[发明专利]一种用于退火处理光伏封装聚合物薄膜的方法

说明书

技术领域

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种退火处理光伏聚合物封装薄膜的方法，所述薄膜包含大体上沿机器方向取向的聚合物分子。

背景技术

通过常规的聚合物挤出技术，聚合物在高输出速度（>5-7米/分钟）下被转换成薄规格（guage）（例如500微米或更小）的薄膜，这种聚合物具有沿机器方向的高水平的取向（orientation），所述机器方向是将薄膜挤出机器的方向。这种高水平的取向的一个结果是当所述薄膜被加热到其熔化温度以上时会高度皱缩。特别对于光伏聚合物封装薄膜，当用这种薄膜将太阳能电池阵列封装在光伏模块内时，这种皱缩就是问题。皱缩会引起易碎的太阳能电池损坏和/或导致在边缘或在模块内缺少材料。在层压步骤中，例如通过真空层压过程实现封装，而在真空层压过程中，薄膜被加热至融化并且也可以被进一步加热至容许聚合物母体固化或交联，已发现，层压步骤之前的分离的退火步骤能使薄膜松弛并且因此能在层压点极大地减少皱缩。市场上有STR生产的商标为PHOTOCAP 的被退火处理的光伏聚合物封装薄膜，这种光伏聚合物封装薄膜具有减少的皱缩。但是涉及获得这种薄膜的处理方法的信息还没有被公开。但是，所销售的由STR制造的这种薄膜被附在硅化纸上，并且如果硅化纸被移除，在薄膜上能看见硅化纸的微小痕迹。由于硅化纸的存在，从硅化纸转移至薄膜的硅会被观察到，这是不期望的。另外，硅化纸的存在会引起材料的额外成本和额外处理过程，即当将薄膜施加到光伏模块上时必须移除硅化纸。

虽然在传统的挤出中通过智能处理，例如通过慢速挤出、慢冷却所挤出的薄膜以及在挤出后有限地延伸熔化的幕状物（curtain），能有限地减少聚合物分子的取向和压力，但是这种解决方案由于降低生产过程而导致成本相当大。在挤出之后没有合适的手段退火处理薄膜，对于约500微米薄规格和1000mm宽的高乙酸乙烯酯EVA（ethylene-vinyl acetate，乙烯-乙酸乙烯酯）共聚物类型的薄膜，挤出速度会被限制到100至250kg。这类薄膜最终的应力和皱缩较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于退火处理光伏聚合物封装薄膜的方法，在该方法中，所述薄膜的皱缩被减少。

为了实现上述目的，使用加热装置将被支撑在支撑装置的支撑表面上的薄膜加热至弛豫温度以增加聚合物分子的各向同性，从而使得薄膜被至少部分地退火，支撑装置包括位于薄膜和支撑表面之间的流体。

发明人发现，通过将薄膜加热至弛豫温度能对薄膜退火处理。薄膜和支撑表面之间所含的流体防止薄膜（通常为例如500微米或更小的薄规格薄膜）粘结到支撑装置的残留物。

发明人另外还发现，聚合物分子的各向同性通过相对于机器方向取向的聚合物分子在弛豫温度下或高于弛豫温度下例如能被增加，从而使得能获得相对于机器方向更加均匀分布的取向角，和/或通过设定随机卷绕的构造增加聚合物分子的各向同性。

在本发明优选的实施方式中，支撑表面具有用于支撑薄膜的粗糙表面。具有高点和下凹点的粗糙表面的表面形貌使得其能给被加热的粘性聚合物薄膜提供改进的支撑。不想受任何理论的限制，发明人认为，高点和下凹点的结合防止薄膜在弛豫期间粘结、流动或极大地延长，高点用于在离散点固定薄膜，在下凹点流体支撑薄膜。另一优点是，应力弛豫被均匀地分布在聚合物薄膜上。随机分布的高点和下凹点也被认为有助于进一步增加薄膜内聚合物分子的各向同性。

在本发明优选的实施方式中，粗糙表面的粗糙度Rz为50至120微米之间，优选地为90微米，和/或粗糙度Ra为5至50微米。发明人发现，对于具有这种特定微形貌的表面，具有粗糙表面的支撑表面（即，高点和下凹点的效果之间的平衡）的优点是特别显著的。 

在本发明更优选的实施方式中，粗糙表面由金属制成，例如钢、不锈钢、陶瓷、铜、铝等。金属表面通常耐用并且在涉及聚合物薄膜弛豫的温度范围内不会与聚合物反应。另外，存在多种给表面（特别是金属表面）施加特定粗糙度的表面粗化技术。

在本发明优选的实施方式中，所述支撑装置包括至少一个辊，辊具有作为外圆柱表面的粗糙表面。具有作为外圆柱表面的粗糙表面的辊不仅提供了用于支撑薄膜的表面，还提供了通过绕纵轴旋转辊将难以处理的、被加热的、粘性的软薄膜从一个处理工位传输到另一工位的可能性，该传输过程作为自动和连续生产过程的一部分。

在本发明优选的实施方式中，薄膜包括官能分子并且弛豫温度低于官能分子的热解温度。官能分子例如是固化过程所必须的固化分子（例如有机过氧化物）或用于增加薄膜与光伏模块内玻璃表面粘附的引物分子（例如硅烷）。