CN103477447B - 光电子器件及其涂层，以及制备和使用它们的方法 - Google Patents

光电子器件及其涂层，以及制备和使用它们的方法 Download PDF

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Abstract

一种光电子器件组件可以包括：经涂敷的元件和经涂敷的元件上的光电子器件，其中光电子器件选自发光二极管和光电电池。经涂敷的元件可以包括：透明的热塑性基板和保护性风化层。透明的热塑性基板可以包含选自芳香族聚碳酸酯和聚酯、以及包含至少一种前述材料的组合的材料。保护性风化层可以具有由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于0.15A/年的在330nm下的UV吸光度损耗率和/或由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于5μm/年的侵蚀速率。

Description

光电子器件及其涂层，以及制备和使用它们的方法
技术领域
本文中公开的是光学透明的、塑料的、保护性的制品组件，并且具体地，是可以保护光电子器件如光电模块的光学透明的、耐风化的（耐候的）、塑料的制品组件。
背景技术
传统上光电（光伏，PV）模块具有作为刚性覆板（superstrate）、弹性体密封层和聚合物底板所采用的玻璃，使它们相对较重并且不可弯曲。近年来，使用薄膜光电电池（光伏电池，photovoltaic cell）如非晶硅以及透明的聚合物膜已经制备了易弯曲的、重量轻的模块，以允许光进入并保护来自元件的电池。
透明的聚合物膜必须满足许多严格的要求。在约400nm至约1200nm的波长之间它必须具有良好的透光性并且必须保护模块部件免受物理损坏和潮湿。特别地，进入模块内的液态水将不可避免地引起腐蚀和性能损耗。模块内的切口可以暴露电气部件。例如，对于针对平板光电模块和面板而言，保险商实验室规范（Underwriters Laboratoriesspecification）UL1703要求对切割损坏的耐受性。因此，实质上覆盖模块的聚合物膜对物理损坏是足够韧性的。此外，该膜必须保持其长时间使用的性能。通常地，预期光电模块的寿命是二十年以上。在光电模块的高温和全日照条件下少数种类的聚合物兼备面对户外风化作用的适当的物理性能和充分的耐受性。
现有技术采用来自杜邦的作为Tefzel*膜的可商购的氟碳聚合物如聚(乙烯-共-四氟乙烯)（ETFE）。氟碳聚合物是极其耐风化的，并且在这个应用中可以容易地承受二十年以上。然而，氟碳聚合物相对较软且相对较昂贵。因此，难以构造兼备低成本并且具有足够的膜厚度以避免切割或刺穿损坏的模块。一种解决方案是将玻璃纤维引入密封层中以改善基于ETFE的模块的耐切割性。虽然玻璃纤维可以防止切口足够深以致曝露电气部件 并由此通过UL1703标准，不清楚的是，保持包封面对渗水的完整性。由于这些模块可以直接配置在平面或有角的顶部，损坏很可能超出模块的寿命。
某些光电池需要不仅避免液态水而且避免水蒸汽。例如，可以使用碲化镉（CdTe）或由铜铟镓硒化物（CIGS）制作高效电池。然而，当暴露于水蒸汽时这些电池迅速失效。由于用于户外应用的光电子器件如太阳能电池目前支持用于户外使用的20-25年保证，利用保护而同时仍允许太阳光谱进入器件的玻璃来保护这些器件免受水份、氧气和冰雹损害。然而，玻璃是更刚性的、易碎的和重的。
因此，对于高度耐风化的、韧性的、耐刺穿的、和/或耐水蒸汽的轻重量（与玻璃相比）光电子器件存在需求。
发明内容
在各种实施方式中公开的是光电子器件及其涂层，以及制备和使用它们的方法。
光电子器件组件可以包含：经涂敷的元件和经涂敷的元件上的光电子器件，其中光电子器件选自发光二极管和光电电池。经涂敷的元件可以包括：透明的热塑性基板和保护性风化层。透明的热塑性基板可以包含选自芳香族聚碳酸酯和聚酯、以及包含至少一种前述材料的组合的材料。保护性风化层可以具有由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于0.15A/年的在330nm下的UV吸光度损耗率和/或由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于5μm/年的侵蚀速率。
在一个实施方式中，光电子器件组件包括：经涂敷的元件和光电子器件（例如，在经涂敷的元件上）。经涂敷的元件可以包括透明的热塑性基板，该透明的热塑性基板包含双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物，并且其中聚碳酸酯共聚物选自四溴双酚A碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-苯基亚乙基)双酚碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述至少一种的组合；以及包含嵌段共聚物的保护性风化层（耐候层），该嵌段共聚物包含间苯二酚聚芳酯（resorcinol polyarylate）和聚碳酸酯，其中 该嵌段共聚物具有小于或等于40wt%的间苯二酚聚芳酯嵌段含量。光电子器件可以选自发光二极管和光电电池。
在另一个实施方式中，光电子器件组件包括：经涂敷的元件和光电子器件。经涂敷的元件包括热塑性基板和保护层。透明的热塑性基板包含双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物，并且其中聚碳酸酯共聚物选自四溴双酚A碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-苯基亚乙基)双酚碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述至少一种的组合。保护性风化层包括：a）包含间苯二酚聚芳酯和聚碳酸酯的嵌段共聚物；和/或b）聚碳酸酯和大于或等于5wt%的UV吸收剂。光电子器件可以选自发光二极管和光电电池。
以下更具体地描述了这些和其它特征与特性。
附图说明
下文是附图的简要说明，其中以同样的方式编号相似的元件并且它们为了阐明本文中所公开的示例性实施方式的目的而不是为了限制示例性实施方式的目的而给出。
图1是刺穿试验的示意图。
图2是切割试验的示意图。
图3是效能变化（%）对比曝露（hr）的图示。
图4是具有可选的表面结构的示例性组件的截面示意图。
图5是另一种示例性组件的截面示意图。
具体实施方式
光电子器件如太阳能电池由于它们在非常苛刻的条件下操作且它们的预期寿命大于或等于20年（例如，制造商的20年保证）的事实而尤其难以利用聚合物材料来保护。在户外，尤其是在高温和太阳的区域中使用模块。因此，它们曝露于特别苛刻的紫外辐射（UV）和热状况。模块是深颜色如黑色的事实进一步劣化了热状况，这进一步增强了它们的热吸收。尝试使用各种聚合物材料已经失败，包括那些被认为是“耐风化的”。通常地，如果聚合物膜和片可以经受曝露在迈阿密、佛罗里达或菲尼克斯、 亚利桑那试验基地于面南45°角处的大于三年的风化作用，则认为聚合物膜和片是耐风化的。然而，这些材料不具有光电模块中所需要的极端耐风化能力，其中该材料需要在全日照和高温条件下经受大于20年的曝露（以下简称极端耐风化性）。据发现，甚至许多UV防护材料（例如，涂敷于聚合物如聚碳酸酯上的）仍不能在目前的极端耐风化的条件下保护聚合物。因此，技术人员不把工程热塑性塑料看作需要极端耐风化性的光电子器件（例如光电池、发光二极管（LED）（包含有机发光二极管（OLED））等）的选择。
除非另有说明，本文中所讨论的极端耐风化性使用灯式滤波器在氙弧加速风化室如Ci5000风化器（Atlas Material Testing Technology,LLC的产品）中进行测量以给出与天然太阳辐射的良好匹配。滤波器可以是石英与红外线（IR）反射的碱石灰玻璃（CIRA-碱石灰）的组合或RightLight*与CIRA-石英的组合。CIRA和RightLight*滤波器可商购于AtlasMaterial Testing Technology,LLC,Chicago,IL）。在迈阿密、佛罗里达，这些条件与在佛罗里达的迈阿密的一年户外风化作用之间的相互关系被估计为在Service LifePrediction:Challenging the Status Quo,J.W.Martin,R.A.Ryntz,and R.A.Dickie,Eds.,Federation of Societies for Coatings Technology,2005,pp93-106中以340nm测量的约3兆焦/平方米（MJ/m2）。
如上所述，除了玻璃以外，在光电子器件中已采用聚(乙烯-共-四氟乙烯)（ETFE），但是这种材料具有诸如不足的机械强度（例如，材料相对较软并且不耐刺穿）等问题。比聚(乙烯-共-四氟乙烯)（ETFE）更具韧性且更廉价的透明聚合物包含芳香族聚碳酸酯（PC）（例如，双酚A（BPA）的聚碳酸酯）和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)（PET）。相比含氟聚合物可以在相同或较低的成本下以更大的厚度使用这些聚合物。因此，形成包含这些聚合物的组件可以降低成本同时增强结构的完整性。然而，面对风化作用这些聚合物是内在不稳定的，例如，已知这些聚合物在紫外辐射条件下具有长期的颜色不稳定的问题，导致聚合物黄化。黄化可以降低聚合物的透明度和吸引力（attractiveness）。光泽的损耗和脆化也可以是聚合物中不期望的长期现象。与玻璃相比聚合物的进一步缺点是它们缺乏气密性。聚合物膜通常具有1至10克/平方米/天（g/m2/天）范围的水份扩散速率，其比保护某些光电子器件所需要的高几个数量级。
本文中所公开的光学透明的、耐风化的、塑料组件可以在极端风化条件下于大于或等于20年的长期户外工作环境中保护光电子器件，如太阳能电池，并且同时维持高的机械韧性，尤其是高的耐刺穿性和耐切割性。组件是光学透明的并且具有极端的耐风化性，可选地，是密封的，并且当承受如通过UL1703第24节详细说明的测试所测量的大于3磅的负荷时组件具有表面韧性以抵挡机械损伤。组件包含在极端天气条件下是机械韧性的且稳定的热塑性基板。组件10可以包含：高度耐风化的外层（具备极端的耐风化性）；一个或多个气体扩散阻挡涂层（例如，可以减少水份和其它气体的渗透）；一个或多个平面化涂层（例如，以平滑基板表面）；一个或多个粘合增强涂层（例如，以提高组件的各元件之间的粘合）；和/或一个或多个应力平衡涂层（例如，以保持组件的几何形状（例如，平面或一定弯曲）。制品组件的相邻的单个元件之间的接触面可以是离散的或可以具有组分梯度（例如，组分在接触面上可以是连续改变的）。在图4中示出了该组件的一个实施例。
热塑性基板包含机械韧性的聚合物。合适的材料包含双酚-A聚碳酸酯、其它芳香族聚碳酸酯、和聚酯（例如，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)（PET））、以及包含至少一种前述材料的组合。基板应当是透明的（例如，具有如在420纳米(nm)至1,200nm的波长下使用CIE标准光源C使用ASTMD1003-00、程序B所测定的大于或等于80%的透明度）。基板也可以具有足够的厚度来防止模块的机械损坏；例如，包括任何保护性风化层的组合基板，并且风化层厚度大于或等于3密尔（76.2微米（μm）），具体地，大于或等于5密尔（127μm）厚。
韧性的芳族聚合物风化稳定性表现出特别的挑战。已知许多方法用于给予耐风化性，但是目前已知没有方法将在光电应用中为期望的20年以上的使用寿命给出保护。必须谨慎地考虑耐风化系统的设计以平衡性能和实用性。
通过以下方法来保护热塑性基板的紫外辐射（UV）：（i）包含稳定的基质材料（也称为极端耐风化的外层）的涂层并具有如使用在Journal of Testing and Evaluation,32,240-245(2004)中所描述的方法通过氙弧曝露所估计的小于或等于0.15吸光度单位/年的损耗率的UV吸收剂；和/或（ii）包含聚合物的层（例如，共挤出的或层压的），该聚合物含有一种或多种紫外线吸收剂以使得侵蚀速率如通过氙弧加速风化所估计的曝露的小于 或等于4微米/年（μm/yr）；和/或（iii）包含自保护聚合物如间苯二酚聚芳酯的层（共挤出的或层压的），具有如通过氙弧加速风化所估计的曝露的小于或等于4微米/每年的侵蚀速率，和/或（iv）包含UV吸收剂和嵌段共聚物的共挤出层，该嵌段共聚物包含间苯二酚聚芳酯嵌段（RPA）和双酚-A聚碳酸酯嵌段（PC），其中RPA嵌段含量小于或等于40wt%，具体地小于或等于30wt%，更具体地小于或等于20wt%。
可以应用于基板的极端耐风化的外层（例如，涂层）可以包含稳定的涂层基质和一种或多种稳定的UV吸收剂。稳定的涂层基质的实例是硅酮、聚(甲基)丙烯酸酯、以及包含前述至少一种的组合。可用的UV吸收剂包括三嗪和/或二苯甲酰基间苯二酚。三嗪包括：
其中R1=H，R2、R3=独立的H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、或芳香族基团，R4=H、C1-C24脂肪族基团、C3-C24脂环族基团。脂肪族和脂环族基团也可以具有乙醇、乙醚、酯、和羧酸功能。它们也可以是线性的或支化的并且可以含有硅。期望地，R1、R2和R3=H。具体的实例是R1、R2、R3=H，R4=C6H13（例如，1577）以及R1、R2、R3=H，R4=CH2CH2OOCCH(C2H5)CH2CH2CH2CH3（例如，LA-46）。
可用的二苯甲酰基间苯二酚包括：
其中：R5=H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、CH2CH2CH2SiRn(OR8)3-n，n=0-2，R8=H、脂肪族C1-C12基团；R6、R7=独立的H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团或芳香族基团。
另一种可用的UV吸收剂是二苯甲酰基间苯二酚：
其中R9、R10、R11、R12独立地为H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团或芳香族基团。
稳定的UV吸收剂的一些具体的实例是4,6-二苯甲酰基间苯二酚、如在美国专利号5,391,795和5,679,820中所描述的甲硅烷基化的4,6-二苯甲酰基间苯二酚和2,4-二苯基-6-(2’-羟基-4’烷氧基苯基)-1,3,5-三嗪（如可商购于BASF的Tinuvin*1577和可商购于Asahi Denka的ADK STABLA-46）。稳定的UV吸收剂的特征在于如通过曝露于3MJ/m2（以340nm测量的）滤过的氙弧加速风化所估计的在330nm下的极端风化下小于0.15吸光度单位/年的损耗率。可以使用UV吸收剂的混合物来改善相容性。涂层的厚度足以具有在330nm下大于或等于3吸光度单位，具体地大于或等于4吸光度单位的初始吸光度，例如，以调节风化期间吸光度的预期损耗。基于涂层的总重量，如果在风化层中使用一种或多种UV吸收剂，则其可以以大于或等于3重量百分比（wt%），具体地，大于或等于5wt%，并且更具体地，大于或等于7wt%，又更具体地，大于或等于10wt%，例如，3wt%至8%的量存在。在某些实施方式中，例如，当在共挤出的或层压的层中使用一种或多种UV吸收剂时，基于该层的总重量，一种或多种UV吸收剂以大于或等于7wt%，具体地，8wt%至12wt%的量存在。
可以将包含一种或多种UV吸收剂的基板聚合物的层共挤出、层压、或以其它方式附着至基板。UV吸收剂具有小于0.15吸光度单位/年的损耗 率，导致如通过氙弧加速风化所测量的估计的小于4微米/年（μm/年）的侵蚀速率。示例性UV吸收剂是2,4-二苯基-6-(2’-羟基-4’烷氧基苯基)-1,3,5-三嗪（如可商购于BASF Corporation,Florham Park,NJ07932的Tinuvin*1577和可商购于日本东京的Adeka Corporation的ADK STABLA-46）、间苯二酚（如4,6-二苯甲酰基间苯二酚和/或如在美国专利号5,763,674中描述的偶联的4,6-二苯甲酰基间苯二酚）、以及包含前述的至少一种的组合。UV吸收剂可以任选地以大于或等于5wt%，具体地大于或等于7wt%，并且甚至更具体地大于或等于8wt%的量存在。该层可以大于或等于2密尔（50.8μm）厚，具体地大于或等于3密尔（76.2μm）厚。
极端耐风化的外层（例如，自保护聚合物层）可以包含间苯二酚聚芳酯，其为衍生自间苯二酚和间苯二甲酸与对苯二甲酸的混合物的聚酯的。例如，聚芳酯可以是包含下式的结构单元的间苯二酸1,3-二羟基苯酯/对苯二酸1,3-二羟基苯酯：
其中每个R1是取代基，尤其是卤素或C1-12烷基，并且p是0-3，可选地与下式的结构单元结合
其中R1和p如前所定义并且R2是二价的C4-12脂肪族、脂环族或者混合的脂肪族-脂环族基团。
可选地，其它酸根，如衍生自脂肪族二羧酸如琥珀酸、己二酸或环己烷-1,4-二羧酸、或衍生自其它芳香族二羧酸如1,8-萘二羧酸的那些，可以存在于涂敷层中。这些可以以大于或等于30摩尔百分比的量存在。可以包括其它聚酯，该聚酯与聚芳酯可按至少一定比例混溶，这种聚合物通过聚(对苯二甲酸丁二醇酯)（PBT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚(对 苯二甲酸三亚甲酯)（PTT）和聚(1,4-环亚己基环己烷-1,4-二羧酸酯)（PCCD）。涂敷层聚合物可以由式II的单元组成，可选地与式III的单元结合。
式II的单元含有间苯二酚或取代的间苯二酚部分，其中任何R1基团可以是C1-4烷基；即，甲基、乙基、丙基或丁基。在一个实施方式中，R1基团是伯（一级）基团或仲（二级）基团（primary or secondary groups）。在具体的实施方式中，R1基团是甲基。在某些实施方式中，p是0，尽管p是1的部分是可行的。最经常将所述间苯二酚部分结合至间苯二甲酸酯和/或对苯二甲酸酯部分。
在式III的可选的软嵌段（软段，soft block）单元中，间苯二酚或取代的间苯二酚部分再次与R2一起以酯形式结合存在，R2是二价的C4-12脂肪族、脂环族或混合的脂肪族-脂环族基团。在某些实施方式中，R2是脂肪族基团并且尤其是C8-12直链脂肪族基团。
间苯二酚聚芳酯可以是包含如在美国专利号6,559,270、6,572,956、6,607,814、和6,610,409中所描述的其它嵌段的具有BPA聚碳酸酯的嵌段共聚物。间苯二酚聚芳酯的实例是Lexan*SLX（可商购于SABIC Innovative Plastics,Pittsfield,MA）。在某些实施方式中，嵌段共聚物，间苯二酚聚芳酯含量可以大于或等于50wt%，具体地，大于或等于80wt%，剩余物是双酚A聚碳酸酯的嵌段。在这样一个实施方式中，风化层可以不含有另外的UV吸收剂。在其它实施方式中，间苯二酚聚芳酯嵌段含量小于或等于40wt%，具体地小于或等于30wt%，更具体地小于或等于20wt%，其中采用另外的UV吸收剂，如三嗪和/或苯并三唑。例如，可以通过共挤出、涂敷、或层压来施加间苯二酚聚芳酯的层。例如，可以在间苯二酚聚芳酯与基板之间使用其它材料如脂肪族聚氨酯和/或聚(乙烯-共-乙烯基乙酸酯)的一个或多个连接层（粘结层，tie-layer）以改善粘合力。间苯二酚聚芳酯的层可以大于或等于2密尔（50.8μm）厚，具体地，大于或等于3密尔（76.2μm）厚，例如，以调节风化期间预期的侵蚀。
热塑性基板可以由聚碳酸酯组合物形成以便实现期望的物理性能如针对一种或多种光电子器件的潜在物理损坏的抗切割性和韧性。对于PV模块应用而言，可以使热塑性基板（具有保护性风化层）结合至一个或多个电池粘合剂（也称为密封剂）层，如EVA（乙烯乙酸乙烯酯）片，例如，通过热层压处理或其他处理。当使用层压处理时，例如，为了使EVA基本上交联并且实现良好的机械性能，日光密封剂EVA片的层压温度可以是140℃至150℃。
在150℃下基板的热收缩应当小（优选小于1%）以避免模块中电池至电池间隔的破坏并且也使在连接电池的悬垂（tabbing）导线上的基板层的热诱导机械应力最小化。因此，如果形成基板的聚碳酸酯组合物具有大于或等于155℃的玻璃转化温度（Tg），则是有利的。聚碳酸酯组合物的实例包括，但不限于，包含至少双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物的组合物。聚碳酸酯共聚物可以是：四溴双酚A（TBBPA）碳酸酯与BPA碳酸酯；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺（p,p-PPPBP）碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-苯基亚乙基)双酚（双酚-AP）碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]（四甲基BPA或TMBPA）碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述至少一种的组合。包含TBBPA的聚碳酸酯组合物是也具有良好阻燃性的溴化聚合物，这对保护光电子器件而言是期望的。
TBBPA碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物的结构由下式示出：
p,p-PPPBP碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物的结构由下式示出：
双酚-AP碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物的结构由下式示出：
TMBPA碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物的结构由下式示出：
可选地，面对受保护的光电子器件的基板层的表面可以是非平面表面。对于光电（PV）模块应用而言，有利的是，在基板层的太阳能电池侧面上具有亚光饰面以在模块层压处理期间降低基板层与单元密封片（例如，EVA片）之间滞留空气的可能性。
可选地，保护性风化层的空气侧表面具有工程表面结构。当保护性风化层和底部的基板层用作PV模块的前端片材（front sheet）时，在前端片材的空气侧上的工程表面结构可以提高阳光通过前端片材进入太阳能电池的透射，因此提高了PV模块的功率输出。可以实现该功能的工程表面结构包括，但不限于，包含多个透镜、微透镜、线形棱镜、棱镜、锥体、透镜状结构、以及包含前述至少一种的组合的表面结构。可以通过某些方法如在美国专利号4,280,978、美国专利号7,092,163、和美国专利公开号2003/0108710中所描述的那些来制备具有工程表面结构的膜层。这些方法包括热压成形或冲压法、熔融压延挤出法、注塑模制法、或微复制涂敷法。制作表面结构的塑料片的具体方法是不受限制的，并且是基于经济状况、可用性和另外的应用要求的选择问题。
可选地，制品可以包含一个或多个平面化层和/或一个或多个有机-无机组分阻挡涂敷层。阻挡涂层（其可以是梯度或非梯度的）可以包含组分中基本为有机的至少一个区域和组分中基本为无机的至少一个区域。例如，阻挡涂层可以包含组分中大于或等于75wt%有机的（基于那个区域的总重量）至少一个区域和组分中大于或等于75wt%无机的（基于那个区域的总重量）至少一个区域，并且具体地，阻挡涂层可以包含组分中大于或 等于85wt%有机的（基于那个区域的总重量）至少一个区域和组分中大于或等于85wt%无机的（基于那个区域的总重量）至少一个区域。有机-无机组分的阻挡涂层的一些实例是在参考美国专利号7,449,246中所描述的。有机-无机组分阻挡涂层的示例性涂层组分是有机的、陶瓷的和/或无机的材料、以及包含前述至少一种的组合。这些材料可以是反应的等离子物质的反应产物或再结合产品并且被沉积到基板表面上。取决于反应物的类型，有机涂层材料通常包含碳、氢、氧和可选地其它元素如硫、氮、硅等。在涂层中导致有机组分的反应物的实例为具有高达15个碳原子的直链或支链烷烃、烯烃、炔烃、醇类、醛类、醚类、烯化氧（氧化烯）、硅酮等。无机的和陶瓷的涂层材料通常包含氧化物；氮化物；碳化物；硼化物；或包含前述IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、IB、和IIB族的元素的至少一种的组合；IIIB、IVB、和VB族的金属；以及稀土金属。例如，阻挡涂层可以具有沿着光透射的轴线基本上一致的光学性能，所述定向的轴线基本上垂直于涂层的表面。
例如，通过由硅烷（SiH4）和有机物质如甲烷或二甲苯产生的等离子体的再结合可以使碳化硅沉积到基板上。碳氧化硅可以沉积自由硅烷、甲烷、和氧气或者硅烷和氧化丙烯产生的等离子体。碳氧化硅也可以沉积自由有机硅前驱体如四乙氧基硅烷（TEOS）、六甲基二硅醚（HMDSO）、六甲基二硅氮烷（HMDSN）、或八甲基环四硅氧烷（D4）产生的等离子体。氮化硅可以沉积自由硅烷和氨产生的等离子体。氧碳氮化铝可以沉积自由酒石酸铝和氨的混合物产生的等离子体。可以选择反应物的其它组合来获得期望的涂层组合物。在使反应产物沉积形成涂层的期间通过改变供给至反应室的反应物的组分来获得涂层的梯度组分。
如在25℃下利用含有21体积%氧气的气体所测量的，阻挡涂层可以具有小于或等于0.1立方厘米/平方米-天（cm3/(m2天)）的通过阻挡涂层的氧气的透射率。如在25℃下且利用具有100%相对湿度的气体所测量的，水蒸汽透过率可以小于约0.01克/平方米-天（g/(m2天)）。
通过各种方法如化学气相沉积（例如，等离子体-增强的化学-气相沉积、射频等离子体-增强的化学-气相沉积、膨胀的热等离子体化学-气相沉积、电子-回旋-共振等离子体-增强的化学-气相沉积和电感耦合等离子体-增强的化学-气相沉积）、溅射（例如，反应溅射）等、以及包含前述的至 少一种的组合可以将阻挡层（一种或多种）应用于聚合物膜。在美国专利号7,015,640和美国专利公开号2006/0001040中描述了一些这种方法。
平面化层可以包含树脂如环氧树脂类树脂（环脂族树脂）、丙烯酸类树脂、硅酮树脂、以及包含前述至少一种的组合。平面化层的一个实例是UV-固化的丙烯酸-胶体二氧化硅涂层如可商购于SABIC Innovative Plastics的专用膜和片材营业部门的Lexan*HP-HUV-固化的丙烯酸-胶体二氧化硅涂层。平面化层，和/或其它涂层，可以进一步包括一种或多种添加剂如一种或多种增韧剂、一种或多种增粘剂、一种或多种表面活性剂、一种或多种催化剂、以及包含前述至少一种的组合。在某些实施方式中，平面化层厚度可以是1纳米（nm）至100微米（μm）。通常平面化层厚度可以是100nm至10μm，具体地，500nm至5μm。
平面化层可以基本上是光滑的且基本上无缺陷。术语“平均表面粗糙度”Ra定义为针对评估长度所测量的粗糙度分布的绝对值的整数。术语“峰表面粗糙度”Rp是针对评估长度在粗糙度分布中最高峰的高度。术语“基本上光滑”指平均表面粗糙度Ra小于或等于4nm，具体地，小于或等于2nm，并且更具体地，小于或等于0.75nm。峰表面粗糙度Rp可以小于或等于10nm，具体地小于或等于7nm，并且更具体地，小于或等于5.5nm。基本上无缺陷指点缺陷的数量小于或等于100/平方毫米（mm2），具体地，小于或等于10/mm2，并且更具体地，小于或等于1/mm2。
经涂敷的基板可以具有存在于环境中的氧气、水蒸汽和其它反应物质的低渗透性。低渗透性是指透氧性小于或等于0.1cm3/(m2天)，如在25℃下并且利用含有21体积百分数（体积%）氧气的气体所测量的。如在25℃下利用具有100%相对湿度的气体所测量的，水汽透过率可以小于或等于1x10-2克每平方米天（g/(m2天)）。经涂敷的基板在420纳米至700纳米的波长范围内可以具有大于或等于85%的平均透光率。
通常，在施加一个或多个阻挡层之前将平面化层和/或增粘层施加于基板的一侧。
可以采用经涂敷的基板来保护光电子器件，如光电（PV）电池。PV电池的实例是单晶硅、多晶硅、非晶硅、硅串联电池、铜铟镓硒化物（CIGS）、碲化镉（CdTe）、和有机电池、以及包含前述至少一种的组合。对于从仅防液态水至高效防水蒸汽变化的湿度防护而言，各种类型的电池具有不同 需求，使得防潮层是可选的。可以将某些PV电池应用于相对较薄、柔韧的基板，如不锈钢箔或聚合物膜。
通常地，PV模块包含上釉层、密封剂、相互连接的PV电池、相同或不同的密封剂的另一个层、和基底材料。密封剂常常是可固化的材料如聚(乙烯乙酸乙烯酯)（EVA）、硅酮、热塑性材料（如脂肪族聚氨酯和/或聚烯烃离聚物）、和包含前述至少一种的组合。基于提供至PV电池的清晰度、粘合性、和机械保护来选择它们。根据应用选择基底材料。例如，柔韧的PV模块可以使用聚合物膜基底而晶体硅电池可以使用刚性的基底。必要标准是，基底具有对选择的密封剂良好的粘合性。
如图4中所示，组件可以在光电子器件24的一侧或两侧上包含粘合层（密封剂）22。例如，一个或多个粘合层22可以与光电子器件24物理接触。风化层12可以位于光电子器件24的一侧上、位于将要直接曝露于风化条件的那侧上。该风化层12可以是最外层（例如，不被另一层覆盖的）。在风化层12与光电子器件24之间是基板16。在基板16与光电子器件24之间可以是可选的一个或多个水平层（找平层，leveling layer）18、可选的一个或多个防氧层/防潮层20、和可选的粘合层22。在风化层12与基板16之间可以是一个或多个底漆层14。在风化层12对面的光电子器件24的那侧上是基底片26，可选的粘合层22在基底片26与光电子器件（例如，电活性器件）24之间。
p-i-n半导体材料的层可以形成光电电池。可选地，其各个层可以依次由半导体合金材料（例如，这种合金材料的薄膜）形成。
在一个实施方式中，p-i-n型光电器件，如太阳能电池，可以包含独立的p-i-n型电池。最底下的电池的下面可以是基板（例如，透明的基板）或包含金属材料如不锈钢、铝、钽、钼、铬、或嵌入绝缘体（金属陶瓷）内的金属颗粒的基板。在某些应用中，在沉积非晶态半导体合金材料之前存在薄氧化层和/或一系列基础接触。
每个电池可以由一批包含硅和氢的薄膜半导体合金材料制成。每批半导体合金材料包括半导体合金材料的n-型层；半导体合金材料大体上的本征层；和半导体合金材料的p-型层。本征层在没有丧失其特有的中性的情况下可以包括痕量的n-型或p-型的掺杂材料，因此它可以被称为“大体上的本征层”。
另外，尽管描述了p-i-n型的光电电池，方法和材料也可以用于生产单个或多个n-i-p型的太阳能电池、p-n型的电池或器件、肖特基势垒（Schottky barrier）器件、以及其它半导体元件和/或器件如二极管、存储器阵列、光敏电阻器、光电检测器、晶体管等。如本文中所使用的术语“p-i-n型”定义为包括有效配置n、i、和p层的任何聚集体以提供响应于入射辐射的光子的吸收而产生电荷载子的光敏区域。
以下实施例仅仅说明了本文中公开的器件并且不意图限制本文中的范围。
实施例
实施例1.耐刺穿性比较。
如图1所示，耐刺穿性的一种测量是在密封剂膜上承载聚合物膜并且使用冲压机冲击。因此，从各种高度使4磅（1.8Kg）重量落至0.19英寸（0.48cm）的方钢冲压机的平面上。未通过定义为聚合物膜的断裂。在由Stevens Urethane提供的14密尔（355.6μm）厚的聚氨酯密封剂膜上承载5密尔（127μm）厚度的膜。在表1中示出了将原力施加至ETFE聚合物的膜（可商购于3M公司）、PC膜（可商购于SABIC Innovative Plastics IP B.V.的Lexan*8050膜）、和PET膜（可商购于DuPont-Teijen）。结果示出了在等效厚度下PC和PET可以比ETFE经受更大的渗透力。
实施例2.切割试验结果
由保险商实验室UL1703第24节提供耐切割性的测量，其中如在图2中示意性示出的将加重的碳钢刀片拖拽穿过聚合物膜。在叶梢处测量负荷。将膜真空层压至聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)（EVA）或将聚氨酯密封剂层压至模拟的模块。用于对比，也检测了柔韧的Uni-Solar Photovoltaic Laminate的一部分。为了检测该膜是否切割通过，将1毫升（mL）的95%乙醇中含有1毫克（mg）荧光素染料的溶液施加于该区域并且允许干燥。 用活水除去过多的荧光素并且在365纳米（nm）不可见光下检测该区域。通过膜的溶液的任何渗透致使荧光素扩散至密封剂中，造成强烈的荧光区域。表2中显示结果。
如在美国专利号5,474,620中所描述的由约2密尔（50.8μm）ETFE和玻璃填充的EVA密封剂组成的来自Uni-Solar的可商购的柔韧的非晶硅模块，在3磅（1.4kg）负荷情况下示出切割通过。具有未填充的密封剂的相似厚度的PC在4磅（1.8kg）负荷的情况下示出切割通过。具有未填充的密封剂的5密尔（127μm）ETFE在5磅（2.3kg）下切割通过，而5密尔（127μm）PC在6磅（2.7kg）下切割通过。具有4密尔（100μm）共挤出的保护性耐风化层的较厚的8密尔（200μm）PC甚至在6磅（2.7公斤（kg））的负荷的情况下仍未示出切割通过。这个实施例示出了PC膜比ETFE更耐切割。
实施例3.UV稳定性
存在若干方法来改善聚合物如PC和PET的耐风化性。例如，可以涂覆含有紫外线吸收剂（UVA）的涂层。然而，难以实现期望的大于20年的风化作用，是因为UVA本身对光降解敏感。通过UV吸收剂的寿命和基体的稳定性最终测定透明涂层的寿命。在物理性能损坏之前，稳定性常常受通过涂层所允许的最大厚度和最大UVA负荷限制。
因为速率常常取决于基体，所以在有利的涂层中测定UV吸收剂损耗的速率。使用如ASTM G-155中所定义的日光滤光器将涂层曝露于滤过的氙弧风化。通过在Journal ofTesting and Evaluation,32(3),240-245(2004)中所描述的方法在表3中示出PMMA中的代表性的UV吸收剂的损耗率。 已发现，甚至在相同的普通种类的吸收剂之中损耗率仍显著地变化。含有芳香环上没有甲基基团的三嗪的涂层、具有4,6-二苯甲酰基间苯二酚部分的二苯甲酮、以及包含前述的至少一种的组合，是尤其期望的。示例性三嗪包括Tinuvin*1577（可商购于BASF）和LA-46（可商购于Adeka Corporation）。
理想地，如以340nm的滤过的氙弧曝露所测量的，UV吸收剂具有低于0.1A/MJ/m2，具体地，小于或等于0.05A/MJ/m2的损耗率。在约3MJ/m2的相互关系相当于一年的极端风化的情况下，这将产生小于或等于0.15A/年的损耗率。
*A/MJ/m2曝露=以330nm的每兆焦每平方米的吸收单位。
实施例4.具有苯并三唑UV吸收剂的涂层溶液
制备的涂层溶液含有7克（g）的Elvacite2041PMMA、79g的1-甲氧基-2-丙醇、14g的二丙酮醇、0.85g的Tinuvin384、0.43g的Tinuvin328、0.22g的Cyasorb5411、以及2滴的BYK331表面活性剂。因此，该溶液含有按总重量计7%PMMA和基于固体的10%Tinuvin384、5%Tinuvin328和2.5%Cyasorb5411。通过浇涂（流动涂敷，flow coating）将溶液涂覆至10英寸（25.4cm）宽和15英寸（38.1cm）长的7密尔（177.8μm）的聚碳酸酯膜上，在50℃下使溶剂闪蒸（flashed）10分钟，并且在100℃下烘焙经涂敷的膜1小时。丢弃膜的顶端5英寸（12.7cm）。
实施例5.具有二苯甲酰基间苯二酚和二苯基三嗪UV吸收剂的涂层溶液
制备的涂层溶液含有14g的Elvacite2041PMMA、158g的1-甲氧基-2-丙醇、28g的二丙酮醇、1.7g的4,6-二苯甲酰基间苯二酚（DBR）、0.85g的Adeka LA-46、0.43g的Tinuvin1577、以及4滴的BYK331表面活性剂。 因此，该溶液包含按总重量计的7%PMMA和基于固体的10%DBR、5%LA-46和2.5%的Tinuvin1577。通过浇涂（flow coating）将溶液涂覆至10英寸（25.4cm）宽和15英寸（38.1cm）长的7/密尔（177.8μm）的聚碳酸酯膜上，在50℃下使溶剂闪蒸（flashed）10分钟，并且在100℃下烘焙经涂敷的膜1小时。丢弃膜的顶端5英寸（12.7cm）。
实施例6.密封电池的风化。
CIGS太阳能电池（Global Solar Energy,Tuscon,Arizona）的组装包括以下层状堆叠：后板/密封剂/太阳能电池/密封剂/顶板。将层压结构放置在设置为150℃的小真空层压机中。将堆叠在真空下的放置于层压机中5分钟。在这个除气步骤期间，部件达到约90℃。在5分钟之后，将压力施加至层压材料并且该部件保持在温度下11分钟。继层压步骤之后，除去部件并且完成层压。
风化条件：喷水时在160分钟光照与20分钟光照的循环情况下，在电灯上使用RightLight*内部滤光器和CIRA石英外部滤光器在AtlasCi5000氙弧风化器*中风化样品。在光照期过程中设置是以340nm的0.80W/m2/nm的辐射度、65℃黑色面板、45℃室空气、和50%相对湿度。在喷水期间，设置是以340nm的0.80W/m2/nm的辐射度、35℃黑色面板、25℃室空气、和100%相对湿度。以340nm测量曝露为MJ/m2/nm。将样品安装在朝向电灯偏离6英寸（15.2cm）的支架上，使样品上的入射的核辐射是1.9倍所测量的量并且将黑色面板温度提高至75℃。
一式三份曝露密封的CIGS电池并且针对效能测量定期地除去。在4,253小时的风化曝露（weathering exposure）之后，使用实施例4的苯并三唑涂层密封的电池是粗糙的且有凹痕并且相对于它们的12.2%的初始效率表现出65%的效率的减少。相反，在4,837小时的曝露之后，使用含有实施例5的更稳定的UV吸收剂的涂层密封的电池表现不变并且相对于它们11.7%的初始效率示出仅仅16.2%的效率的减少。在图3中示出结果的图。这显示了特别的UV吸收剂对于长期的风化性能是重要的并且具有长期耐风化性的UV吸收剂的选择不是固有的并且不明显的。
实施例7.共挤出的PC膜。
第二种保护的方法是使用含有相对较高负荷的UV吸收剂的聚合物的共挤出覆盖层。高度稳定的PC和较厚的PC基板的薄层的共挤出是已 经确定的技术。当前的商业产品是在2密尔至5密尔（50.8μm至127μm）覆盖层中以5-10%负荷来使用苯并三唑或氰基丙烯酸酯类UV吸收剂。这些吸收剂不是非常光稳定的并且超过7至10年户外的过程导致相当的快速侵蚀。
包含8密尔（203μm）的基体树脂和4密尔（102μm）的覆盖树脂（cap resin）的共挤出PC膜用在表4中显示的覆盖树脂的组合物来制备。这些膜在背部侧面上被涂黑，用可拆卸的黑色铝条进行部分地遮蔽，并且在实施例5中所描述的条件下经受风化。定期地除去样品，除去掩模，并且使用DektakII触针表面光度仪测定侵蚀的量。在表4中示出侵蚀速率。Tinuvin360是在共挤出产品中使用的高分子量的苯并三唑。4,6-二苯基三嗪清楚地给出优异的性能。在这个试验中，通过在340nm下所测量的约3兆焦/m2（MJ/m2）的氙弧曝露来模拟一年的佛罗里达风化作用。在7.4wt%负荷或更多的Tinuvin1577或9.1wt%或更多的LA-46下，我们期望约3微米/年（μm/yr）的侵蚀，以便4密尔（102μm）的覆盖层将预期风化大于25年。相反，采用苯并三唑UV吸收剂的覆盖层（方案2）将在17年之后耗尽。
二苯基三嗪类型的UV吸收剂是更光稳定的并且因此对聚碳酸酯是有用的。基于保护性风化层的总重量，二苯基三嗪类型的UV吸收剂在大于或等于4wt%，具体地，大于或等于5wt%，并且更具体地，大于或等于6wt%的浓度下是尤其有用的。更具体地，可以以5wt%至12wt%的量使用二苯基三嗪类型的UV吸收剂。这些吸收剂的特征与大于0.1A/MJ/m2的更传统的吸收剂相比具有低于0.05吸光度单位/兆焦/平方米（A/MJ/m2）的氙弧曝露的损耗率。
第三种改善风化的方法是使用高度耐风化的UV嵌段聚合物，例如，间苯二酚聚芳酯（RPA，也被称为ITR或Lexan SLXTM）。当曝露于太阳 光时，RPA经受重排成为充当UV吸收剂的2-羟基二苯甲酮。这不确定是不稳定的并且以低于或等于3μm/yr的速度侵蚀材料。RPA可以是RPA和PC的嵌段共聚物。理想地，嵌段共聚物的RPA含量可以是50wt%至95wt%，具体地80wt%至90wt%。
在各种实施方式中，也可以将RPA-PC层层压至PET基板上，例如，在层压处理期间使用粘合剂如热塑性聚氨酯或丙烯酸类粘合剂。
实施例8.基于高RPA含量RPA-PC层的RPA压层的风化
将90:10RPA:PC（基于重量）嵌段共聚物的5密尔（127μm）厚的挤出膜真空层压至Melinex725PET膜（来自DuPont-Teijin）上，使用约7密尔英寸（177.8μm）厚的热塑性聚氨酯膜（来自Bayer）作为粘合剂。将样品的背部涂黑。使用实施例6中的条件使样品经受加速风化。在49兆焦/平方米（MJ/m2）的曝露（以340nm测量的）之后，当折叠时该膜是完全透明的并且易延展的。在4MJ/m2的曝露（以340nm测量的）之后非层压的膜变得发黄并且易碎。在Polymer Preprints48(1),643-644,(2007)中已经报导间苯二酚聚芳酯具有如由滤过的氙弧风化所估计的小于或等于3μm/年的侵蚀速率。
实施例9.防潮层
使用在美国专利号7,015,640中所描述的方法将五个区域分级的阻挡涂层施加至聚合物的背部，该聚合物使在实施例5中所描述涂层应用于前侧。
使用射频等离子体增强的化学气相沉积（RFPECVD）技术来形成具有约500nm厚度的分级组分涂层。硅烷（约500标准cm3/分钟的最大流量）、氨（约60标准cm3/分钟的最大流量）和有机前体（约500标准cm3/分钟的最大流量）用于产生包含硅、碳、氧和氮的分级涂层。在沉积期间改变反应物气体的速率，以致涂层的组分横跨其厚度而连续地改变。当等离子体产生自有机前体时供给至RF电极的功率是约100瓦特（W），并且当将硅烷和氨的混合物供给至反应器时RF电极的功率是约200W。在反应器中的真空水平是约0.2mm Hg并且平均温度是约55℃。
将这些经涂敷的膜用于真空密封的CIGS光电电池（Global Solar EnergyTuscon,Arizona），在背侧上使用0.5英寸（1.27cm）的Truseal边缘胶带（TrusealTechnologies,Solon,Ohio）、热塑性聚氨酯密封剂和玻璃。 然后在85℃和85%相对湿度下使三份电池经受湿热试验。在表5中示出组分和结果。HP-H水平层是来自SABIC InnovativePlastics的耐磨的UV-固化的涂敷膜。当将分级阻挡应用于UV保护的聚合物膜时获得电池效能的优异保留。随后将方案3的电池放置于实施例6中所描述的加速风化条件下。在4,115小时的曝露之后，一个电池不被层离，但是另外两个电池保留了它们的初始效能的88%，在风化期间仅损耗了3%。这个实施例示出了可以将有效防潮层应用于UV-保护的PC和PET膜。
表5：在1010小时湿热试验之后的效能保留。三个电池的平均值。
实施例10.使用共挤出PC的密封。
使用实施例7的方案5和方案8的共挤出膜在前面真空密封多晶硅光电电池，在后面真空密封EVA密封剂和1/8英寸（0.32厘米（cm））厚的BPA聚碳酸酯片。
使具有14.3%的平均初始效能的这些电池的七个经受实施例6的加速风化条件。以340nm进行17.5MJ/m2曝露之后（3,200小时；相当于5.8年的佛罗里达风化作用），该电池具有13.6%的平均效能，表明4.9%效能的相对损耗。对于其它六个电池而言，排除给出13.8%的平均效能的一个劣质电池，表明3.5%效能的相对损耗。通常两者都在1%损耗/年以内被认为是可容许的。
实施例11.具有包含20:80RPA:PC（基于重量）共聚物和UV吸收剂的覆盖层的共挤出的（“Coex”）PC膜
应当注意RPA-PC嵌段共聚物可以与聚碳酸酯基板一起进行共挤出以制作膜或片材。然而，当基于嵌段共聚物的总重量的嵌段共聚物的RPA含量大于或等于50wt%时，该共聚物与常规的BPA聚碳酸酯基板不相容，以致对于共挤出过程而言在RPA-PC共聚物层与BPA-PC基板层之间需要连接层。当基于嵌段共聚物的总重量的嵌段共聚物的RPA含量小于或等于40wt%时，该嵌段共聚物与BPA-PC相容并且在没有连接层的情况下（例 如在RPA-PC嵌段共聚物层与基板之间可以无粘合层）可以与BPA-PC基板层一起直接地进行共挤出。如上所述，可以将UV吸收剂（一种或多种）添加至风化层组合物以进一步提高该层的耐UV性。该层可以具有3至10密尔（76.2μm至254μm）的RPA-PC嵌段共聚物和5至20密尔（127μm至508μm）的基板（例如，聚碳酸酯）的厚度。最特别地，4至5密尔（101.6μm至127μm）的RPA-PC嵌段共聚物和5μm至15密尔（127μm至381μm）的基板（例如，聚碳酸酯）。
对于这个共挤出PC膜系列的每个样品条件而言，在不需要连接层（即，粘合层）的情况下使包含UV吸收剂的4密尔（100μm）厚的覆盖层与10密尔（250μm）厚的基板（例如，基底层）一起直接地进行共挤出。在表6中示出了针对每个样品条件的覆盖层树脂和基板树脂两者的组分。
类似于实施例7来进行这些共挤出膜的风化试验和侵蚀试验。对于样品#9和#10两者而言，覆盖层包含高量的UV吸收剂（8wt%Tinuvin360或8wt%Tinunvin1577），并且在2小时（hr）运行内观察压料轮（nip roller）上的UV吸收剂的“析出”，该压料轮接触并冷却来自膜挤出模具的热聚合物板条（薄片，web）。不受理论的限制，应当相信“析出”现象是由于蒸发自热聚合物板条的这些UV吸收剂蒸汽的凝结。“析出”可以导致压料轮的污染，该压料轮在膜运行期间或在膜运行之后需要清洁工作。然而，在膜挤出过程期间具有覆盖层的其它样品未示出UV吸收剂的“析出”，该覆盖层包含具有20:80RPA:PC比例的RPA-PC嵌段共聚物（即，SLX2080）和高达5wt%Tinuvin1577或高达5wt%Tinuvin360。具有包含SLX2080和5%Tinuvin1577的覆盖层的样品#12和#15也示出了与样品#10几乎相等的侵蚀速率。对于膜样品#12和#15而言我们期望约3.3微米/年（μm/yr）的侵蚀，以致预期4密尔（102μm）覆盖层在户外风化大于25年。
此外，在150℃下使膜样品曝露30分钟（min）之后测量了这些膜样品的热收缩速率，然后冷却至室温。在沿着MD（即，膜的挤出方向）或TD（即，膜的跨横向（交叉-横向，cross-web）方向）进行上述热处理之后，对比沿着那个方向的原始膜尺寸来计算作为膜尺寸改变的收缩率。也应当注意，具有溴化聚碳酸酯（Br-PC）的作为基板的膜示出比具有常规聚碳酸酯（即，BPA-PC）的作为基板的膜低得多的热收缩。因此，在这个实施例中的Coex样品#15具有低侵蚀速率和低热收缩的最佳组合。
SLX2080是20:80RPA:PC（基于重量）共聚物。
Br-PC是50wt%BPA-PC和50wt%TBBPA-BPA共聚物的共混物，其中TBBPA:BPA比例是
25:75（基于重量）。
ER是侵蚀速率
SR是收缩率
先前，光电子器件需要由玻璃形成以便满足保证要求。本质上高度耐风化的聚合物如ETFE用于磨光（上釉，glazing），但是固有的昂贵的聚合物必须用作非常薄的膜（小于5密尔/或小于127μm）以避免禁止性高成本。这使模块经受机械损坏如切割和刺穿，这允许液态水渗透并且使该器件退化。工程聚合物如BPA聚碳酸酯与聚(对苯二甲酸乙二醇酯)是氟化聚合物的成本的一部分。现有的设计，风化保护方法的谨慎与非明显选择的结果，允许使用比氟化聚合物价格较低廉的并且更机械韧性的聚合物的较厚（大于或等于5密尔或者大于或等于127μm）膜，同时满足极端耐风化要求以及相似或较低的成本。
如在上述实施例中可以看出，基于耐风化涂层的总重量，利用大于或等于3重量百分数（wt%），具体地，大于或等于4wt%，并且更具体地，大于或等于5wt%的UV吸收剂浓度可以获得期望的侵蚀速率。基于这个数据，基于涂层的总重量，大于2.5wt%UV吸收剂的百分比被认为可能实现低于1.67μm/MJ/m2的侵蚀速率。
光电子组件的经涂敷的元件可以在前侧上（即，面向观察者或太阳的侧面），或在背侧上，例如，与前侧相对的侧面。例如，如图4中所示，经涂敷的元件可以在组件的前侧，其中前侧面向观察者（例如，在发光二极管应用中）或太阳（例如，在光电模块应用中）。在图5中，在组件的 背侧上示出经涂敷的元件，其中背侧面向远离观察者（例如，在发光二极管应用中）或远离太阳（例如，在光电模块应用中）。
如图所示，光电子组件可以在光电子器件24的一侧或两侧上包含可选的粘合层（密封剂）22。例如，一个或多个粘合层22可以与光电子器件24物理接触。例如，风化层12可以位于光电子器件24的侧面上以被直接地曝露于风化条件。这个风化层12可以是最外层（例如，不被另一层覆盖的），并且可以可选地包含表面结构30。在风化层12与光电子器件24之间是基板16，并且可选地可以是相同于或不同于基板16的另外的基板32（例如，一个可以包含PET并且一个可以包含PC）。在基板16与光电子器件24之间可以是可选的一个或多个水平层18、可选的一个或多个防氧层/防潮层20、和可选的一个或多个粘合层22。在风化层12与基板16之间可以是可选的一个或多个底漆层14。在风化层12对面的光电子器件24的那侧上可以是透明的前端片材28，可选的一个或多个粘合层22在前端片材28与光电子器件24之间。前端片材28可以是透明材料如玻璃、塑料等。
在光电子组件的另一个实施方式中，经涂敷的元件在组件的两侧上（图未示出）。
在一个实施方式中，光电子器件组件可以包括：经涂敷的元件和光电子器件，其中光电子器件选自发光二极管和光电电池。经涂敷的元件可以包括：透明的热塑性基板和保护性风化层。透明的热塑性基板可以包含选自芳香族聚碳酸酯和聚酯、以及包含至少一种前述材料的组合的材料。保护性风化层可以具有如由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于0.15A/年的在330nm下的UV吸光度损耗率和/或由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于5μm/年的侵蚀速率。
在一个实施方式中，光电子器件组件可以包括经涂敷的元件、光电子器件、和位于光电子器件与基板之间的密封剂（也称为粘合层）。光电子器件可以选自发光二极管和光电电池。经涂敷的元件可以包括透明的热塑性基板、保护性风化层、和位于风化层与基板之间的底漆。透明的热塑性基板可以包含选自芳香族聚碳酸酯与聚酯、以及包含至少一种前述材料的组合的材料，可选地，基团可以由聚碳酸酯和聚酯组成。保护性风化层可以具有如由滤过的氙弧曝光所估计的小于或等于0.15A/年的在330nm下 的UV吸光度损耗率和/或由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于5μm/年的侵蚀速率。
在一个实施方式中，光电子器件组件包括：经涂敷的元件和光电子器件（例如，在经涂敷的元件上）。经涂敷的元件可以包括透明的热塑性基板，透明的热塑性基板包含双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物，并且其中聚碳酸酯共聚物选自四溴双酚A碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-苯基亚乙基)双酚碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述至少一种的组合；以及保护性风化层。保护性风化层包含：a）包含间苯二酚聚芳酯和聚碳酸酯的嵌段共聚物；和/或b）聚碳酸酯和大于或等于5wt%的UV吸收剂。光电子器件可以选自发光二极管和光电电池。
在各种实施方式中，（i）保护性风化层可以包含选自4,6-二苯甲酰基间苯二酚、甲硅烷基化的4,6-二苯甲酰基间苯二酚、2,4-二苯基-6-(2’-羟基-4’烷氧基苯基)-1,3,5-三嗪、和包含前述至少一种的组合的UV吸收剂；和/或（ii）保护性风化层可以进一步包含选自硅酮、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯、和包含前述至少一种的组合的基质；和/或（iii）保护性风化层包含间苯二酚聚芳酯；和/或（iv）保护性风化层包含间苯二酚聚芳酯和聚碳酸酯的嵌段共聚物；和/或（v）嵌段共聚物具有小于或等于40wt%的间苯二酚聚芳酯嵌段含量；和/或（vi）嵌段共聚物具有小于或等于30wt%的间苯二酚聚芳酯嵌段含量；和/或（vii）嵌段共聚物具有小于或等于20wt%的间苯二酚聚芳酯嵌段含量；和/或（viii）在150℃下进行30分钟处理之后，透明的热塑性基板沿着挤出方向和跨横向（cross-web）方向两者具有小于1%的热收缩率；和/或（ix）共挤出透明的热塑性基板和保护性风化层；和/或（x）保护性风化层可以包含间苯二酚聚芳酯；和/或（xi）器件可以进一步包含阻挡涂敷层，阻挡涂敷层包含组分中基本为有机的第一区域和组分中基本为无机的第二区域（例如，其中“基本”是基于区域的总重量大于或等于75wt%）；和/或（xii）器件可以进一步包含UV-固化的丙烯酸-胶体二氧化硅涂敷层；和/或（xiii）器件可以进一步包含选自环氧树脂基树脂、丙烯酸类树脂、硅酮树脂、以及包含前述至少一种的组合的平面化层；和/或（xiv）平面化层可以具有1nm至100μm的厚度；和/或（xv）热塑性聚碳酸酯可以包含双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物，并 且其中聚碳酸酯共聚物选自四溴双酚A碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4’-(1-苯基亚乙基)双酚碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4’-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述至少一种的组合；和/或（xvi）透明的热塑性基板可以与保护性风化层直接地物理接触；和/或（xvii）经涂敷的元件在透明的热塑性基板与保护性风化层之间可以无粘合层；和/或（xviii）保护性风化层可以包含下式的三嗪：
其中R1=H，R2、R3=独立的H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、或芳香族基团，R4=H、C1-C24脂肪族基团、或C3-C24脂环族基团；和/或（xix）R1、R2、和R3可以等于H；和/或（xx）R4可以是C6H13；和/或（xxi）R4可以是CH2CH2OOCC7H15；和/或（xxii）保护性风化层可以包含下式的二苯甲酰基间苯二酚：
其中R5=H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、CH2CH2CH2SiRn（OR8） 3-n（n=0-2，R8=H、脂肪族C1-C12基团）；以及R6、R7=独立的H、脂肪 族C1-C12、脂环族C3-C12、或芳香族；和/或（xxiii）R5、R6、和R7可以是H；和/或（xxiv）保护性风化层可以包含下式的二苯甲酰基间苯二酚：
其中R9、R10、R11、R12独立地是H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、或芳香族基团；和/或（xxv）保护性风化层具有选自多个透镜、微透镜、线形棱镜、棱镜、锥体、透镜状结构、以及包含前述的至少一种的组合的工程表面结构；和/或（xxvi）工程表面结构是在与基板相对的保护性风化层的一侧上；和/或（xxvii）进一步包括位于风化层与基板之间的底漆；和/或（xxviii）进一步包括位于光电子器件与基板之间的粘合层；和/或（xxix）其中如由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于4μm/年的侵蚀速率；和/或（xxx）其中如由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于3.5μm/年的侵蚀速率；和/或（xxxi）保护性风化层包含嵌段共聚物，该嵌段共聚物包含间苯二酚聚芳酯和聚碳酸酯，并且其中该嵌段共聚物具有大于或等于80wt%的间苯二酚聚芳酯嵌段含量并且没有另外的UV吸收剂；和/或（xxxii）保护性风化层包含嵌段共聚物，该嵌段共聚物包含间苯二酚聚芳酯和聚碳酸酯，并且其中该嵌段共聚物具有小于或等于40wt%的间苯二酚聚芳酯嵌段含量；和/或（xxxiii）热塑性聚碳酸酯可以包含双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物，并且其中聚碳酸酯共聚物选自四溴双酚A碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-苯基亚乙基)双酚碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述的至少一种的组合；和/或（xxxiv）其中，基于保护性风化层的总重量，保护性风化层包含大于或等于2.5wt%的UV吸收剂。
本文中所公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合（例如，“上达至25wt%，或者，更具体地，5wt%至20wt%”的范围包括端点和“5wt%至25wt%”等范围的所有中间值）。“组合物”包括共混物、混合物、合金、反应产物等等。此外，本文中的术语“第一”、“第二”等不表示任何次序、数量、或重要性，相反地用于区别一个元件与另一个元件。本文中的术语“一个”和“一种”和“该”不表示数量的限制，而是理解为涵盖单数和复数两者，除非在本文中另有指示或通过上下文清晰地否定。本文中使用的后缀“（一个或多个）”是指包括变化的术语的单数和复数两者，因此包括那个术语的一个或多个（如，膜（一个或多个）包括一个或多个膜）。贯穿说明书的参考“一种实施方式”、“另一个实施方式”、“一个实施方式”等，指与实施方式有关所描述的特别要素（例如，特征、结构、和/或特性）包括本文中所描述的至少一个实施方式，并且可以或不可以存在于其它实施方式中。此外，应当理解所描述的要素在各种实施方式中可以以任何合适的方式组合。
通过引用将所有被引用的专利、专利申请和其他参考文献的全部内容结合于此。然而，如果本申请中的术语与结合的引用中的术语矛盾或冲突，则越过结合的引用中相矛盾的术语而优先本申请的术语。
尽管已经描述了具体的实施方式，申请人或其它本领域技术人员可以发现作为或可以作为目前无法预料的替换、修改、变化、改进、和实质的等同物。因此，如提交的所附权利要求并且如它们可以被修改意图包括所有这些替换、修改、变化、改进、和实质的等同物。

Claims (27)

1.一种光电子器件组件，包括：
经涂敷的元件，包括
透明的热塑性基板，包含选自芳香族聚碳酸酯和聚酯、以及包含至少一种前述材料的组合的材料，和
保护性风化层，具有由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于0.15A/年的在330nm下的UV吸光度损耗率和/或由滤过的氙弧曝露所估计的小于或等于5μm/年的侵蚀速率；以及
所述经涂敷的元件上的光电子器件，其中，所述光电子器件选自发光二极管和光电电池。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述保护性风化层包含间苯二酚聚芳酯。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述保护性风化层包含嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含聚碳酸酯和所述间苯二酚聚芳酯。
4.一种光电子器件组件，包括：
经涂敷的元件，包括：
透明的热塑性基板，包含双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物，并且其中所述聚碳酸酯共聚物选自四溴双酚A碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-苯基亚乙基)双酚碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述至少一种的组合；以及
保护性风化层，包含：
a)包含间苯二酚聚芳酯和聚碳酸酯的嵌段共聚物；和/或
b)聚碳酸酯与大于或等于5wt％的UV吸收剂；以及
所述经涂敷的元件上的光电子器件，其中，所述光电子器件选自发光二极管和光电电池。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中，所述保护性风化层包含选自以下的UV吸收剂：4,6-二苯甲酰基间苯二酚、甲硅烷基化的4,6-二苯甲酰基间苯二酚、2,4-二苯基-6-(2’-羟基-4’烷氧基苯基)-1,3,5-三嗪、以及包含前述至少一种的组合。
6.根据权利要求5所述的组件，其中所述保护性风化层包含下式的三嗪：
其中R1＝H，R2、R3＝独立的H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、或芳香族基团，R4＝H、C1-C24脂肪族基团、或C3-C24脂环族基团。
7.根据权利要求6所述的组件，其中R1、R2和R3＝H。
8.根据权利要求6所述的组件，其中R4＝C6H13。
9.根据权利要求6所述的组件，其中R4＝CH2CH2OOCC7H15。
10.根据权利要求3或4所述的组件，其中所述保护性风化层包含嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含所述间苯二酚聚芳酯和所述聚碳酸酯，并且其中所述嵌段共聚物具有大于或等于80wt％的间苯二酚聚芳酯嵌段含量并且没有另外的UV吸收剂。
11.根据权利要求3或4所述的组件，其中所述保护性风化层包含嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含所述间苯二酚聚芳酯和所述聚碳酸酯，并且其中所述嵌段共聚物具有小于或等于40wt％的间苯二酚聚芳酯嵌段含量。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，基于所述保护性风化层的总重量，所述保护性风化层包含大于或等于2.5wt％的UV吸收剂。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中所述保护性风化层进一步包含选自以下的基质：硅酮、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯、以及包含前述至少一种的组合。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中所述保护性风化层具有选自以下的工程表面结构：多个透镜、微透镜、线形棱镜、棱镜、锥体、透镜状结构、以及包含前述至少一种的组合。
15.根据权利要求14所述的组件，其中所述工程表面结构在与所述基板相对的所述保护性风化层的一侧上。
16.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中在150℃下进行30分钟处理之后，所述透明的热塑性基板沿着挤出方向和跨横向方向两者具有小于1％的热收缩率。
17.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中共挤出所述透明的热塑性基板和保护性风化层。
18.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，进一步包括阻挡涂敷层，所述阻挡涂敷层包括组分中基本为有机的至少一个区域与组分中基本为无机的至少一个区域。
19.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，进一步包括选自以下的平面化层：环氧树脂类树脂、丙烯酸类树脂、硅酮树脂、以及包含前述至少一种的组合。
20.根据权利要求19所述的组件，其中所述平面化层具有1nm至100μm的厚度。
21.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，进一步包括UV固化的丙烯酸-胶体二氧化硅涂敷层。
22.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中所述保护性风化层包含下式的二苯甲酰基间苯二酚：
其中R5＝H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、CH2CH2CH2SiRn(OR8)3-n，n＝0-2，R8＝H、脂肪族C1-C12基团；并且R6、R7＝独立的H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、或芳香族基团。
23.根据权利要求22所述的组件，其中R5、R6、和R7＝H。
24.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中所述保护性风化层包含下式的二苯甲酰基间苯二酚：
其中R9、R10、R11、R12独立地为H、脂肪族C1-C12基团、脂环族C3-C12基团、或芳香族基团。
25.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中所述热塑性基板包含双酚-A聚碳酸酯均聚物和聚碳酸酯共聚物，并且其中所述聚碳酸酯共聚物选自四溴双酚A碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-苯基亚乙基)双酚碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；4,4'-(1-甲基亚乙基)双[2,6-二甲基-苯酚]碳酸酯与BPA碳酸酯的共聚物；以及包含前述至少一种的组合。
26.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，进一步包括位于所述风化层与所述基板之间的底漆。
27.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，进一步包括位于所述光电子器件与所述基板之间的粘合层。
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