入之1VA(3)及αVA(2)位置、獨立丙烯酸甲酯併入之苧MA及αMA位置、獨立丙烯酸丁酯併入之1BA(3)、2BA(2)、3BA(2)、苧BA(1)及αBA(2)位置、獨立乙烯基矽烷併入之苧VTMS及αVTMS位置，及BHT之脂族位置以及聚乙烯序列之位置。基於主體積分及所觀測之共聚單體序列及BHT之補償來計算總乙烯共聚單體含量： E=(1/4)*[I整體-5*VA-3*MA-10*BA-3*VTMS-21*BHT]
應注意，信號中之α信號之一半表示乙烯且不表示共聚單體，且由於不可能補償兩個不具有相關分支位置之飽和鏈末端(S)而引入不顯著誤差。如下計算聚合物中既定單體之總莫耳分數(M)：fM=M/(E+VA+MA+BA+VTMS)
以標準方式自莫耳分數計算以莫耳百分比為單位的既定單體之總共聚單體併入(M)：M[mol%]=100 * fM
以標準方式自莫耳分數及單體之分子量(MW)計算以重量百分比為單位的既定單體之總共聚單體併入(M)：M[wt%]=100 * (fM * MW)/((fVA * 86.09)+(fMA * 86.09)+(fBA * 128.17)+(fVTMS * 148.23)+((1-fVA-fMA-fBA-fVTMS) * 28.05))
randall89：J.Randall,Macromol.Sci.,Rev.Macromol.Chem.Phys.1989,C29,201。若觀測到來自其他特定化學物種之特徵信號，則可以與用於特定地描述化學物種類似之方式擴展定量及/或補償之邏輯。亦即，鑑別特徵信號、藉由整合一或多個特定信號定量、按比例調整所報導核數目以及主體積分補償以及相關計算。儘管此方法特定針對所討論之特定化學物種，但方法係基於聚合物之定量NMR光譜分析之基本原理且因此可由熟習此項技術者視需要實施。
黏著力測試：對層壓帶材進行黏著力測試，在拉伸測試設備中剝離封裝劑膜及背部薄片，同時量測此舉所需之力。
首先層壓由玻璃、2個封裝劑膜及背部薄片組成之層壓物。在玻璃與第一封裝劑之間在一端插入小特富龍(Teflon)薄片，由此產生不黏著於 玻璃之小部分封裝劑及背部薄片。此部分將用作拉伸測試裝置之錨定點。
接著將層壓物沿層壓物切割以形成15mm寬帶材，切割穿過背部薄片及封裝劑膜一直降至玻璃表面。將層壓物安裝於拉伸測試設備中且將拉伸測試裝置之夾具連接於帶材末端。
相對於層壓物之拉動角為90°且拉動速度為14mm/min。
拉力量測為自帶材25mm開始剝離50mm期間之平均值。
50mm上之平均力除以帶材之寬度(15mm)且呈現為黏著強度(N/cm)。
流變性：動態剪切量測(掃頻量測)
如上下文中上文或下文所給出，遵照ISO標準6721-1及6721-10，藉由動態剪切量測特性化聚合物組成物或聚合物之熔融。在裝備有25mm平行板幾何結構之Anton Paar MCR501應力控制旋轉流變儀上進行量測。在壓迫模製板上，使用氮氣氛圍且將應力設定於線性黏彈性方案內來進行量測。在190℃下，施加0.01至600rad/s之頻率範圍且設定1.3mm間隙，進行振盪剪切測試。
在動態剪切實驗中，在正弦變化剪切應變或剪應力(分別為應變及應力控制模式)下使探針發生均勻形變。在控制應變實驗時，探針經受可藉由以下表示之正弦應變：γ(t)=γ0 sin(ωt) (1)
若施加之應變在線性黏彈性方案內，則可藉由以下給出所得正弦應力反應：σ(t)=σ o sin(ωt+δ) (2)
其中
σ o 及γ o 分別為應力及應變振幅
ω為角頻率
δ為相移(施加之應變與應力反應之間的角度損失)
t為時間
動態測試結果典型地藉助於若干不同流變功能表示，亦即剪應力儲能模量G'，剪應力損耗模量G"，複合剪切模量G*，複合剪切黏度η*，動態剪切黏度η'，複合剪切黏度之異相位分量η"及損耗角正切tan δ，其可如下表示：
Figure 107120485-A0305-02-0035-2
G*=G'+iG"[Pa] (5)
η*=η'-iη"[Pa.s] (6)
Figure 107120485-A0305-02-0035-3
除上文所提及之流變函數之外，亦可測定其他流變參數，諸如所謂彈性指數EI(x)。彈性指數EI(x)為針對x kPa之損耗模量G"的值測定的儲能模量G'之值，且可藉由等式(9)描述。
EI(x)=針對(G"=xkPa)之G'[Pa] (9)
舉例而言，EI(5kPa)藉由針對G"等於5kPa之值測定的儲能模量G'之值測定。
剪切稀化指數(SHI0.05/300)定義為在頻率0.05rad/s及300rad/s下量測的兩種黏度之比率μ0.05/μ300。
參考文獻：
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熔融溫度、結晶溫度(T cr )及結晶度
根據ASTM D3418量測所用聚合物之熔融溫度Tm。用Mettler TA820差示掃描熱量測定(DSC)在3+至0.5mg樣品上量測Tm及Tcr。在-10至200℃之間在10℃/min冷卻及加熱掃描期間獲得結晶與熔融曲線。熔融及結晶溫度視為吸熱及放熱峰。與相同聚合物類型之完全結晶聚合物之熔解熱相比較計算結晶度，例如對於聚乙烯為290J/g。
光學量測：反射率及透射率
使用配備有單色器及150mm積分球之Bentham PVE300直接量測樣品樣本之層元件(厚度0.45mm之單層膜)之透射率及反射率。所研究之層元件置放於積分球前以進行透射率量測，或置放於該球之後以用於反射率量測，且在300與1100nm之光波長之間在5nm時間間隔下進行量測。300與400nm之間的太陽加權透射光波長及400與1100nm之間的反射光波長藉由根據式1計算而獲得，其中τw係指加權透射率或反射率；τ，量測之樣本之透射率或反射率；λ，光波長；且E pλ ，參比光譜光子輻射度(如IEC 60904-3中所給出)。在本文中，量測反射率且樣品樣本之值在以下實驗部分中給出。
Figure 107120485-A0305-02-0036-5
實驗部分
製備本發明之聚合物實施例(具有丙烯酸甲酯共聚單體及具有乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體之乙烯共聚物)
本發明之層元件(LE)IE1及無顏料(b)之參比層元件CE1之聚合物(a)之聚合：本發明之聚合物(a)在市售高壓管狀反應器中在壓力2500至3000巴及最大溫度250至300℃下使用習知過氧化物引發劑來產生。乙烯單體、丙烯酸甲酯(MA)極性共聚單體及乙烯基三甲氧基矽烷(VTMS)共聚單體(含一或多個矽烷基團之共聚單體(b))以習知方式添加至反應器系統中。如熟習此項技術者所熟知，使用CTA調節MFR。在具有本發明之最終聚合物(a)所要的特性平衡之資訊之後，熟習此項技術者可控制方法以獲得本發明之聚合物(a)。
表1中給定乙烯基三甲氧基矽烷單元、VTMS(=含一或多個矽烷基團之單元)之量、MA及MFR2之量。
如自反應器或自如下文所指示之層樣品獲得之聚合物(a)量測下表中之特性。
Figure 107120485-A0305-02-0037-6
在以上表1及下文中，MA表示存在於聚合物中之丙烯酸甲酯共聚單體之含量，且分別地，VTMS含量表示存在於聚合物中之乙烯基三甲氧基矽烷共聚單體之含量。以下測試中使用聚合物(a)。
顏料(b)：Kronos 2220產品用作顏料(b)，其為二氧化鈦，TiO2，呈金紅石形式之產品。亦即，Kronos 2220為由氯化物法，CAS編號13463-67-7產生之金紅石顏料，TiO2含量(DIN EN ISO 591)為92.5%或更多，藉由Kronos International提供。
由參比聚合物組成物CE1(無顏料(b))及本發明之聚合物組成物IE1至IE5(相同基質聚合物但無不同量之顏料(b))組成之層元件(LE)(單層膜)樣品之製備.
Figure 107120485-A0305-02-0038-13
本發明及比較組成物如下產生：在CE1之情況下，在鑄膜擠壓線中藉由將無顏料(b)之聚合物(a)添加至擠壓機中，且在IE1之情況下，藉由組合聚合物(a)與如上文給出之量的顏料(b)，且接著產生該等組成物之層元件(單層膜)樣品。下文描述設備及擠壓及層元件產生條件。
設備：„Plastikmaschinenbau PM30”線
所用設備設定及製備條件：
‧模間隙：0.5mm
‧螺桿速度：98rpm(51-53kg/h)
‧線速度：2.9m/min
‧篩網：400/900/2500/900/400
‧冷卻輥溫度：10℃至15℃
‧溫度分佈概況：
Figure 107120485-A0305-02-0038-9
‧樣品之膜厚度：450μm
‧膜寬度：550mm
‧樣品之熔融溫度：140℃
‧樣品之熔融壓力：50至53巴輸送量
‧樣品之輸送量：51至53kg/h
以原樣量測膜樣品之透射率。量測方法描述於上文「測定方法」下。
Figure 107120485-A0305-02-0039-10
層壓
光伏打模組如下製備：藉由在真空層壓機(ICOLAM 25/15，藉由Meier Vakuumtechnik有限公司提供)中使用以下層壓條件層壓保護性前部層元件(玻璃層)/前部封裝層元件(透明，僅由聚合物(a)組成，製備為CE1)/光伏打元件(焊接之Si電池/後部封裝層元件(測試層元件，亦即CE1(透明聚合物(a)，無顏料(b))或IE1(白色，有上文給出之量的顏料(b))/保護性背部層元件(玻璃層)，所有5個層元件；釘銷時間：2min，抽真空時間：5min，按壓時間：3min，在145℃之溫度及800毫巴之壓力下之保持時間：7min。玻璃層元件，亦即尺寸1670×983mm且厚度2mm之來自FISolar之TVG Z-704-194用作保護性前部層元件及保護性背部層元件。作為PV電池元件之太陽電池藉由10個以1.5mm之電池之間的距離串聯之電池自動成串。在將如上文所定義之前部封裝層元件置放於前部保護性玻璃元件上之後，接著將太陽電池以6列各10個電池置放於前部封裝元件上，各列之間的距離為±2.5mm，太陽模組中具有總計60個電池作為標準模組。接著將太陽電池之末端焊接於一起以充分積體連接，如PV模組生產者所熟知，每一層壓模組使用焊接且串聯連接之總數60個Si電池(6×10個電池)。接著將如上文所定義之後部封裝元件 置於太陽電池元件之另一側，且保護性背部層元件(玻璃層)組合於後部封裝元件之另一側面上。在上述層壓之後，模組配備接線盒以有助於電流-電壓量測。將獲得之層壓物樣品用於如下所述之功率輸出量測中。
功率輸出量測
使用Berger Lichttechnik太陽模擬器在急驟脈衝2ms且光強度1000W/m2下獲得電流-電壓特徵。
將模組豎直安裝於距燈約3.5m置放之結構上。燈與模組之間的區域以及模組後之區域覆蓋有黑色壁及簾幕以避免反射。使用接近模組置放之參比單元量測模組佈置中之輻射度，且使用量測區域中置放之溫度計量測溫度。使用此等參數(輻射度及溫度)針對STC條件(25℃及1000W/m2)校正所得IV曲線，如IEC60904標準所需。
表4展示與參比PV模組樣品相比，本發明之PV測試模組樣品之短路電流之顯著增加。咸信增加歸因於自如上文所論述之白色後部封裝層元件之光子反射。結果為3個參比PV模組及各本發明之PV模組之3個模組的平均值。
Figure 107120485-A0305-02-0040-11
儲存穩定性
本發明之聚合物組成物在30℃下之極良好儲存穩定性示於表5中：
Figure 107120485-A0305-02-0040-12
1:保護性前部層元件
2:前部封裝層元件
3:光伏打元件
4:後部封裝層元件
5:保護性背部層元件

Claims (9)

  1. 一種光伏打(PV)模組，其包含其按既定次序包含保護性前部層元件、前部封裝層元件、光伏打元件、後部封裝層元件及保護性背部層元件，其中至少該後部封裝層元件為層元件(LE)，或者該前部封裝層元件及該後部封裝層元件皆為層元件(LE)，其中該層元件(LE)為具有一或多個層之層元件，其中一或多個層包含聚合物組成物，該聚合物組成物包含-包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自(a1)帶有含矽烷基之共聚單體的乙烯聚合物；(a2)具有一或多個選自丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含矽烷基之單元且該共聚物(a2)與該乙烯聚合物(a1)不同；或(a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物，其與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同，其中乙烯聚合物(a)之量為以該組成物之總量(100wt%)計之50.0至99.85wt%；及顏料(b)，其中以該聚合物組成物之量(100wt%)計，該顏料(b)之量為0.10至小於2.00wt%，其中在聚合物組成物中不存在矽烷縮合催化劑(SCC)。
  2. 如請求項1所述之光伏打(PV)模組，其中該顏料(b)選自無機顏料。
  3. 如請求項1所述之光伏打(PV)模組，其中該乙烯聚合物(a)為帶有含矽烷基之共聚單體的(a1)乙烯聚合物。
  4. 如請求項1所述之光伏打(PV)模組，其中該乙烯聚合物(a)為(a2)具有一或多個選自丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6) 烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該乙烯聚合物(a2)帶有含矽烷基之單元。
  5. 如請求項1所述之光伏打(PV)模組，其中該乙烯共聚物(a2)中之該極性共聚單體之量為0.5至30.0mol%，且該極性共聚單體選自丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體。
  6. 如請求項1所述之光伏打(PV)模組，其中乙烯聚合物(a1)或乙烯共聚物(a2)之該含矽烷基之單元或該含矽烷基之共聚單體，為由式(I)表示之可水解不飽和矽烷化合物：R1SiR2qY3-q (I)其中R1為烯系不飽和烴基、烴氧基或(甲基)丙烯醯氧基烴基，各R2獨立地為脂族飽和烴基，Y可相同或不同，為可水解有機基團，且q為0、1或2；且乙烯聚合物(a1)或乙烯共聚物(a2)之該含矽烷基之單元或該含矽烷基之共聚單體的量為0.01至2.0mol%。
  7. 如請求項1所述之光伏打(PV)模組，其中乙烯共聚物(a)以任何次序具有以下中之一或兩者：小於20g/10min之熔體流動速率MFR2(根據ISO 1133，在190℃下及在2.16kg之負載下)；或小於100℃之熔融溫度Tm，當根據ASTM D3418來測量時。
  8. 如請求項1所述之光伏打(PV)模組，其中該保護性前部層元件及該保護性背部層元件為剛性層元件。
  9. 一種產生如請求項1至8中任一項所述之光伏打(PV)模組之方法，其按既定次序包含保護性前部層元件、前部封裝層元件、光伏打元件、後 部封裝層元件及保護性背部層元件，其中至少該後部封裝層元件為層元件(LE)，其包含聚合物組成物，該聚合物組成物包含包含乙烯聚合物(a)之聚合組分，該乙烯聚合物選自(a1)帶有含矽烷基之單元的乙烯聚合物；(a2)具有一或多個選自丙烯酸(C1-C6)烷基酯或(C1-C6)烷基丙烯酸(C1-C6)烷基酯共聚單體之極性共聚單體之乙烯共聚物，該共聚物(a2)帶有含矽烷基之單元且該共聚物(a2)與乙烯聚合物(a1)不同；或(a3)具有一或多個(C1-C10)α-烯烴共聚單體之乙烯共聚物，其與乙烯聚合物(a1)及乙烯聚合物(a2)不同，其中乙烯聚合物(a)之量為以該組成物之總量(100wt%)計之50.0至99.85wt%；及顏料(b)，其中以該聚合物組成物之量(100wt%)計，該顏料(b)之量從0.10wt%至小於2.00wt%，其中在聚合物組成物中不存在矽烷縮合催化劑(SCC)；其中該方法包含以下步驟：(i)組合步驟，其按既定次序排列該保護性前部層元件、該前部封裝層元件、該光伏打元件、該後部封裝層元件及該保護性背部層元件以形成光伏打模組總成；(ii)加熱步驟，其視情況在腔室中在抽真空條件下加熱該光伏打模組總成；(iii)壓力累積步驟，其中該多層總成上之壓力在單個或多個步驟中逐漸增加；(iv)壓力保持步驟，其中在加熱條件下在該多層總成上保持壓力，以用於進行該總成之層壓；及 (v)回收步驟，其冷卻且移除該獲得之光伏打模組以用於隨後使用。
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