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    本發明提供一種含氟聚合物之多層組合物與其製法、與太陽能模組。含氟聚合物之多層組合物，包括：一含氟聚合物層與一非含氟聚合物層；以及一助黏層，形成於該含氟聚合物層與該非含氟聚合物層之間，其中該助黏層包括芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)。
    公开号:TW201313475A
    申请号:TW100133576
    申请日:2011-09-19
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Tien-Shou Shieh；Chia-Chi Huang
    申请人:Ind Tech Res Inst；
    IPC主号:H01L31-00
    专利说明:
    含氟聚合物之多層組合物與其製法、與太陽能模組
    本發明係有關於一種多層組合物，且特別是有關於一種含氟聚合物之多層組合物。
    近年來由於受到全球氣候變遷、環境污染問題以及資源日趨短缺的影響，在環保意識高漲與能源危機的警訊下刺激了太陽光電產業的蓬勃發展。
    太陽能電池模組包括前板、太陽能電池、封裝材料與背板。背板通常由多層材料所組成，例如以聚對苯二甲二乙酯(polyethylene terephthalate,PET)為基材，之後塗佈上含氟聚合物層。之後，再將含氟聚合物層與封裝材料(例如乙烯醋酸乙烯共聚合物(ethylene vinyl acetate copolymer,EVA))黏合，然而，含氟聚合物與EVA材料之間的黏著力很差。
    US 6074719提供一種含氟聚合物之多層組合物，其將分子量低於1,000的脂肪族二元胺或多元胺塗佈於一基材上，再將此基材與含氟聚合物層進行高溫壓合，以形成多層組合物。
    然而，以脂肪族二元胺或多元胺作為助黏劑時進行高溫壓合時，會造成含氟聚合物層產生黃變現象(yellowing phenomenon)，進而使得含氟聚合物層容易剝離(peel off)。
    因此，業界亟需提出一種含氟聚合物之多層組合物，此組合物能避免黃變與剝離的現象。
    本發明提供一種含氟聚合物之多層組合物，包括：一含氟聚合物層與一非含氟聚合物層；以及一助黏層，形成於該含氟聚合物層與該非含氟聚合物層之間，且該助黏層包括芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)。
    本發明另提供一種含氟聚合物之多層組合物之製法，包括以下步驟：(a)提供一含氟聚合物層與一非含氟聚合物層；(b)形成一助黏層於該含氟聚合物層或該含氟聚合物層之上，其中該助黏層包括芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)；以及(c)高溫壓合(hot pressing)上述各層，以使該助黏層形成於該含氟聚合物層與該非含氟聚合物層之間。
    本發明亦提供一種太陽能電池模組，包括：一背板與一前板，其中該背板包括含氟聚合物層；一太陽能電池，形成於該前板與該背板之間；一密封材料，其中該密封材料包括一第一密封材料與一第二密封材料，該第一密封材料形成於該背板與該太陽能電池之間，該第二密封材料形成於該前板與該太陽能電池之間；以及一助黏層，形成於該背板之含氟聚合物層與該第一密封材料之間，其中該助黏層包括芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)。
    為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
    本發明提供一種含氟聚合物之多層組合物，請參見第1圖，此多層組合物層100包括含氟聚合物層102厚度約20~100μm；非含氟聚合物層106厚度約100~800μm；以及助黏層104厚度約0.1~10μm或1~5μm形成於含氟聚合物層102與非含氟聚合物層106之間，其中助黏層(adhesion promoter layer) 104包括熔點高於室溫(大約20-25℃)之芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)。在一實施例中，芳香族二元胺或多元胺之分子量範圍約100~400克/莫耳或是100~300克/莫耳。
    須注意的是，習知使用脂肪族二元胺或多元胺作為助黏層時，由於高溫會使得脂肪族二元胺或多元胺容易斷鍵，而造成含氟聚合物層產生黃變現象。而本發明所使用之助黏層104之材料結構上具有芳香族，相較於習知脂肪族結構，本發明的芳香族二元胺或多元胺的結構分子間的作用力較強，使結構上較為穩定，較不易斷鍵，進而可避免黃變現象。
    上述之含氟聚合物層102包括聚三氟氯乙烯(poly(chlorotrifluoroethylene))、聚四氟乙烯(poly(tetrafluoroethene))、四氟乙烯與六氟丙烯之共聚合物(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer)、聚二氟乙烯(poly(vinylidene fluoride)、或氟矽氧烷高分子(fluorosilane polymer)。
    上述之非含氟聚合物層106包括乙烯醋酸乙烯共聚合物(ethylene vinyl acetate copolymer,EVA)、聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺(Polyimide)、聚氨酯(polyurethane)、或聚烯烴(polyolefine)，其中聚烯烴(polyolefine)具有羧基(carboxyl group)、酸酐(anhydride group)或醯亞胺(imide group)官能基。
    上述之芳香族二元胺或芳香族多元胺包括間二苯胺(m-phenylenediamine)、4,4'-二氨基二苯碸(4,4'-diaminodiphenyl sulfone)、氨基苯磺酰胺(4-Aminobenzenesulfonamide)、4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-diaminodiphenyl ether)、1,3-雙(4'-氨基苯氧基)苯(4,4'-(1,3-Phenylenedioxy) dianiline)、4,4'-二氨基二苯甲烷(4,4'-Diaminodiphenyl methane)或上述之衍生物。
    本發明另提供一種含氟聚合物之多層組合物之製法，請參見第1圖，包括以下步驟(a)~(c)，首先進行步驟(a)，提供含氟聚合物層102與非含氟聚合物層106，上述兩層之材料同前所述，為簡化說明，在此不再贅述。
    接著，進行步驟(b)，形成助黏層104於含氟聚合物層或含氟聚合物層之上，其中助黏層104包括芳香族二元胺或芳香族多元胺。形成助黏層104於含氟聚合物層或含氟聚合物層之上的方法包括：塗佈法(coating)、噴塗法(spraying)或含浸法(dipping)。
    之後，進行步驟(c)，高溫壓合(hot pressing)上述各層，以使助黏層104形成於含氟聚合物層102與非含氟聚合物層106之間。
    上述製法獲得之多層組合物經過高溫壓合後，以肉眼判定皆無黃變現象，且以ASTM 1876-01(Peel Resistance of Adhesives(T-Peel Test))測試其接著強度，實驗結果發現本發明之助黏層之接著強度可達18 Kg，表示本發明之助黏層確實可提升含氟聚合物層與非含氟聚合物層之間的黏著力。
    另外，本發明提供一種太陽能電池模組200，請參見第2圖，由下而上依序包括：背板210、助黏層220、第一密封材料240a、太陽能電池230、第二密封材料240b與前板250，其中前板250用於面對陽光，通常由玻璃材料所組成，背板210不面對陽光，其包括含氟聚合物層。
    於一實施例中，背板210可使用TPT結構的背板(polyfluoroethylene/PET/polyfluoroethylene)。
    太陽能電池230包括單晶矽太陽能電池(monocrystal silicon solar cell)、多晶矽太陽能電池(polycrystalline silicon solar cell)、薄膜太陽能電池(thin film solar cell)或染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell)等。
    密封材料240包括第一密封材料240a與第二密封材料240b，且各自包括乙烯醋酸乙烯共聚合物(ethylene vinyl acetate copolymer)、聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺(Polyimide)、聚氨酯(polyurethane)或聚烯烴(polyolefine)，上述材料為非含氟材料，由於助黏層220形成於背板210之含氟聚合物層與第一密封材料240a之間，因此，助黏層220形成於含氟聚合物層與非含氟聚合物層之間。
    助黏層220包括芳香族二元胺或多元胺，例如間二苯胺(m-phenylenediamine)、4,4'-二氨基二苯碸(4,4'-diaminodiphenyl sulfone)、氨基苯磺酰胺(4-Aminobenzenesulfonamide)、4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-diaminodiphenyl ether)、1,3-雙(4'-氨基苯氧基)苯(4,4'-(1,3-Phenylenedioxy) dianiline)、4,4'-二氨基二苯甲烷(4,4'-Diaminodiphenyl methane)或上述之衍生物。
    綜上所述，本發明提供之芳香族二元胺或多元胺的助黏層，其不但可提升含氟聚合物層與非含氟聚合物層之間的黏著力，亦可避免含氟聚合物層產生黃變現象，因此，進而可提升太陽能模組的使用壽命。
    【實施例】
    實施例1~5
    請參見表1，取表1實施例1~5之助黏層，將助黏層材料溶於甲醇中，配成各種不同濃度之甲醇溶液，然後將此溶液以刮刀塗佈在10 cm×10 cm含氟聚合物基材上(含氟聚合物基材之製作是在188 μm PET基材上塗佈上一層20μm氟矽氧烷高分子/TiO2層)。(表示氟矽氧烷高分子材料攙合15 wt% TiO2無機材料，氟矽氧烷高分子的重量平均分子量約10,000克/莫耳)。
    之後將基材置於40℃烘箱30分鐘去除溶劑，接著將EVA(400~600μm，型號RC02B(三井化學產品))置於上述基材之上，以150℃、壓力100Kpa環境下，進行高溫壓合30分鐘或1小時，完成後卸除壓力並等待降至室溫，以得到多層組合物。
    請參見表1，以肉眼判定實施例1~5的含氟聚合物層黃變情況，其中實施例1-5皆無黃變現象。另外，將實施例1~5的樣品(寬2.5cm×長8公分)進行接著力測試，以ASTM 1876-01(T-Peel Test)為測試規範，實驗結果顯示實施例1-5樣品之接著強度為約18~24 Kg。
    MPDA：間二苯胺(m-phenylenediamine)。
    ABS：對氨基苯磺酰胺(4-aminobenzenesulfonamide,ABS)。
    DDS：4,4'-二氨基二苯碸(4,4'-diaminodiphenyl sulfone,DDS)。
    黃變程度：⊕：無變色，Δ：稍微變黃但不明顯，×：明顯變黃。
    比較例1~4
    請參見表2，表2顯示比較例1~4之接著強度與黃變程度。比較例1~4除材料的選擇之外，製法與實施例相同。
    比較例1：含氟聚合物層表面並未做任何處理，沒有助黏層，直接與EVA進行熱壓合。
    比較例2：含氟聚合物層表面僅塗上甲醇溶劑，接著先去除溶劑，再進行熱壓合。
    比較例3-4；製法與實施例相同(助黏層材料如表2)
    由表1與表2的數據可得知，藉由使用本發明之助黏層，不但可避免含氟聚合物層產生黃變現象，亦可提升含氟聚合物層與非含氟層聚合物層之間的黏著力。
    HDMA：1,6己二胺(hexamethylenediamine,HMDA)。
    DMDA：十二烷二元胺(dodecamethylenediamine,DMDA)。
    雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．多層組成物
    102．．．含氟聚合物層
    104．．．助黏層
    106．．．非含氟聚合物層
    200．．．太陽能模組
    210．．．背板
    220．．．助黏層
    230．．．太陽能電池
    240．．．密封材料
    240a．．．第一密封材料
    240b．．．第二密封材料
    250．．．前板
    第1圖為一剖面圖，用以說明本發明之含氟聚合物之多層組合物。
    第2圖為一剖面圖，用以說明本發明之太陽能電池模組。
    100．．．多層組成物
    102．．．含氟聚合物層
    104．．．助黏層
    106．．．非含氟聚合物層
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種含氟聚合物之多層組合物，包括：一含氟聚合物層與一非含氟聚合物層；以及一助黏層，形成於該含氟聚合物層與該非含氟聚合物層之間，且該助黏層包括芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之含氟聚合物之多層組合物，其中含氟聚合物層包括聚三氟氯乙烯(poly(chlorotrifluoroethylene))、聚四氟乙烯(poly(tetrafluoroethene))、四氟乙烯與六氟丙烯之共聚合物(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer)、聚二氟乙烯(poly(vinylidene fluoride)、或氟矽氧烷高分子(fluorosilane polymer)。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之含氟聚合物之多層組合物，其中該非含氟聚合物層包括乙烯醋酸乙烯共聚合物(ethylene vinyl acetate copolymer,EVA)、聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺(Polyimide)、聚氨酯(polyurethane)、或聚烯烴(polyolefine)。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之含氟聚合物之多層組合物，其中該芳香族二元胺或多元胺包括間二苯胺(m-phenylenediamine)、4,4'-二氨基二苯碸(4,4'-diaminodiphenyl sulfone)、氨基苯磺酰胺(4-Aminobenzenesulfonamide)、4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-diaminodiphenyl ether)、1,3-雙(4'-氨基苯氧基)苯(4,4'-(1,3-phenylenedioxy) dianiline)、4,4'-二氨基二苯甲烷(4,4'-diaminodiphenyl methane)或上述之衍生物。
    [5] 一種含氟聚合物之多層組合物之製法，包括以下步驟：(a)　提供一含氟聚合物層與一非含氟聚合物層；(b)　形成一助黏層於該含氟聚合物層或該含氟聚合物層之上，其中該助黏層包括芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)；以及(c)　高溫壓合(hot pressing)上述各層，以使該助黏層形成於該含氟聚合物層與該非含氟聚合物層之間。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之含氟聚合物之多層組合物之製法，其中該形成該助黏層於該含氟聚合物層或該含氟聚合物層之上的方法包括：塗佈法(coating)、噴塗法(spraying)或含浸法(dipping)。
    [7] 如申請專利範圍第5項所述之含氟聚合物之多層組合物之製法，其中該高溫壓合之溫度為約150℃~190℃。
    [8] 如申請專利範圍第5項所述之含氟聚合物之多層組合物之製法，其中該高溫壓合之時間為約30分鐘~2小時。
    [9] 一種太陽能電池模組，包括：一背板與一前板，其中該背板包括含氟聚合物層；一太陽能電池，形成於該前板與該背板之間；一密封材料，其中該密封材料包括一第一密封材料與一第二密封材料，該第一密封材料形成於該背板與該太陽能電池之間，該第二密封材料形成於該前板與該太陽能電池之間；以及一助黏層，形成於該背板之含氟聚合物層與該第一密封材料之間，其中該助黏層包括芳香族二元胺或多元胺(aromatic diamine or polyamine)。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池模組，其中該密封材料包括乙烯醋酸乙烯共聚合物(ethylene vinyl acetate copolymer)、聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺(Polyimide)、聚氨酯(polyurethane)或聚烯烴(polyolefine)。
    [11] 如申請專利範圍第9項所述之太陽能電池模組，其中該芳香族二元胺或多元胺包括間二苯胺(m-phenylenediamine)、4,4'-二氨基二苯碸(4,4'-diaminodiphenyl sulfone)、氨基苯磺酰胺(4-Aminobenzenesulfonamide)、4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-diaminodiphenyl ether)、1,3-雙(4'-氨基苯氧基)苯(4,4'-(1,3-Phenylenedioxy) dianiline)、4,4'-二氨基二苯甲烷(4,4'-Diaminodiphenyl methane)或上述之衍生物。
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