(57)【要約】  本発明は、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系と、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングと、湿分障壁系と耐候性の層またはコーティングとの間に配設された基材と、を含む耐候性複合材を提供する。耐候性複合材は、耐候性複合材の耐候性の層またはコーティング側が環境に曝露されるように、光起電力薄膜電池または有機発光ダイオードの片側または両側（たとえば、前側および後側）に接着されうる。耐候性複合材は、湿分曝露およびＵＶ曝露の両方からデバイスを保護する。
2015513478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系と、
少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングと、
基材であって、前記湿分障壁系と前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングとの間に配設される基材と、
を含む耐候性複合材。
【請求項２】
前記湿分障壁系が少なくとも１つの有機フィルムと少なくとも１つの無機フィルムとの交互層を含む、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項３】
前記無機フィルムが少なくとも１種の金属酸化物を含む、請求項２に記載の耐候性複合材。
【請求項４】
前記少なくとも１種の金属酸化物が、酸化シリコン、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項３に記載の耐候性複合材。
【請求項５】
前記有機フィルムが、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリイミド、およびポリカーボネートからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項２に記載の耐候性複合材。
【請求項６】
前記基材が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を含む、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項７】
前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングが少なくとも１種のフルオロポリマーを含む、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項８】
前記少なくとも１種のフルオロポリマーがポリビニリデンフルオリドのホモポリマーまたはコポリマーを含む、請求項７に記載の耐候性複合材。
【請求項９】
前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングが非官能基化アクリルを含む、請求項７に記載の耐候性複合材。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの耐候性のコーティングまたは層が、フルオロポリマー、アクリル、シリコーン−アクリル、シリコーン−ポリエステル、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングが１種または複数種のＵＶ吸収剤を含む、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングが透明である、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングが不透明または半透明である、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングが環境に曝露されるように、前記耐候性複合材が光起電力薄膜電池または有機発光ダイオードに接着される、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項１５】
前記光起電力薄膜電池または有機発光ダイオードが、アモルファスシリコン、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、および有機光起電力素子（ＯＰＶ）からなる群から選択される、請求項１４に記載の耐候性複合材。
【請求項１６】
前記光起電力薄膜電池または有機発光ダイオードがフレキシブルである、請求項１４に記載の耐候性複合材。
【請求項１７】
前記湿分障壁系が１×１０-5ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する、請求項１に記載の耐候性複合材。
【請求項１８】
各耐候性複合材の耐候性の層またはコーティングが環境に曝露され、第１の耐候性複合材が透明であり、かつ第２の耐候性複合材が不透明である、請求項１に記載の２つの耐候性複合材間に挟まれた光起電力薄膜電池。
【請求項１９】
少なくとも１つの有機層と少なくとも１つの無機層との交互層を含む湿分障壁系であって、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系と、
ポリビニリデンフルオリドを含む少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングと、
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を含む基材であって、前記湿分障壁系と前記少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングとの間に配設される基材と、
を含む耐候性複合材。
【請求項２０】
前記湿分障壁系に接着された光起電力薄膜電池をさらに含み、前記光起電力薄膜電池がセレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）または有機光起電力素子（ＯＰＶ）を含む、請求項１９に記載の耐候性複合材。
【請求項２１】
前記耐候性複合材が透明である、請求項１９に記載の耐候性複合材。
【請求項２２】
ポリビニリデンフルオリドを含む前記耐候性の層またはコーティングが環境に曝露されるように、請求項１９に記載の２つの耐候性複合材間に光起電力薄膜電池が挟まれる、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）を含む光起電力薄膜電池。
【請求項２３】
耐候性複合材の形成方法であって、
１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系を基材に適用することと、
少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングを前記基材に適用することと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低い湿分蒸気透過速度を有する耐候性複合材を生成するように少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングで被覆されたまたはそれを備えた低い湿分蒸気透過速度を有する基材に関する。複合材の特定用途の１つは、太陽放射を取り込んで使用するための光起電力モジュールの外側の保護層としての用途である。複合材の耐候性の層またはコーティングの部分は、環境に曝露されて、耐薬品性、電気絶縁性、および耐候性を提供する。
【背景技術】
【０００２】
光起電力モジュールは、外側（前側）グレージング材料と、太陽電池と、バックシートと、を含みうる。また、一般的には、保護のために透明パッケージング材（封入材）中に封入される。太陽電池は、限定されるものではないが、シリコン、セレン化カドミウムインジウム（ＣＩＳ）、セレン化カドミウムインジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、量子ドット、および有機分子（高分子または小分子のいずれか）を含めて、ソーラーコレクターで使用されることが公知の材料で作製される。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、公知であり、ディスプレイや状態インジケーターなどの多くの用途で使用される。ＬＥＤは、有機材料および／または無機材料から形成されうる。有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）は、典型的には、発光層用の有機材料を含み、大面積面発光光源を提供しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光起電力デバイスまたはＯＬＥＤデバイスの前側および／または後側は、典型的には、環境に曝露される。これらのデバイスでポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの特定の基材を使用した場合、それらは、ＵＶ劣化に対してかなりの感受性を有することが知られており、ＵＶ線に曝露した場合、比較的急速に劣化する可能性がある。したがって、ＰＥＴなどの特定のポリマーは、良好な耐水蒸気性を提供し、比較的低コストであったとしても、ＵＶ線、ＩＲ線、熱作用などの環境の影響を受けて劣化しやすいおそれがある。そのような劣化が原因で、保護層なしでＰＥＴを使用した場合の寿命は、デバイスの予想寿命（たとえば、現在の市場のソーラーパネルでは２０年超の寿命）よりもかなり短い。したがって、これらのデバイスおよび利用されるＰＥＴ層をＵＶ線から保護する必要性が存在する。
【０００５】
そのほかに、いくつかの光起電力デバイスおよびＯＬＥＤデバイスは、とくに湿分劣化を受けやすい。たとえば、いくつかの光起電力素子は、過度の湿分に曝露されると、完全に動作を停止するであろう。一例は、いくつかの試験で湿熱（たとえば、約８５℃および相対湿度８５％（ＲＨ））中で１０００時間に満たないうちに元の電池効率の５０％超の損失を示したＣＩＧＳ太陽電池である。したがって、これらのデバイスを環境中の湿分への曝露から保護する必要性もまた存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様は、光起電力モジュールやＯＬＥＤなどのデバイスをＵＶおよび湿分への曝露から保護するために使用可能な耐候性複合材、その製造方法、ならびにそれから取得可能なデバイスを含む。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、耐候性複合材は、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下（たとえば、約３８℃および８５％ＲＨで）の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系と、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングと、湿分障壁系と少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングとの間に配設された基材と、を含む。耐候性複合材は、耐候性複合材の耐候性の層またはコーティング側が環境に曝露されるように、封入材を用いて光起電力薄膜電池または有機発光ダイオードの片側または両側（たとえば、前側および後側）に接着されうる。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、耐候性複合材は、有機と無機との交互層、原子層堆積（ＡＬＤ）無機障壁層、ポリシラザン障壁層、または高い湿分障壁を生成することが当技術分野で公知の他の技術を含む、１つまたは複数の湿分障壁層を含む。湿分障壁は、３８℃および８５％ＲＨで１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有しうる。耐候性複合材は、ポリビニリデンフルオリドを含む少なくとも１つの耐候性の層またはコーティング（好ましくは、少なくとも１つの耐候性の層の下の基材およびすべての層にＵＶ保護を提供する）と、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナプタレート、またはポリブチレンテレフタレートを含む基材と、を含む。基材は、１つまたは複数の湿分障壁層と少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングとの間で配設される。たとえば、光起電力電池は、１つの耐候性複合材が透明であり、かつ第２の耐候性複合材が半透明または不透明であるように、封入材を用いて２つの耐候性複合材に接着されうる。この場合、この第２の耐候性複合材は、ＴｉＯ2などの１種または複数種の顔料を含有するＰＶＤＦ系コーティングである。典型的な封入材としては、エチルビニルアセテート、ポリオレフィン、機能性ポリオレフィン、アイオノマー、シリコーン、ポリオレフィン−ポリアミドグラフトコポリマー、およびポリビニルブトリルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０００９】
本発明の他の実施形態によれば、耐候性複合材の形成方法は、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系を基材に適用することと、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングを基材に適用することと、を含む。次いで、耐候性複合材は、デバイスを環境から保護するために、光起電力デバイスまたはＯＬＥＤデバイスの片側または両側に適用、接着、またはラミネートされうる。
【００１０】
本発明は、図面を参照することによりさらに理解されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、コーティングと基材と湿分障壁系とを含む本発明の一実施形態に係る耐候性複合材を表している。
【図２】図２は、好適な湿分障壁系の代表例を有する図１に示された実施形態を表している。
【図３】図３は、図１に表されたタイプの２つの耐候性複合材間に光起電力モジュールが挟まれた本発明の実施形態を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の態様は、所与の湿分蒸気透過速度の湿分障壁系を有する耐候性複合材、その製造方法、および耐候性複合材が組み込まれたデバイスを含む。特定的には、本発明のいくつかの実施形態は、湿分障壁系（たとえば、ＰＥＴ基材やＰＥＮ基材のなどの基材上に堆積または適用された有機フィルムと無機フィルムとの交互層を有するもの）と、基材の反対側に適用された少なくとも１つの耐候性の層またはコーティング（好ましくは、その下の層にＵＶ保護を提供するもの）と、を含む。
【００１３】
本明細書で用いられる場合、「耐候性」とは、紫外光、雨、雪、高温および低温、湿度、環境汚染、空気中の酸性度などのような屋外の天候条件への曝露時に材料または製品がどの程度良好に機能するかを示す当業者に公知の測定可能な特性のことである。耐候性材料は、望ましくは、環境に長期間曝露されても悪影響（たとえば、変色、崩壊、摩耗）をほとんどまたはまったく示さない。したがって、光起電力素子などの耐候性デバイスは、好ましくは、少なくともその目標寿命（たとえば、２０年超）にわたり屋外環境に耐える。
【００１４】
本明細書に記載の耐候性複合材は、ＵＶ曝露および湿分曝露の両方からデバイスを保護するために、光起電力（ＰＶ）モジュール（たとえば、光起電力薄膜電池）や有機発光ダイオードなどのデバイスの片側または両側（たとえば、前側および後側）で使用されうる。
【００１５】
本明細書で用いられる場合、「光起電力モジュール」は、環境から保護するラミネート内にシールされた光起電力電池回路などの光起電力素子の任意の好適な構成を包含することが意図される。光起電力モジュールは、プレ配線フィールド設置型ユニットである光起電力パネルを形成するように組み合わされうる。光起電力モジュールおよび光起電力パネルは、同義的に用いられうる。光起電力アレイは、任意の数のＰＶモジュールおよびＰＶパネルからなる完全な発電ユニットを含みうる。光起電力電池または太陽電池は、光エネルギーを電気に直接変換する任意の好適なデバイスを含む。光起電力薄膜電池は、当技術分野で公知の薄膜技術を用いた薄いかつフレキシブルな構成を有するデバイス、たとえば、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）薄膜、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）薄膜、有機光起電力（ＯＰＶ）薄膜など含むことが意図される。
【００１６】
本明細書および特許請求の範囲で用いられる場合、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」という用語は、包含的またはオープンエンドであり、挙げられていない追加の要素、組成成分、または方法工程を除外するものではない。したがって、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」という用語は、「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（〜から本質的になる）」および「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ（〜からなる）」というより制限された用語を包含する。とくに明記されていないかぎり、本明細書に提供される値はすべて、所与の端点を含めてその端点までを含む。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、耐候性複合材は、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系と、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングと、湿分障壁系と少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングとの間に配設された基材と、を含む。
【００１８】
湿分障壁系
耐候性複合材は、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下（たとえば、約３８℃および８５％ＲＨで）の湿分蒸気透過速度（ＭＶＴＲ）を有する湿分障壁系を含む。湿分蒸気透過速度（ＭＶＴＲ）とは、材料を通る湿分の透過度または水蒸気の通過度を表す尺度（典型的には、グラムまたはミリグラム／立方メートル／日単位の水として表される）のことである。したがって、より低いＭＶＴＲは、材料を通る湿分の障壁または水移動の障害がより高いことを表す。ＭＶＴＲは、所与の温度および湿度で、たとえば、約３８℃および８５％ＲＨで測定されうる。ＭＶＴＲは、ＡＳＴＭ  Ｆ１２４９−０６（２０１１）変調赤外線センサーを用いたプラスチックのフィルムおよびシートを通る水蒸気透過速度の標準試験方法に準拠して測定されうる。本発明の一実施形態では、湿分障壁系は、１×１０-3ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度（ＭＶＴＲ）を有する。これは、たとえば、有機光起電力素子を保護するのに好ましいものでありうる。他の例では、ＭＶＴＲは、１×１０-4未満である。これは、長寿命にわたりＣＩＧＳ  ＰＶ電池を保護するのに好ましいものでありうる。他の実施形態では、湿分障壁系は、１×１０-5ｇ／ｍ2／日以下のＭＶＴＲを有する。これは、フレキシブルＯＬＥＤを保護するのに好ましいものでありうる。例示的実施形態では、湿分障壁系は、１×１０-6ｇ／ｍ2／日以下のＭＶＴＲを有する。
【００１９】
ＰＥＴ基材などのいくつかの材料は、良好な湿分障壁性を呈することが知られているが、これらの材料は、本発明で想定される用途およびデバイスに十分な湿分保護を提供しないおそれがある。たとえば、１ミルの厚さを有するＰＥＴは、約２５ｇ／ｍ2／日のＭＶＴＲを有しうる。したがって、このＭＶＴＲは、いくつかのデバイスには十分な湿分障壁保護を提供しうるが、このＭＶＴＲは、湿分曝露に対して高い感受性を有するデバイス（たとえば、ＣＩＧＳおよび有機光起電力素子（ＯＰＶ））を保護するには十分に低くない。要するに、いくつかの参照文献には、障壁層としてＰＥＴなどの基材が記載されているが、このタイプの障壁層のみでは、本発明に係る所望の湿分蒸気透過速度を達成するのに十分な程度に湿分透過を遅延しないであろう。
【００２０】
湿分障壁系は、所望の速度の蒸気透過を提供するのに必要な任意の好適な障壁技術を含みうる。好適な障壁技術は、たとえば、特定の材料、さまざまな層数、およびさまざまな厚さに基づいて選択されうる。たとえば、所望の透過速度に基づいて、１種または複数種の材料を選択しうる。また、当業者であればわかるであろうが、透過速度は、厚さおよび／または層数に正比例しうる。たとえば、より厚い材料は、より低いＭＶＴＲを提供しうる。
【００２１】
本発明の一実施形態では、湿分障壁系は、１つまたは複数の層を含む。たとえば、１つまたは複数の湿分障壁層は、有機と無機との交互層、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）無機障壁層、ポリシラザン障壁層、または高い湿分障壁を生成することが当技術分野で公知の他の技術を含みうる。好ましくは、湿分障壁は、所望のＭＶＴＲ、たとえば、３８℃および８５％ＲＨで１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を提供するように当業者により選択される。好適な湿分障壁は、たとえば、米国特許第６，５２２，０６７号明細書、米国特許出願公開第２００９／００８１８４２号明細書、国際公開第２０１１／１０３３４１号パンフレット、および米国特許出願公開第２０１０／０１６６９７７号明細書（それぞれその全体があらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。たとえば、ポリシラザンに基づく湿分障壁コーティングは、米国特許出願公開第２０１０／０１６６９７７号明細書に記載されている。
【００２２】
一実施形態では、湿分障壁系は、有機フィルムと無機フィルムとの交互層を含む。有機−無機交互層は、湿分の蛇行通路を形成しうるので、ＭＶＴＲ値を減少させる。用途に依存して、湿分障壁系をフレキシブル多層材料（たとえば、２つ以上の有機層および２つ以上の無機層を有するもの）にすることが有用なこともありうる。たとえば、有機層は、ポリマーを含みうる。好適なポリマー層の例示的な例としては、ポリアクリレート（たとえば、ポリメチルメタクリレート）、ポリエステル（たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートなどが挙げられうるが、これらに限定されるものではない。例示的実施形態では、有機層は、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリイミド、およびポリカーボネートからなる群から選択されるポリマーを含む。たとえば、有機層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、およびそれらの組合せからなる群から選択されうる。
【００２３】
一実施形態では、障壁系の各有機層は透明である。さらに他の実施形態では、障壁系の少なくとも１つの有機層の少なくとも１つの表面は、プラズマ処理される。障壁系の１つまたは複数の有機層は、基材の表面上に有機層の液体前駆体を堆積させて液膜を形成することにより形成されうる。次いで、たとえば、液体前駆体を硬化もしくは重合するのに効果的な紫外光源に液膜を曝露することにより（この場合、そのような液体前駆体はＵＶ硬化性である）、液膜をＬＥＤまたはｅビームに曝露することにより、または液膜を熱に曝露することにより、液膜をポリマーに変換しうる。
【００２４】
無機層は、湿分障壁性を呈する金属酸化物や遷移金属酸化物などの任意の好適な材料を含みうる。他の好適な無機材料としては、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属酸ホウ化物など、およびそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、無機層は、たとえば、実質的に純粋な形態でまたは混合酸化物として金属酸化物または遷移金属酸化物を含む。本明細書で用いられる場合、「実質的に純粋な」とは、金属酸化物もしくは遷移金属酸化物（たとえば、いくつかの通常の不純物を伴うもの）から本質的になるまたは金属酸化物もしくは遷移金属酸化物のみからなる層を包含することが意図される。「混合酸化物」は、少なくとも２種の金属酸化物または遷移金属酸化物の混合物または複合物を含みうる。混合酸化物は、複合酸化物、均一酸化物、不均一酸化物などでありうる。そのほかに、酸化物は、ドープされたまたはドープされていない金属酸化物でありうる。
【００２５】
無機層は、限定されるものではないが、酸化シリコン（ＳｉＯx）、酸化スズ（ＳｎＯx）、酸化アルミニウム（ＡｌxＯy）、酸化亜鉛（ＺｎＯx）、酸化チタン、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化シリコンアルミニウムなどをはじめとする金属酸化物または遷移金属酸化物（ＭＯx）を含みうる。無機層はまた、たとえば、酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）や酸窒化アルミニウム（ＡｌＯxＮy）などの酸窒化物薄膜を含みうる。例示的実施形態では、金属酸化物は、酸化シリコン、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
【００２６】
一実施形態では、障壁系の各無機層は透明である。他の実施形態では、障壁系の無機層の少なくとも１つは透明である。
【００２７】
無機−有機交互層は、任意の好適な方法で形成されうる。また、同一のまたは異なる材料を含有しうる。たとえば、無機層は、化学気相堆積などを用いて有機層上に堆積されうる。障壁系はまた、供給業者から入手しうる。たとえば、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＳａｎ  Ｊｏｓｅに事務所を構えるＶｉｔｅｘ  Ｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なＢａｒｉｘ（商標）障壁フィルムである。
【００２８】
本発明に有用な障壁系は、たとえば、米国特許第４，８４２，８９３号明細書、同第４，９５４，３７１号明細書、および同第５，２６０，０９５号明細書、さらには米国特許出願公開第２００３／０２０３２１０号明細書（それぞれその全体があらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。
【００２９】
無機−有機交互層は、任意の好適な厚さでありうる。たとえば、無機層の厚さは、２０ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、または５ｎｍ未満程度でありうる。また、有機層の厚さは、１０ミル未満、５ミル未満、３ミル未満、または１ミル未満程度でありうる。層は、同一の厚さまたは異なる厚さでありうる。無機−有機交互層はまた、たとえば、有機層および無機層各２層以上（すなわち、全体で４層−−有機／無機／有機／無機）または有機層および無機層各４層以上（すなわち、全体で８層）などの任意の好適な層数を有しうる。
【００３０】
したがって、湿分障壁系は、所望の速度の蒸気透過、たとえば、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下のＭＶＴＲを提供するのに必要な任意の好適な材料、層数、およびさまざまな厚さを選択したものである。一実施形態では、湿分障壁系は、薄くフレキシブルでかつ透明な障壁の技術に基づく。
【００３１】
耐候性のコーティングまたは層
耐候性複合材は、少なくとも１つの耐候性のコーティングまたは層を含む。少なくとも１つの耐候性のコーティングまたは層は、単層または多層を含みうる。一実施形態では、耐候性のコーティングまたは層は、２層以上を含む（たとえば、多層系）。
【００３２】
少なくとも１つの耐候性のコーティングまたは層は、フルオロポリマー、アクリル、シリコーン−アクリル、シリコーン−ポリエステルなどのような少なくとも１種のポリマーを含む。「アクリル」という用語は、アクリル酸モノマー、たとえば、アクリル酸およびメタクリル酸ならびにそれらの誘導体（エステルなど）から誘導されるアクリルポリマー（ホモポリマー、コポリマー、またはターポリマー）を包含することが意図される。これらのモノマーとしては、メタクリレートモノマーおよびアクリレートモノマー、限定されるものではないが、メチルアクリレート、エチルアクリレートおよびエチルメタクリレート、ブチルアクリレートおよびブチルメタクリレート、ｉｓｏ−オクチルメタクリレートおよびｉｓｏ−オクチルアクリレート、ラウリルアクリレートおよびラウリルメタクリレート、ステアリルアクリレートおよびステアリルメタクリレート、イソボルニルアクリレートおよびイソボルニルメタクリレート、メトキシエチルアクリレートおよびメトキシエチルメタクリレート、ならびに２−エトキシエチルアクリレートおよび２−エトキシエチルメタクリレートが挙げられうる。一実施形態では、耐候性のコーティングまたは層は、フルオロポリマー、アクリル、シリコーン−アクリル、シリコーン−ポリエステル、およびそれらの混合物からなる群から選択されうる。
【００３３】
層は、同一であっても異なっていてもよい。一実施形態では、耐候性のコーティングまたは層は、異なる組成を有する多層を含みうる。一実施形態では、コーティングは、たとえば、独立して形成された２層でありうる。２層以上が存在する場合、層は、好ましくは、互いに化学結合する相溶性のポリマーまたはコーティングを含有すべきである。一実施形態では、基材は、アクリルポリマーの１つの層で、次いで、たとえば、ＰＶＤＦ−ＰＭＭＡや以下に記載のＡＭＦハイブリッドなどのフルオロポリマーアクリルブレンドの他の層で被覆されうる。
【００３４】
一実施形態では、耐候性複合材は、少なくとも１種のフルオロポリマーを含む少なくとも１つの耐候性のコーティングまたは層を含む。フルオロポリマーという用語は、重合させるために開裂可能なビニル基を含有する、かつこのビニル基に直接結合した状態で少なくとも１個のフッ素原子、少なくとも１個のフルオロアルキル基、または少なくとも１個のフルオロアルコキシ基を含有する、化合物から選択される少なくとも１種のモノマーをその鎖中に有する任意のポリマーを表す。フルオロモノマーの例としては、ビニルフルオリド、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）、トリフルオロエチレン（ＶＦ３）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、１，２−ジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフィウオロプロピレン（ＨＦＰ）、ペルフルオロ（アルキルビニル）エーテル、たとえば、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル（ＰＭＶＥ）、ペルフルオロ（エチルビニル）エーテル（ＰＥＶＥ）、およびペルフルオロ（プロピルビニル）エーテル（ＰＰＶＥ）、ペルフルオロ（１，３−ジオキソール）、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）（ＰＤＤ）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましいフルオロポリマーは、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）のホモポリマーおよびコポリマーである。
【００３５】
フルオロポリマー組成物はまた、有機溶媒を含めて当技術分野で公知の任意の好適な溶媒およびそれらの混合物を用いて配合されうる。たとえば、好適な溶媒は、芳香族炭化水素、たとえば、トルエンおよびキシレン、エステル、たとえば、エチルアセテート、ブチルアセテート、およびメトキシプロピルアセテート、ケトン、たとえば、アセトン、シクロヘキサノン、およびメチルイソブチルケトン、ラクトン、たとえば、γ−ブチロラクトン、アミド、たとえば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、グリコールエーテル、たとえば、ジエチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、およびジプロピレングリコールメチルエーテル、ならびにそれらのエステル、さらにはＮ−メチルピロリドンを含みうる。
【００３６】
とくに好適なフルオロポリマーとしては、潜伏性溶媒に適応するものが挙げられる（潜伏性溶媒とは、室温ではフルオロポリマー樹脂を溶解したり実質的に膨潤したりしないが昇温するとフルオロポリマー樹脂を溶媒和する溶媒のことである）。本明細書で用いられる場合、「疎水性」潜伏性溶媒は、２５℃で１０重量％未満の水への溶解度を有する溶媒を包含することが意図される。
【００３７】
本発明に係る各フルオロポリマー層組成物は、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、またはフルオロポリマーのホモポリマーもしくはコポリマーとフルオロポリマーの（コ）ポリマーと相溶可能な１種または複数種の他のポリマーとのブレンドでありうる。たとえば、本発明に係るフルオロポリマーのコポリマーおよびターポリマーとしては、ビニリデンフルオリド単位がポリマー中のすべてのモノマー単位の全重量の４０パーセント超を構成するもの、より好ましくは、それらの単位の全重量の７０パーセント超を構成するものが挙げられうる。ビニリデンフルオリドのコポリマー、ターポリマー、およびより多元のポリマーは、ビニリデンフルオリドと、ビニルフルオリド、トリフルオロエテン、テトラフルオロエテン、１種または複数種の部分フッ素化または完全フッ素化α−オレフィン、たとえば、３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン、１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン、３，３，３，４，４−ペンタフルオロ−１−ブテン、およびヘキサフルオロプロペン、部分フッ素化オレフィンヘキサフルオロイソブチレン、過フッ素化ビニルエーテル、たとえば、ペルフルオロメチルビニルエーテル、ペルフルオロエチルビニルエーテル、ペルフルオロ−ｎ−プロピルビニルエーテル、およびペルフルオロ−２−プロポキシプロピルビニルエーテル、フッ素化ジオキソール、たとえば、ペルフルオロ（１，３−ジオキソール）およびペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）、アリルモノマー、部分フッ素化アリルモノマー、またはフッ素化アリルモノマー、たとえば、２−ヒドロキシエチルアリルエーテルまたは３−アリルオキシプロパンジオール、およびエテンまたはプロペンからなる群から選択される１種または複数種のモノマーと、を反応させることにより作製されうる。好ましいコポリマーまたはターポリマーは、ビニルフルオリド、トリフルオロエテン、テトラフルオロエテン（ＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、およびヘキサフルオロプロペン（ＨＦＰ）を用いて形成される。
【００３８】
フルオロポリマー層はまた、ＰＶＤＦポリマーと、相溶性ポリマー、たとえば、限定されるものではないが、アクリルポリマーまたはアクリルコポリマー、たとえば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはＭＭＡとエチルアクリレートやブチルアクリレートなどのアクリルモノマーとのコポリマーと、のブレンドでありうる。たとえば、ＰＶＤＦおよびＰＭＭＡは、均一ブレンドを形成するように溶融ブレンドされうる。好ましい実施形態は、５０〜９０重量パーセントのＰＶＤＦと、１０〜５０重量パーセントのポリメチルメタクリレートまたはポリメチルメタクリレートコポリマーと、のブレンドである。ただし、ＰＭＭＡコポリマーは、少なくとも７０重量パーセント、好ましくは少なくとも８０重量パーセントのメツルメタクリレートモノマー基を含有する。さらにより好ましくは、少なくとも９０重量パーセントである。アクリルポリマーは、官能基化されていても官能基化されていなくてもよく、異なるアクリルポリマーのブレンドであってもよい。有用な反応性官能基としては、カルボキシレート、アミン、カルボン酸、アンヒドリド、メラミン、スルホン酸、アジリジン、イソシアネート、ヒドロキシル、およびエポキシが挙げられるが、これらに限定されるものではない。アクリルアミド、カルバメート、ウレイド、およびアルコキシシラン官能基などの他の官能基もまた、アクリルポリマー上で有用でありうる。一実施形態では、アクリルポリマーは、官能基化されていない。ＰＶＤＦまたはその一部はまた、官能基化されていてもよい。また、障壁性を増強するために共樹脂（たとえば、アクリル）および／またはＰＶＤＦを架橋することも可能であると考えられる。官能基化されたまたは官能基化されていないアクリル樹脂はまた、フルオロポリマーシードの存在下で生成されたアクリルポリマーから形成されるアクリル変性フルオロポリマーの場合のように、フルオロポリマーとの均質ブレンドの一部であってもよい。
【００３９】
本発明のさらなる実施形態では、ポリマーの水性ディスパージョンであるかつ有機溶媒（全配合物重量基準で約２０重量パーセント未満、好ましくは約１０重量パーセント未満）をほとんどまたはまったく含有しないフルオロポリマー組成物を使用しうる。そのような水性組成物の例としては、アクリル変性フルオロポリマー（「ＡＭＦ」）ディスパージョンとしても知られるフルオロポリマー／アクリルハイブリッドディスパージョンが挙げられる。ＡＭＦディスパージョンは、１種または複数種のアクリルモノマーを用いてフルオロポリマーシードディスパージョンを膨潤させてからアクリルモノマーを重合することにより形成される。ＡＭＦディスパージョンは、いくつかタイプの１つでありうる。一タイプでは、水性ディスパージョン中の粒子は、粒子内のフルオロポリマーおよびアクリルポリマーの実質的に均一な分布または「相互侵入網状構造」分布を有する。他のタイプでは、水性ディスパージョン粒子内の成分樹脂の分布は、実質的に不均一であり、たとえば、分布は、いわゆる「コア−シェル」もしくは「ラズベリー」モルフォロジーまたは水性多段ポリマーディスパージョンの技術分野で周知のなにか他のモルフォロジーでありうる。均一分布は、屋外耐候性の利点があるので、多くの場合、有利である。また、障壁性を増強するために共樹脂（たとえば、アクリル）および／またはＰＶＤＦを架橋しうると考えられる。また、最終コーティングを架橋させて硬度および耐熱性を増加させる少なくとも１種の機能性コモノマーを用いてＡＭＦを生成することも可能であると考えられる。
【００４０】
一実施形態では、フルオロポリマーコーティングは、ＰＶＤＦ溶液、ＰＶＤＦ潜伏性溶媒ディスパージョン、またはＡＭＦ技術を利用した水性ディスパージョン、たとえば、Ｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｕｓｓｉａ，ＰＡに事務所を構えるＡｒｋｅｍａから入手可能なＫＹＮＡＲ  ＡＱＵＡＴＥＣ（登録商標）という商標で販売されている製品から形成される。
【００４１】
他の実施形態では、フルオロポリマーコーティングは、フルオロエチレンビニルエーテル樹脂（ＦＥＶＥ）を含む。フルオロエチレンビニルエーテル樹脂は、溶媒溶性樹脂（たとえば、有機溶媒を使用する）または水系エマルジョン（たとえば、ポリオキシエチレン（ＥＯ）単位を含有するビニルエーテルマクロモノマーを使用する）を含みうる。フルオロエチレンビニルエーテル樹脂は、炭化水素ビニルエーテルと、フルオロエチレン、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）またはポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）と、のコポリマーを含みうる。フルオロエチレンビニルエーテル樹脂は、ナノ粒子を用いてまたは用いずに配合可能であると考えられる。
【００４２】
好ましい実施形態では、層またはコーティングは、デバイスにＵＶ保護を提供するために、ＵＶ吸収剤を含み、ＵＶ遮断性である。有用なＵＶ吸収剤としては、ベンゾトリアゾール、トリアジン、ベンゾフェノン、およびシアノアクリレートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、ＵＶ吸収剤としては、ナノ金属酸化物（たとえば、酸化亜鉛、酸化セリウム、または酸化チタン）などの無機ＵＶ吸収剤が挙げられうる。好ましいＵＶ吸収剤としては、光触媒活性を減少させるために表面処理されていてもよい小さい粒子サイズ（たとえば、８０ｎｍ未満）を有する有機材料または無機材料（たとえば、ＺｎＯおよび／またはＣｅＯ2）の両方が挙げられうる。ＵＶ吸収剤は、５ミルのＳＫＣ  ＳＨ８２  ＰＥＴ基材上の乾燥コーティングを介してＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｄｂａ  ９５０  ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光計により測定したときに、３５０ｎｍで好ましくは１５％未満、より好ましくは１０％未満の光透過率になるように、基材および下側のすべての層にＵＶ保護を提供するレベルで存在する。ＵＶ吸収剤は、多層耐候性コーティングのいずれかの層に存在可能である。
【００４３】
少なくとも１つの層またはコーティングは、他の添加剤、たとえば、限定されるものではないが、耐衝撃性改質剤、ナノ粒子、ＵＶ安定剤／吸収剤、可塑剤、プロセス助剤、充填剤、着色剤、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、界面活性剤、トナー、分散助剤、架橋剤、マット剤、接着促進剤などを含有しうる。これらの添加剤は、多層耐候性コーティングのいずれかの層に存在可能である。
【００４４】
光起電力デバイスまたはＯＬＥＤデバイスの場合、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングは、望ましくは、クリアコーティングまたは透明である。透明耐候性複合材系は、デバイスの前側に適用されうる。また、デバイス（特定的には光起電力モジュール）の後側の少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングは、光を反射してデバイスに戻すように不透明または半透明な白色であることが望ましいこともある。したがって、不透明または半透明な層コーティングが望まれる場合、層またはコーティングは、４００ｎｍ未満の波長を遮断するＴｉＯ2、ＺｎＯなどのＵＶ遮断材料を含有する。ＴｉＯ2は、光起電力モジュールの後側の全太陽光反射率を増加させてモジュールの効率を増加させるように支援可能であるので、ＴｉＯ2顔料などの添加剤は、とくに好ましいこともある。
【００４５】
層またはコーティングは、たとえば、約０．１〜５０重量パーセント、０．１〜３０重量パーセント、０．１〜７重量パーセント、または０．１〜１重量パーセントの範囲内の任意の好適な量の他の添加剤、たとえば、ＴｉＯ2を含有しうる。
【００４６】
耐候性の層またはコーティングの厚さは、とくに限定されるものではなく、当業者に有用な任意の好適な厚さでありうる。たとえば、層は、約１ｎｍ〜２５０μｍなどの範囲内の厚さでありうる。コーティング層は、好ましくは３ミル未満または２ミル未満、最も好ましくは１ミル未満程度の薄いコーティングである。
【００４７】
本発明に有用なコーティングとしては、国際公開第１０１４４５２０号パンフレット、米国特許出願公開第２０１１３１５１８９号明細書、および米国特許出願公開第２０１０１７５７４２号明細書（それぞれその全体があらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる）に記載のものが挙げられうる。これらのコーティングは、たとえば、多層コーティングのトップ層またはプライマー層として使用されうる。
【００４８】
基材
耐候性複合材は、湿分障壁系と少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングとの間に配設された基材を含む。たとえば、本発明で使用するのに好適な基材としては、光起電力デバイスおよびＯＬＥＤデバイスで使用するのに好適な任意の基材が挙げられうる。好ましい実施形態では、基材は透明である（たとえば、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に準拠して測定したときに、８０％超の光透過率、９０％超の光透過率など）。
【００４９】
ポリマー基材は、とくに好適である。好適なポリマー基材材料の例示的な例としては、ポリアクリレート（たとえば、ポリメチルメタクリレート）、ポリエステル（たとえば、ポリエチレンテレフタレート）、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートなどのような高分子基材が挙げられるが、これらに限定されるものではない。たとえば、ポリマー基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、およびそれらの組合せからなる群から選択されうる。
【００５０】
例示的実施形態では、基材は、二軸配向および熱硬化性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む。一実施形態では、基材は、実質的にまたは完全に透明である。他の実施形態では、基材は、実質的にまたは完全にフレキシブルである。
【００５１】
他の成分もまた、基材と一緒に配合されうる。たとえば、所望の性質に基づいて、充填剤、安定剤、着色剤、ＵＶ吸収剤、可塑剤、潤滑剤などを、基材に添加したりもしくは組み込んだりまたは基材の表面に適用したりしうる。
【００５２】
基材は、コーティングおよび／または障壁系への接着性を改良するために、表面処理または化学プライマー処理されうる。たとえば、コロナ処理、プラズマ処理、もしくはフレーム処理を使用することが可能であり、かつ／またはシラン系、ウレタン系、アクリル系、ポリエチレンイミン系、もしくはエチレンアクリル酸コポリマー系のプライマーのような化学処理剤を基材に適用することが可能である。表面処理または化学プライマーは、湿分障壁性および耐候性の層またはコーティングへの良好な接着を達成するのに必要な化学に依存して、基材のいずれの面でも同一であっても異なっていてもよい。
【００５３】
基材は、任意の好適な形態をとりうる。たとえば、基材は、シート、フィルム、複合材などでありうる。基材はまた、意図される用途に基づいて任意の好適な厚さ（たとえば、２５〜５００μｍ、好ましくは１０ミル未満または６ミル未満の厚さ）でありうる。基材は、二軸延伸プロセスや熱硬化プロセスなどの任意の公知の手段により形成されうる。
【００５４】
耐候性複合材
耐候性複合材は、当業者に公知の任意の好適な装置および技術を用いて形成されうる。本発明の一実施形態では、耐候性複合材の形成方法は、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する湿分障壁系を基材に適用することと、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングを基材に適用することと、を含む。適用工程は、逐次的にまたは同時に行われうる。また、コロナ処理やプラズマ処理などの好適な技術を用いて、層間の結合を増強しうる。層およびコーティングは、カーテン塗布、グラビア塗布、ロールツーロールラミネーション、堆積プロセスなどのような当技術分野で公知の好適な技術を用いて、適用または結合一体化されうる。
【００５５】
図１および２に示されるように、耐候性複合材１００は、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティング層１０２（図１には、２つの耐候性層１０２ａおよびｌ０２ｂが示されている）と、基材層１０３の片側または両側に１つまたは複数の表面処理またはプライマー１０５を含みうる基材層１０３と、湿分障壁系１０４と、を含みうる。湿分障壁系１０４は、無機層１０４ａと有機層１０４ｂとを含む交互層を含みうる。図中の層は、原寸どおりではなく、代表例を示すことを目的としたものにすぎないことに留意されたい。
【００５６】
本発明の一実施形態では、耐候性複合材は、有機と無機との交互層を含む湿分障壁系（この湿分障壁系は、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を有する）と、ポリビニリデンフルオリドを含む少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングと、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を含む基材（この基材は、湿分障壁系と少なくとも１つの耐候性の層またはコーティングとの間に配設される）と、を含む。
【００５７】
用途
耐候性複合材は、耐候性複合材の最外側の耐候性の層またはコーティングが環境に曝露されるように、湿分に対して高い感受性を有するデバイスに接着されうる。また、耐候性複合材は、Ｏ2などの他のガスを遮断するためにも使用されうる。感湿デバイスは、たとえば、光起電力薄膜電池または有機発光ダイオードを含みうる。湿分に対して高い感受性を有するデバイス、たとえば、ＣＩＧＳは、過度の湿分に曝露されると、寿命を減少したりまたは完全に動作を停止したりするおそれがある。本発明に係る耐候性複合材によれば、湿分に対して高い感受性を有するデバイスは、好ましくは、１×１０-2ｇ／ｍ2／日以下の湿分蒸気透過速度を呈して、改良された性能および寿命を提供する。
【００５８】
薄膜光起電力電池は、任意の公知技術に従って、たとえば、１つまたは複数の薄層の光起電力材料を基材上に堆積することにより、作製されうる。そのような層の厚さ範囲は、数ナノメートルから数十マイクロメートルまで、さまざまでありうる。好適な光起電力材料としては、アモルファスシリコン、式ＣｕＩｎxＧａ(1-x)Ｓｅ2（式中、０＜ｘ＜１）を有するセレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、および有機光起電力材料（ＯＰＶ）などが挙げられる。光起電力薄膜電池は、光起電力材料に加えて、当技術分野で公知の他の好適な材料を含みうる。たとえば、セレン化銅インジウムガリウムは、基材（たとえば、フォイルまたはガラス）上に堆積されうる。また、光起電力電池を形成するために、他の材料、たとえば、モリブデン、酸化亜鉛、硫化カドミウムなどの薄いコーティングを含みうる。
【００５９】
図３に示されように、耐候性複合材１００は、光起電力デバイスを取り囲む。特定的には、少なくとも１つの耐候性の層またはコーティング１０２（２つの耐候性層１０２ａおよび１０２ｂが示されている）と基材層１０３と湿分障壁系１０４とを含む第１の耐候性複合材１００は、封入材または接着材の層１０６間にある太陽電池１０８の上側に位置決めされ、かつ耐候性の層またはコーティング１０２ａおよび１０２ｂと基材層１０３と湿分障壁系１０４とを含む第２の耐候性複合材１００は、下側に位置決めされる。最外側の耐候性の層またはコーティング１０２ａは、デバイスの外側に位置決めされる（たとえば、環境に直接接触する）。コーティング層１０２は、デバイスの前側および／または後側に位置決めされるので、片側または両側は、とくにＰＥＴまたはＰＥＮから作製された複合材内の層にＵＶ保護を提供する。
【００６０】
用途に依存して、光起電力薄膜電池または有機発光ダイオードは、フレキシブルであることが好ましいこともある。たとえば、フレキシブル薄膜構成は、軽量でありかつ建築物の外面上の種々の形状に整合可能であるので、建材一体型光起電力素子（ＢＩＰＶ：ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）などの用途で使用されうる。
【００６１】
本発明の一実施形態では、各耐候性複合材のコーティングは、環境に曝露され、かつ第１の耐候性複合材（上側）は、透明であり、かつ第２の耐候性複合材（下側）は、不透明または半透明である。この構成は、光起電力デバイスにとくに好適でありうる。言い換えれば、光起電力薄膜電池は、２つの耐候性複合材間に挟まれうる。
【実施例】
【００６２】
本発明は、以下の実施例を参照することにより、さらに例示されうる。
【００６３】
実施例１−顔料着色の有機溶媒ディスパージョンコーティング
ＰＶＤＦホモポリマー樹脂（Ｍｗ４５０Ｋのエマルジョンポリマー）およびアクリルコポリマー（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製のＰＡＲＡＬＯＩＤ（登録商標）Ｂ４４）を用いて、ディスパージョンコーティングを配合した。塗料振盪機中で１２５ｇの４ｍｍガラスビーズを用いて、表１の配合物を３０分間混合した。５ミルギャップを有する８パス湿潤膜アプリケーターを用いて、５ミルの厚さのプライマー処理ＰＥＴフィルム（ＳＫＣ  ＳＨ−８２）にコーティングを適用した。コーティングを室温で１分間フラッシングし、続いて、１７０℃（３３８°Ｆ）で１分間焼成した。平滑白色コーティングが得られた。このコーティングを１０００時間にわたる８５℃／８５％ＲＨの湿度曝露により試験し、続いて、クロスハッチ接着試験（ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−０９）に付した。このコーティングは、試験領域のコーティングの損失が２０％未満であり、首尾よく接着試験に合格した。
【００６４】
【表１】
2015513478.tif 000003
【００６５】
また、このコーティングをＱＵＶ  Ｂ試験ユニットで促進耐候性により試験した。５０００時間の曝露後、コーティングは、依然として＞６０％の光沢保持率を有していたことから、良好な耐候性が示唆された。この顔料着色コーティングは、太陽電池モジュールの後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【００６６】
実施例２：ナノ酸化セリウム添加剤を使用した非顔料着色の有機ディスパージョンコーティング
ＰＶＤＦホモポリマー樹脂（Ｍｗ４５０Ｋのエマルジョンポリマー）およびアクリルコポリマー（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製のＰＡＲＡＬＯＩＤ（登録商標）Ｂ４４）を用いて、ディスパージョンコーティングを配合する。塗料振盪機中で１２５ｇの４ｍｍガラスビーズを用いて、表２の配合物を３０分間混合する。８ミルギャップを有する８バス湿潤膜アプリケーターを用いて、５ミルの厚さのＳＫＣ  ＳＨ８２  ＰＥＴにコーティングを適用した。コーティングを室温で１分間フラッシングし、続いて、１７０℃（３３８°Ｆ）で１分間焼成した。ヘイズを有する平滑コーティングが作製された。
【００６７】
【表２】
2015513478.tif 000004
【００６８】
この非顔料着色コーティング／ＰＥＴサンプルは、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に記載の方法に準拠して測定したときに、９０．３％の全透過率および２３．８％のヘイズを有していた。非顔料着色コーティング／ＰＥＴサンプルの光透過パーセントは、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｄｂａ  ９５０  ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光計を用いて３５０ｎｍで８％であると測定されたので、コーティングは、ＰＥＴ基材にＵＶ保護を提供する。この非顔料着色透明コーティングは、太陽電池モジュールの前側または後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【００６９】
実施例３−架橋を有する顔料着色の水性ディスパージョンコーティング
ＰＶＤＦ−アクリルハイブリッドディスパージョンを次のように調製した。ＰＶＤＦコポリマーフルオロポリマーラテックス：（樹脂組成は７５／２５ｗｔ％ＶＦ２／ＨＦＰであり、光散乱によるラテックス粒子サイズは１４０ｎｍであり、固形分は４１ｗｔ％である）は、入手したままの状態で使用した。このディスパージョンは、乾燥ポリマー基準で１７．５ジュール／グラムの第１の融解熱ＤＳＣエンタルピーを有し、主結晶融解ピークは、１０３℃であった。ＶＡＺＯ（登録商標）−６７（Ｄｕｐｏｎｔ）、ＰＯＬＹＳＴＥＰ  Ｂ７アンモニウムラウリルスルフェート（ＳＴＥＰＡＮ（登録商標）、３０ｗｔ％水性溶液）は、入手したままの状態で使用する。Ａｌｄｒｉｃｈ製のメチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、メタクリル酸、およびエチルアクリレートは、入手したままの状態で使用する。
【００７０】
独立した槽内で、メチルメタクリレート（２１０ｇ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（１８ｇ）、エチルアクリレート（７２ｇ）、およびイソオクチルメルカプトプロピオネート（０．５ｇ）から、モノマー混合物−（モノマー混合物Ａ）−を調製した。
【００７１】
他の独立した槽内で、メチルメタクリレート（８７ｇ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（１０２ｇ）、エチルアクリレート（１０２ｇ）、メタクリル酸（９ｇ）、およびイソオクチルメルカプトプロピオネート（０．５ｇ）から、モノマー混合物−（モノマー混合物Ｂ）−を調製した。３．８ｇのＶＡＺＯ（登録商標）−６７（ＤｕＰｏｎｔ）およびトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（１８．７ｇ）から、開始剤溶液を調製する。
【００７２】
冷却器、高純度アルゴンおよびモノマーの入口、ならびに機械撹拌機を備えた釜内に、１４６３ｇのフルオロポリマーラテックスを仕込んだ。２７５ｇの水および１５ｇのＰＯＬＹＳＴＥＰ（登録商標）Ｂ７を添加する。反応器およびその初期内容物を１０分間にわたりフラッシングおよびパージングした後、６０ｇのモノマー混合物Ａを６００ｇ／時の速度で反応器内に導入した。次いで、開始剤溶液を添加した。７５℃に加熱しながら、３０分間にわたり反応器およびその内容物をアルゴン下で撹拌した。次いで、モノマー混合物Ａの残りの部分を２０４ｇ／時の速度で添加した。３０分後、モノマー混合物Ｂを２４０ｇ／時の速度で供給した。すべてのモノマー混合物を添加した時、さらに３０分間にわたり反応温度を７５℃に維持することにより、残留モノマーを消費した。次いで、ｔ−ブチルヒドロペルオキシドとナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートとの０．７ｇの混合物を反応器に添加し、次いで、さらに３０分間にわたり反応器を７５℃に維持した。次いで、反応混合物を周囲温度に冷却し、ベントし、そして反応系をチーズクロスに通して濾過することによりディスパージョンを生成させた。ディスパージョンの最終固形分含有率を重量測定法により測定したところ、４９．５重量パーセントであった。ディスパージョンを水性アンモニアで約７．８のｐＨに中和した。ディスパージョンの最小膜形成温度は、１５℃であった。
【００７３】
このディスパージョンに基づいて、以下の配合物を用いて、２成分白色水性コーティングを配合した。
【００７４】
【表３】
2015513478.tif 000005
【００７５】
【表４】
2015513478.tif 000006
【００７６】
【表５】
2015513478.tif 000007
【００７７】
Ｃｏｗｌｅｓ高速ミキサーを用いて、顔料濃厚物１を調製した。この際、２０００ｒｐｍで１５分間、次いで、４０００ｒｐｍで３０分間運転した。５００ｒｐｍの低速混合撹拌機を用いて、Ａ成分および最終配合物をそれぞれ１０分間混合した。
【００７８】
約１ミルの乾燥コーティング厚さになるように５ミルギャップを有する８パス湿潤膜アプリケーターを用いて、白色水性コーティングを実施例１と同一の前処理ＰＥＴに適用した。サンプルを１０分間にわたり室温でフラッシングし、次いで、３０分間にわたり８０℃でオーブン焼成した。サンプルを１０００時間にわたり８５℃／８５％相対湿度の湿熱試験に付し、そして実施例１と同様にコーティングの接着性を試験した。サンプルの基材上の矩形の保持率が１００％であったことからわかるように、優れた接着性であった。この顔料着色コーティングは、太陽電池モジュールの後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【００７９】
実施例４−ナノ吸収剤（ナノ亜鉛）を使用した架橋を有する非顔料着色の水性ディスパージョンコーティング（予測）
以下のようにかつ実施例３に従って、ＰＶＤＦ−アクリルＩＰＮディスパージョンを調製する。
【００８０】
このディスパージョンに基づいて、以下の配合物を用いて、２成分透明水性コーティングを配合する。
【００８１】
【表６】
2015513478.tif 000008
【００８２】
【表７】
2015513478.tif 000009
【００８３】
５００ｒｐｍの低速混合撹拌機を用いて、Ａ成分および最終配合物をそれぞれ１０分間混合する。
【００８４】
約１ミルの乾燥コーティング厚さになるように５ミルギャップを有する８パス湿潤膜アプリケーターを用いて、透明水性コーティングを実施例１と同一の前処理ＰＥＴに適用する。サンプルを１０分間にわたり室温でフラッシングし、次いで、３０分間にわたり８０℃でオーブン焼成する。サンプルを１０００時間にわたり８５℃／８５％相対湿度の湿熱試験に付し、そして実施例１と同様にコーティングの接着性を試験する。基材上の矩形の保持率が１００％であることのからわかるように、おそらく優れた接着性である。５０００時間にわたりＱＵＶ  Ａで促進耐候性を調べうる。この際、光沢保持率＞６０％を示し、このコーティングの優れた耐候性を示すはずである。
【００８５】
この透明耐候性コーティングは、太陽電池モジュールの前側または後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【００８６】
実施例５−ナノ酸化セリウムを使用した非顔料着色の水性コーティング（予測）
５００ｒｐｍの低速混合撹拌機を用いて、配合物を１０分間混合する。約１ミルの乾燥コーティング厚さになるように５ミルギャップを有する８パス湿潤膜アプリケーターを用いて、透明水性コーティングを実施例１と同一の前処理ＰＥＴに適用する。サンプルを１０分間にわたり室温でフラッシングし、次いで、３０分間にわたり８０℃でオーブン焼成する。５０００時間にわたりＱＵＶ  Ａで促進耐候性を調べうる。光沢保持率は＞６０％であり、このコーティングの優れた耐候性を示すことが予想される。
【００８７】
【表８】
2015513478.tif 000010
【００８８】
この透明耐候性コーティングは、太陽電池モジュールの前側または後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【００８９】
実施例６−ナノ酸化亜鉛を使用した非顔料着色の水性コーティング（予測）
５００ｒｐｍの低速混合撹拌機を用いて、配合物を１０分間混合する。約１ミルの乾燥コーティング厚さになるように５ミルギャップを有する８パス湿潤膜アプリケーターを用いて、透明水性コーティングを実施例１と同一の前処理ＰＥＴに適用する。サンプルを１０分間にわたり室温でフラッシングし、次いで、３０分間にわたり８０℃でオーブン焼成する。５０００時間にわたりＱＵＶ  Ａで促進耐候性を調べうる。光沢保持率は＞６０％であり、このコーティングの優れた耐候性を示すことが予想される。
【００９０】
【表９】
2015513478.tif 000011
【００９１】
この透明耐候性コーティングは、太陽電池モジュールの前側または後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【００９２】
実施例７−有機ＵＶ吸収剤を使用した非顔料着色の水性コーティング
５００ｒｐｍの低速混合撹拌機を用いて、配合物を１０分間混合する。約１ミルの乾燥コーティング厚さになるように５ミルギャップを有する８パス湿潤膜アプリケーターを用いて、透明水性コーティングを５ミルの厚さのＫｏｌｏｎ  ＣＤ  １０５  ＰＥＴに適用する。サンプルを１０分間にわたり室温でフラッシングし、次いで、３０分間にわたり８０℃でオーブン焼成した。
【００９３】
【表１０】
2015513478.tif 000012
【００９４】
ＰＥＴ上に得られた乾燥コーティングは、非常に良好な透明度を有していた。この非顔料着色コーティング／ＰＥＴサンプルは、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に記載の方法に準拠して測定したときに、９２．５％の全透過率および２．８％のヘイズを有していた。非顔料着色コーティング／ＰＥＴサンプルの光透過パーセントは、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｄｂａ  ９５０  ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光計を用いて３５０ｎｍで＜０．５％であると測定されたので、コーティングは、ＰＥＴ基材にＵＶ保護を提供する。この透明耐候性コーティングは、太陽電池モジュールの前側または後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【００９５】
実施例８−有機ＵＶ吸収剤を使用した架橋を有する非顔料着色の水性ディスパージョンコーティング
実施例３の方法に従って水性ＰＶＤＦ−アクリルハイブリッドディスパージョンを調製したが、ただし、次の変更を行った。ａ）モノマー混合物ＡおよびＢで、ヒドロキシエチルメタクリレートの代わりにヒドロキシプロピルメタクリレートを使用し、かつｂ）アクリルモノマーの全量を減少させて、全ポリマー固形分基準で約７０ｗｔ％ＰＶＤＦコポリマー：３０ｗｔ％アクリルコポリマーの組成を有する最終ディスパージョンを与えた。ハイブリッドディスパージョンの固形分ｗｔ％は、４４ｗｔ％であり、ディスパージョンの最小膜形成温度は、１７℃であった。
【００９６】
このディスパージョンに基づいて、以下の配合物を用いて、２成分水性透明コーティングを配合した。
【００９７】
【表１１】
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【００９８】
１０ミルギャップを有するドローダウンスクェアを用いて、得られた配合物を５ミルの厚さのＫＯＬＯＮ  ＣＤ  １０５  ＰＥＴフィルム上に適用し、室温で１時間フラッシングし、そして７０Ｃで１０分間焼成した。得られたコーティングは、非常に良好な透明度を有していた。ＡＳＴＭ  Ｄ−１００３に準拠して測定したときに、乾燥コーティング／ＰＥＴサンプルの全透過パーセントは、９２．６％であり、ヘイズは、４．０％以下であった。非顔料着色コーティング／ＰＥＴサンプルの光透過パーセントは、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｄｂａ  ９５０  ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光計を用いて３５０ｎｍで＜０．５％であると測定されたので、コーティングは、ＰＥＴ基材にＵＶ保護を提供する。
【００９９】
この透明耐候性コーティングは、太陽電池モジュールの前側または後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【０１００】
実施例９：障壁（ＢＡＲＩＸ（商標））系上でナノ亜鉛添加剤を使用した非顔料着色の有機ディスパージョンコーティング（予測）
薄い金属酸化物障壁層と交互に堆積された薄いポリマー層がＰＥＴまたはＰＥＮのベースフィルムに適用されたＢＡＲＩＸ（商標）障壁フィルム（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａに事務所を構えるＶｉｔｅｘ  Ｓｙｓｔｅｍｓから入手可能）を選択する。
【０１０１】
実施例８の非顔料着色コーティングをＢａｒｉｘ（商標）障壁フィルムのＰＥＴまたはＰＥＮのベースフィルムに適用する。コーティングを室温で１〜１０分間フラッシングし、続いて、１２０℃（３３８°Ｆ）で１〜５分間焼成する。この透明耐候性複合材は、太陽電池モジュールの前側または後側で使用するのに好適である。
【０１０２】
実施例１０−有機ＵＶ吸収剤を使用した非顔料着色の溶媒系ＦＥＶＥコーティング（予測）
ＬＵＭＩＦＬＯＮ（登録商標）ＬＦ２００Ｆ  ＦＥＶＥ樹脂を等重量のＭｉＢＫ中に溶解させて、５０ｗｔ％の溶液を作製する。次いで、５００ｒｐｍの低速混合撹拌機を用いて、硬化剤以外の他の配合物成分を１０分間にわたり添加する。次いで、使用時、硬化剤を添加する。ナイフオーバーロール塗布装置またはグラビア塗布装置を用いて、得られた透明コーティングを約２０ミクロンの乾燥コーティング厚さになるように実施例１と同一の前処理ＰＥＴに適用する。次いで、８０℃の最終ゾーン温度および２０分間の滞留時間のマルチゾーン強制空気オーブン中でサンプルを焼成する。
【０１０３】
【表１２】
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【０１０４】
この透明耐候性コーティングは、太陽電池モジュールの前側または後側で使用される障壁系の外側耐候性保護層に好適である。
【０１０５】
本発明の好ましい実施形態を本明細書に記載に示して説明してきたが、そのような実施形態が単なる例として提供されたものにすぎないことは、理解されよう。当業者であれば、本発明の主題から逸脱することなく、多くの変形、変更、および置換を思いつくであろう。したがって、添付の特許請求の範囲により、そのような均等な変形形態がすべてカバーされ、本発明の主題および範囲に包含されるものとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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