一种复合型水汽阻隔膜的制作方法

本申请涉及水汽阻隔膜材料与光电封装，尤其是涉及一种复合型水汽阻隔膜，适用于柔性钙钛矿太阳能电池及其他高湿敏电子器件的封装保护。

背景技术：

1、柔性薄膜太阳能电池具有柔性且轻薄的优异特性，使其广泛应用于太阳能背包、太阳能帐篷、太阳能手电筒、太阳能汽车以及光伏建筑一体化等领域。现有柔性薄膜太阳能电池中通常会用有机聚合物基底膜（如高透光性的pet基底膜或pc基底膜），但是现有的有机聚合物基底膜的透湿性能相对较差，水汽和氧气更容易通过有机聚合物基底膜进入柔性薄膜太阳能电池内部，易引起柔性薄膜太阳能电池内部结构水氧老化失效。综上所述，有机聚合物基底膜的水汽阻隔性能优劣程度决定了柔性薄膜太阳能电池的使用寿命和稳定性能。

2、为了改善有机聚合物基底膜的水汽阻隔性能，现有技术中会在有机聚合物基底膜上沉积无机阻隔层，公知的无机阻隔层如sinx、al2o3、zno、mgo等，虽具改善有机聚合物基底膜阻隔性效果，但有机聚合物基底膜/无机阻隔层形成的水汽阻隔膜易在弯折过程中产生裂纹。

3、为了改善上述水汽阻隔膜因无机阻隔层沉积带来的弯折易产生裂纹的问题，现有改进方式是采用pet为基底，表面沉积sinx、siox或al2o3等无机阻隔层后再在无机阻隔层形成有机聚合物层。然而，传统的有机聚合物基底膜/无机阻隔层/有机聚合物层平面结构中，有机层与无机层界面结合力较弱，易在弯折或热循环中产生微裂纹，导致水汽阻隔膜的阻隔性能退化。此外，纯平面界面无法有效缓解界面应力，尤其在柔性应用中更易出现分层，导致水汽阻隔膜的阻隔性能退化。综上所述，现有水汽阻隔膜存在水汽阻隔持久性偏差的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有水汽阻隔膜存在水汽阻隔持久偏差，本申请提供了一种复合水汽阻隔膜。

2、本申请提供的复合型水汽阻隔膜，是通过以下方案得以实现的：

3、一种复合型水汽阻隔膜的层结构为有机聚合物基底膜、无机阻隔层、有机聚合物层，所述无机阻隔层表面形成有若干凸起；所述有机聚合物基底膜朝向无机阻隔层的表面形成有若干第一凹槽；所述有机聚合物层朝向无机阻隔层的表面形成有若干第二凹槽；所述无机阻隔层一表面的凸起嵌合于第一凹槽，所述无机阻隔层另一表面的凸起嵌合于第二凹槽。

4、本申请通过三维互锁结构的复合界面以提升层间结合力、有效缓解界面应力，有效遏制水汽阻隔膜的阻隔性能退化，延长水汽阻隔膜的水汽阻隔持久性，并保持优异的水汽阻隔性与光学透过率，适用于柔性钙钛矿太阳能电池及其他高湿敏电子器件的封装保护。

5、优选地，所述凸起呈点阵式分布于所述无机阻隔层表面。

6、优选地，所述凸起为榫头结构；所述第一凹槽为榫眼槽；所述第二凹槽为榫眼槽。

7、优选地，所述凸起为蜂窝凸起；所述第一凹槽结构为蜂窝槽；所述第二凹槽为蜂窝槽。

8、优选地，所述朝向无机阻隔层的凸起的高度等于无机阻隔层厚度的0.05-0.25倍；朝向有机聚合物层的凸起的高度等于有机聚合物层厚度的0.05-0.25倍。

9、通过采用上述技术方案，更好延长水汽阻隔膜的水汽阻隔持久性。

10、优选地，无机阻隔层为sinx阻隔层，sinx阻隔层的厚度为40-80nm。

11、优选地，所述无机阻隔层包括sinx阻隔层和zno阻隔层，zno阻隔层位于相邻sinx阻隔层之间，单层sinx阻隔层的厚度为5-20nm；单层zno阻隔层的厚度为5-20nm。

12、通过采用上述技术方案，赋予复合型水汽阻隔膜更好的水汽阻隔效果。

13、优选地，所述有机聚合物层的接触角≥150°，滚动角≦10°，折射率为1.35-1.45。

14、优选地，所述有机聚合物层为甲基丙烯酸十二氟庚酯聚合物涂层；所述甲基丙烯酸十二氟庚酯聚合物涂层的厚度为0.5-2μm。

15、优选地，有机聚合物基底膜选自pet膜、聚酰亚胺 pi膜、聚丙烯pp膜、聚乙烯pe膜、聚碳酸酯pc膜、聚萘二甲酸乙二醇脂pen膜、聚甲基丙烯酸甲酯pmma膜、聚苯乙烯ps膜中的任意一种。

16、综上所述，本申请具有以下优点：

17、1、本申请通过三维互锁结构的复合界面以提升层间结合力、有效缓解界面应力，有效遏制水汽阻隔膜的阻隔性能退化，延长水汽阻隔膜的水汽阻隔持久性，并保持优异的水汽阻隔性与光学透过率。

18、2、本发明的水汽阻隔膜具有高阻隔性：蜂窝微孔和榫卯形貌增加了气体扩散路径长度，提高阻隔性能。

19、3、本发明的水汽阻隔膜具有优异柔韧性：错位嵌合的周期性结构能有效分散应力集中区，提升整体柔性与抗裂性能。

20、4、本发明的水汽阻隔膜具有错层应力分散：无机层和聚合层均为光学透明材料，不影响光电器件光吸收性能。

21、5、本申请中的复合型水汽阻隔膜水汽透过率（wvtr）≤1×10⁻5 g·m⁻²·day⁻¹；在弯折半径5 mm条件下500次循环后性能保持率≥90%。

1.一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述复合型水汽阻隔膜的层结构为有机聚合物基底膜（1）、无机阻隔层（2）、有机聚合物层（3），所述无机阻隔层（2）表面形成有若干凸起（21）；所述有机聚合物基底膜（1）朝向无机阻隔层（2）的表面形成有若干第一凹槽（11）；所述有机聚合物层（3）朝向无机阻隔层（2）的表面形成有若干第二凹槽（31）；所述无机阻隔层（2）一表面的凸起（21）嵌合于第一凹槽（11），所述无机阻隔层（2）另一表面的凸起（21）嵌合于第二凹槽（31）。

2.根据权利要求1所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述凸起（21）呈点阵式分布于所述无机阻隔层（2）表面。

3.根据权利要求1所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述凸起（21）为榫头结构；所述第一凹槽（11）为榫眼槽；所述第二凹槽（31）为榫眼槽。

4.根据权利要求1所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述凸起（21）为蜂窝凸起；所述第一凹槽（11）结构为蜂窝槽；所述第二凹槽（31）为蜂窝槽。

5.根据权利要求1所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：朝向无机阻隔层（2）的凸起（21）的高度等于无机阻隔层（2）厚度的0.05-0.25倍；朝向有机聚合物层（3）的凸起（21）的高度等于有机聚合物层（3）厚度的0.05-0.25倍。

6.根据权利要求1所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述无机阻隔层（2）为sinx阻隔层，sinx阻隔层的厚度为40-80nm。

7.根据权利要求1所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述无机阻隔层（2）包括sinx阻隔层（201）和zno阻隔层（202），zno阻隔层（202）位于相邻sinx阻隔层（201）之间，单层sinx阻隔层（201）的厚度为5-20nm；单层zno阻隔层（202）的厚度为5-20nm。

8.根据权利要求1所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述有机聚合物层（3）的接触角≥150°，滚动角≦10°，折射率为1.35–1.45。

9.根据权利要求8所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述有机聚合物层（3）为甲基丙烯酸十二氟庚酯聚合物涂层；所述甲基丙烯酸十二氟庚酯聚合物涂层的厚度为0.5-2μm。

10.根据权利要求8所述的一种复合型水汽阻隔膜，其特征在于：所述有机聚合物基底膜（1）选自pet膜、聚酰亚胺 pi膜、聚丙烯pp膜、聚乙烯pe膜、聚碳酸酯pc膜、聚萘二甲酸乙二醇脂pen膜、聚甲基丙烯酸甲酯pmma膜、聚苯乙烯ps膜中的任意一种。