[发明专利]稳定硅氧烷材料的方法、稳定的硅氧烷材料和掺入该材料的器件

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2007年7月25日提交的美国专利申请序列号 11/782,681的优先权，其内容通过引用全部被包括在此。

政府利益的声明

本发明是在政府的资助下，按照美国空军条约FA 9453-06-C-0339号完成的。政府对本发明具有一些权利。

技术领域

本发明一般涉及材料。更具体地说，本发明涉及含有硅氧烷的 材料，该材料被稳定以对抗光诱导的生色团形成，以及涉及在含硅氧 烷材料中光诱导的颜色生成的逆转方法。

背景技术

含硅氧烷聚合物通过有机硅单体的聚合制备。这些材料被广义 地定义为聚硅氧烷，也被称为硅氧烷类。含硅氧烷的聚合物是化学惰 性的、挠性的、电绝缘的并且具有优良的机械强度。而且，这些材料 可以被制成光学透明的。因此，硅氧烷材料在大量的应用中通常被用 作保护或钝化涂层。具体地说，硅氧烷涂层被有利地用作光伏器件和 其它的光学器件及光电器件的保护涂层。于2004年7月2日提交的已 公布美国专利申请2006/0207646——标题为“Encapsulation of Solar Cells(太阳能电池的封装)”公开了使用硅氧烷涂层保护光伏器件。该专 利申请的公开内容通过引用被包括在此。在该公开的上下文中，硅氧 烷材料被理解为包括含有硅氧烷的所有材料。例如，硅氧烷材料包括 硅氧烷聚合物，以及硅氧烷和其它材料的共聚物，以及含硅氧烷的材 料的掺合物。因此，所有的这样的材料被理解为包括含有硅氧烷的材 料或硅氧烷材料，所述术语可以互换使用。

硅氧烷涂层的轻质、挠性和耐久性使得它们成为用在意欲用于 平流层和外层空间应用的轻质、挠性光伏器件上的优良候选物。这样 的教导在2007年1月22日提交的题为“Solar Cells for Stratospheric and Outer Space Use(用于平流层和外层空间的太阳能电池)”的美国专利申 请序列号11/656,151中发现，其公开内容通过引用被包括在此。

尽管硅氧烷涂层具有许多性质，这些性质使得它们理想地适合 于平流层和外层空间的使用，但是已经发现，当这样的涂层在不存在 氧气的情况下暴露于紫外线辐射时，它们倾向于形成吸收电磁光谱的 可见光部分的发色物质。如本领域一般所理解的，所述可见电磁光谱 范围介于大约400到700nm之间；尽管一些人具有更大的视觉敏感性， 并能察觉到范围介于380到780nm之间的光。在任何情况下，硅氧烷 保护涂层的这类变暗对于并入该硅氧烷保护涂层的光伏器件的操作是 非常有害的，因为这样的变暗削弱了可用于产生光电流的光的量。

应当理解，紫外线诱导的硅氧烷涂层变暗是高平流层和外层空 间应用中的严重问题，因为它们暴露于高水平的紫外线辐射。因此， 需要方法和/或材料，其能够最小化或阻止或逆转硅氧烷涂层中这种光 诱导的变暗。如在下文将要详细解释的，本发明提供了这样的材料和 方法，其阻止、最小化和逆转由紫外线诱导的生色团形成所引起的硅 氧烷材料变暗。

发明内容

公开了最小化或逆转含硅氧烷材料中的光吸收种类形成的方 法，该光吸收种类的形成是由于暴露于紫外线辐射引起的。所述方法 包括将所述材料暴露于含有活性种的气氛中，所述活性种如活性氧、 臭氧、其它的含氧种类，如硝酸盐或氧化亚氮，以及氢、原子氢、质 子和类似物。材料在暴露于紫外线辐射之前暴露于活性种将阻止或最 小化可见光吸收种类的形成。在已经由于紫外线辐射而变暗的材料中， 暴露于活性种将逆转该变暗作用。

暴露于活性种可以通过将涂层暴露于含氧气氛如空气、氧气或 氧气和其它气体的掺合物，同时用具有250-350nm波长范围的紫外线 辐射照射材料来实现。在其它情况中，所述活性种可以包括臭氧或电 离化氧。所述活性种也可以包括含氧种类如氧化亚氮或硝酸盐、卤素、 原子氢、质子或其它这样的种类，并且其可以远离硅氧烷材料产生， 然后使其与硅氧烷材料接触。

在具体的情况中，硅氧烷材料在处理之前，具有250-270nm范 围的吸收峰，并且将材料暴露于活性种的步骤包括将所述材料暴露足 以将该吸收峰的强度减少至少50％的一段时间。

也公开了硅氧烷涂层，其被稳定以对抗紫外线诱导的变暗，并 且其是根据前述进行制备的，以及公开了掺入那些涂层的光伏器件。

附图说明