AT506100A1 - PHOTOVOLTAIC MODULE WITH PRIMER LAYER - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches Modul, umfassend ein Solarzellensystem sowie beidseitig an dieses angebrachte Einkapselungsmaterialien, welche ein mit Bezug auf das Solarzellensystem siegelfähiges Einbettungsmaterial sowie ein Barrierematerial enthalten.The invention relates to a photovoltaic module, comprising a solar cell system as well as encapsulation materials attached thereto on both sides which contain a potting material sealable with respect to the solar cell system and a barrier material.
Photovoltaische Module dienen zur elektrischen Energieerzeugung aus Sonnenlicht. Die Energieerzeugung erfolgt dabei durch das Solarzellensystem, welches im Wesentlichen aus Halbleitermaterialien, wie z.B. Silizium in monokristalliner, polykristalliner oder amorpher Form gebildet wird. Diese Solarzellensysteme sind allerdings nur bedingt mechanisch belastbar, sodass diese beidseitig mit Einkapselungsmaterialien umhüllt werden müssen. Als Einkapselungsmaterialien dienen beispielsweise ein oder mehrere Schichten aus Glas und/oder Kunststofffolien und/oder Kunststofffolienverbunden.Photovoltaic modules are used to generate electricity from sunlight. The energy is generated by the solar cell system, which consists essentially of semiconductor materials, such as. Silicon is formed in monocrystalline, polycrystalline or amorphous form. These solar cell systems, however, have only limited mechanical load, so they must be encased on both sides with encapsulating materials. For example, one or more layers of glass and / or plastic films and / or plastic film composites serve as encapsulation materials.
Da photovoltaische Module vorrangig im Außenbereich eingesetzt werden, ist es erforderlich, das Solarzellensystem nicht nur gegenüber mechanischer Belastung, sondern auch gegen Witterungseinflüsse, wie das Eindringen von Feuchtigkeit oder Wasserdampf, zu schützen. Als Barriereschicht gegenüber Wasserdampf sind beispielsweise die von der Anmelderin unter der Bezeichnung ICOSOLAR® vertriebenen Folienverbunde bekannt. Des Weiteren ist man dazu übergegangen, innerhalb des Folienverbundes anorganische Oxidschichten anzubringen, welche das Eindringen von Feuchtigkeit unterbinden sollen. Allerdings hat es sich gezeigt, dass nicht nur die Materialauswahl, sondern auch die Haftung zwischen den einzelnen Lagen des Verbundes maßgeblich ist, da insbesondere bei der Außenanwendung ein unerwünschtes Delaminieren erfolgen kann.Since photovoltaic modules are primarily used outdoors, it is necessary not only to protect the solar cell system against mechanical stress, but also against weather influences, such as the ingress of moisture or water vapor. As a barrier layer to water vapor, for example, the sold by the applicant under the name ICOSOLAR® film composites are known. Furthermore, it has gone over to install inorganic oxide layers within the film composite, which should prevent the ingress of moisture. However, it has been shown that not only the choice of material, but also the adhesion between the individual layers of the composite is relevant, as in particular in outdoor use an undesirable delamination can occur.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden. Folgende Dreilagenverbundmaterialien zählen zum Stand der Technik: Tedlar-Polyester-Tedlar (TPT), Tedlar-Polyester-coextrudierte Schicht mit siegelfähigen Eigenschaften (TPE), PPP (Hydrolyse stabilisierter Polyester-Polyester-UV stabilisierter Polyester). Das TPT-Material hat sich sehr gut bewährt, ist aber teuer und verfügt über eine schlechte Haftung zu Einbettungsmaterialien, wie z.B. Ethylenvinylacatat (EVA) , welche im photovoltaischen Modulstapel Anwendung finden. Das TPE-Material verfügt über eine Coextrudatschicht, die aufgrund ihrer Dicke zu einem hohen Schrumpf und zu Delamination neigt. • · · · Λ · · ·· • · ·· · z ·· ··· · ····· · · · • · ····· · · · • · · · · t · t· ··· · ··· ··· #···The invention is now based on the object to avoid the disadvantages known from the prior art. The following three-layer composite materials are state of the art: Tedlar polyester Tedlar (TPT), Tedlar polyester co-extruded layer with sealable properties (TPE), PPP (hydrolysis of stabilized polyester-polyester UV-stabilized polyester). The TPT material has been very well proven but is expensive and has poor adhesion to embedding materials such as e.g. Ethylenvinylacatat (EVA), which are used in the photovoltaic module stack application. The TPE material has a coextrudate layer which, due to its thickness, tends to shrink and delaminate. ···································································································· · · ··· ··· # ···
Erfindungsgemäß wird ein photovoltaisches Modul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest an einer Seite des Solarzellensystems dasAccording to the invention, a photovoltaic module of the type mentioned is proposed, which is characterized in that at least on one side of the solar cell system
Barrierematerial an seiner, dem Einbettungsmaterial zugewandten Seite mit einer Primerschicht ausgestattet ist. Das in der Primerschicht eingesetzte Material zeigt eine sehr gute Haftung zu Polyesteroberflächen, zu Einbettungsmaterialien, wie z.B. Ethylenvinylacatat (EVA) und ist beständig gegenüber UV-Strahlung und Wasserdampf. Mittels Pigmentierung können darüber hinaus verschiedene Designs geschaffen werden.Barrier material is provided on its, the embedding material facing side with a primer layer. The material used in the primer layer shows very good adhesion to polyester surfaces, to embedding materials such as e.g. Ethylene vinyl acetate (EVA) and is resistant to UV radiation and water vapor. In addition, different designs can be created by means of pigmentation.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen photovoltaischen Moduls sind gemäß Unteransprüche offenbart.Further advantageous embodiments of the photovoltaic module according to the invention are disclosed according to the subclaims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung - siehe dazu Fig. 1 bis 3 - sowie anhand möglicher Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments of the invention - see FIGS. 1 to 3 - and with reference to possible embodiments.
Dabei zeigt Fig. 1 einen beispielhaften Aufbau für ein photovoltaisches Modul, umfassend das Solarzellensystem 6, welches beidseitig von den Einkapselungsmaterialien 1, 1' umhüllt ist. Das1 shows an exemplary structure for a photovoltaic module, comprising the solar cell system 6, which is enclosed on both sides by the encapsulation materials 1, 1 '. The
Einkapselungsmaterial 1, 1' besteht aus dem nach außen gewandtenEncapsulation material 1, 1 'consists of the outwardly facing
Barrierematerial 7, 7' sowie dem mit Bezug auf das Solarzellensystem 6 siegelfähigen Einbettungsmaterial 5, 5' . Zumindest an einer Seite des Solarzellensystems 6 weist das photovoltaische Modul ein Barrierematerial 7 auf, welches ein witterungsbeständige Schicht 2 sowie ein adhäsives Trägermaterial 13 enthält. Das adhäsive Trägermaterial 13 besteht aus einer Trägerschicht 3 und einer Primerschicht 4, welche dem Einbettungsmaterial 5 zugewandt ist. Die entgegengesetzte Seite des Solarzellensystems 6 weist ebenso ein Barrierematerial 7', beispielsweise eine Glasschicht, sowie ein Einbettungsmaterial 5' auf.Barrier material 7, 7 'and with respect to the solar cell system 6 sealable embedding material 5, 5'. At least on one side of the solar cell system 6, the photovoltaic module has a barrier material 7 which contains a weather-resistant layer 2 and an adhesive carrier material 13. The adhesive carrier material 13 consists of a carrier layer 3 and a primer layer 4, which faces the embedding material 5. The opposite side of the solar cell system 6 also has a barrier material 7 ', for example a glass layer, as well as an embedding material 5'.
Fig. 2 zeigt einen analogen Aufbau eines Barrierematerials 7, mit dem Unterschied, dass zwischen der Trägerschicht 3 und der witterungsbeständigen Schicht 2 zusätzlich eine anorganische Oxidschicht 8 angeordnet ist.FIG. 2 shows an analogous structure of a barrier material 7, with the difference that an inorganic oxide layer 8 is additionally arranged between the carrier layer 3 and the weather-resistant layer 2.
Fig. 3 zeigt einen möglichen Verfahrensablauf für das Aufträgen der Primerschicht 4 auf die Trägerschicht 3. Dabei wird die Trägerschicht 3 mittels Umlenkrollen 9a, 9b über eine Coronastation 10 in eine Auftragsanlage 11 geführt. Anschließend passiert die mit dem Primer 4 beaufschlagte Trägerschicht 3 über Umlenkrollen 9c, 9d einen Trockenkanal 12. Auf diese Weise wird das adhäsive Trägermaterial 13 erhalten. • · · ···· • · · 0 ·· ··· · ·FIG. 3 shows a possible procedure for the application of the primer layer 4 to the carrier layer 3. The carrier layer 3 is guided by means of deflection rollers 9a, 9b via a corona station 10 into an application system 11. Subsequently, the carrier layer 3 charged with the primer 4 passes through deflection rollers 9c, 9d through a drying channel 12. In this way, the adhesive carrier material 13 is obtained. • · · ···· • · · 0 ·· ··· · ·
Wie anhand der Figuren 1 bis 3 gezeigt, stellt die Primerschicht 4 das erfindungswesentliche Merkmal dar. Vorteilhafterweise werden Primer auf Polyurethan-Basis eingesetzt. Dabei sind Zweikomponenten-Klebesysteme besonders bevorzugt. Diese bestehen aus Polyurethan-Präpolymeren mit Isocyanat-Endgruppen, welche mit polyfunktionellen Alkohlen vernetzt werden können. Die Isocyanat-Endgruppen können entweder aromatischer Natur, wie z.B. Toluendiisocyanat (TDI) oder Diphenylmethandiisocyanat (MDI), oder aliphatischer Natur, wie z.B. Hexamthylendiisocyanat (HDI) oder Isophorondiisoyanat (IPDI), sein.As shown with reference to FIGS. 1 to 3, the primer layer 4 represents the feature essential to the invention. Advantageously, primers based on polyurethane are used. Two-component adhesive systems are particularly preferred. These consist of polyurethane prepolymers with isocyanate end groups, which can be crosslinked with polyfunctional alcohols. The isocyanate end groups may be either of an aromatic nature, such as e.g. Toluene diisocyanate (TDI) or diphenylmethane diisocyanate (MDI), or aliphatic nature, e.g. Hexamethylene diisocyanate (HDI) or isophorone diisoyanate (IPDI).
Die oben genannten Komponenten werden mit einem Überschuss an Isocyanat-Gruppen zusammen mit weiteren Komponenten, wie Stabilisatoren, Pigmenten, u.a. sowie organischen Lösungsmitteln gemischt, um die erforderlichen Eigenschaften, wie beispielsweise Klebrigkeit, Trockenheit der Primer-Oberfläche, Festkörpergehalt, sowie Farbeinstellung zu erhalten. Die Primermischung kann entweder bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur aushärten.The above components are combined with an excess of isocyanate groups together with other components such as stabilizers, pigments, and the like. and organic solvents to obtain the required properties such as tack, dryness of the primer surface, solid content, and color adjustment. The primer mixture can cure either at room temperature or at elevated temperature.
Die Oberfläche der Trägerschicht 3 kann zur Erzeugung einer optimalen Anbindung des Primers physikalisch vorbehandelt werden. Das Verfahren der Corona-Behandlung wird bevorzugt angewandt, wobei eine partielle Oxidation erfolgt, die eine erhöhte Polarität der Oberfläche des Materials in der Trägerschicht 3 zur Folge hat.The surface of the carrier layer 3 can be physically pretreated to produce an optimal connection of the primer. The method of corona treatment is preferably used, whereby a partial oxidation takes place, which has an increased polarity of the surface of the material in the carrier layer 3 result.
Die Zusammensetzung der Schichten für ein witterungsbeständiges photovoltaisches Modul, wie in Figuren 1 und 2 dargestellt, wird anhand der Beispiele a) bis i) erläutert:The composition of the layers for a weather-resistant photovoltaic module, as shown in FIGS. 1 and 2, will be explained with reference to examples a) to i):
Beispiel a)Example a)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden, Aluminiumfolien in unterschiedlichen Dicken.Polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, aluminum foils in different thicknesses.
Primerschicht 4: Polyurethan, PolyacrylatPrimer layer 4: polyurethane, polyacrylate
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt. 4 . • ' · ·· · · • ·· · • · • · »· ··«Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hot melt. 4. • '· · · · · · · · · · · · · · · · · «
Beispiel b)Example b)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden, Aluminiumfolien in unterschiedlichen Dicken.Polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, aluminum foils in different thicknesses.
Primerschicht 4: Polyurethan, Polyacrylat; Zugabe von Additiven wie UV Absorbern, Antioxidantien, Hydrolyse Additiven.Primer Layer 4: polyurethane, polyacrylate; Addition of additives such as UV absorbers, antioxidants, hydrolysis additives.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hot melt.
Beispiel c)Example c)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Foliefiverbunden, Aluminiumfolien in unterschiedlichen Dicken.Polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or foil composites, aluminum foils in different thicknesses.
Primerschicht 4: Polyurethan, Polyacrylat; Zugabe von Pigmenten wie Ti02, CaC03 oder Ruß.Primer Layer 4: polyurethane, polyacrylate; Addition of pigments such as TiO 2, CaCO 3 or carbon black.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hot melt.
Beispiel d)Example d)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden, Aufbringen einer aus der Dampfphase abgeschiedenen anorganischen Oxidschicht 8, um die Barrierewirkung zu erhöhen.Polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, applying a vapor deposited inorganic oxide layer 8 to increase the barrier effect.
Primerschicht 4: Polyurethan, Polyacrylat ·· • ·Primer layer 4: polyurethane, polyacrylate ··· ·
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hot melt.
Beispiel e)Example e)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan, welches in Form eines Thermoplasten (TPU, thermoplastisches Polyurethan) mit der Polyester Folie co-extrudiert in Form einer druck- und temperaturempfindlichen Folie vorliegt.Polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and co-extrudates in the form of films or film composites. Primer layer 4: Polyurethane, which is present in the form of a thermoplastic (TPU, thermoplastic polyurethane) co-extruded with the polyester film in the form of a pressure and temperature-sensitive film.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hot melt.
Beispiel f)Example f)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan mit Organosilanen gemischt, um die haftvermittelnden Eigenschaften zu verbessern.Polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and co-extrudates in the form of films or film composites. Primer Layer 4: Polyurethane mixed with organosilanes to improve adhesion promoting properties.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hot melt.
Beispiel g)Example g)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. | j \ iPolyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and co-extrudates in the form of films or film composites. | j \ i
Primerschicht 4: Polyurethan, auf Basis eines Zweikomponenten-Klebers bestehend aus den Komponenten A und B. Die Komponente A besteht aus einem Polyestergemisch, welches aufgrund seiner Zusammensetzung zu keiner Vergilbung bei Bewitterungslangtests (Damp Heat Test, 85 °C, 85 % Luftfeuchtigkeit) und unter UV-Bestrahlung neigt. Die Komponente B besteht aus einem Isocyanatpolymer, welches aufgrund seines aliphatischen Aufbaus kaum Möglichkeiten zur Vergilbung lässt.Primer layer 4: polyurethane, based on a two-component adhesive consisting of the components A and B. The component A consists of a polyester mixture, which due to its composition to no yellowing in weathering long-term tests (Damp Heat Test, 85 ° C, 85% humidity) under UV irradiation tends. Component B consists of an isocyanate polymer which, owing to its aliphatic structure, hardly leaves any possibilities for yellowing.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hot melt.
Beispiel h)Example h)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan, zusätzlich durch eine Acrylatschicht geschützt.Polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and co-extrudates in the form of films or film composites. Primer layer 4: polyurethane, additionally protected by an acrylate layer.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA),Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA),
Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyurethane (TPU), Polyester or Hot Melt.
Beispiel i)Example i)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt): Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET),Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Backing layer 3: polyethylene terephthalate (PET),
Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan auf Silikonbasis, Ein- oderPolyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and co-extrudates in the form of films or film composites. Primer Layer 4: Silicone-based polyurethane, single or single
Zweikomponenten-Kleber.Two component adhesive.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA),Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA),
Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA),Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethyl methacrylate (PMMA),
Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot Melt.Polyurethane (TPU), Polyester or Hot Melt.
Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Ausführung der Beispiele a) bis i): ·· • · -7 • · ·· ♦ / · • · • · • ·♦·· • · • · ·· ··· · · ··General working procedure for the execution of examples a) to i): ··························································································
Zur Beschichtung einer Trägerschicht 3 wird eine 35 %-ige Lösung eines Primers, bezogen auf den Festkörpergehalt der Primer-Komponenten, hergestellt. Dabei wird zuerst die Polyester-Polyol-Komponente mit einem organischen Lösemittel auf Ketonbasis vermischt. Nach Homogenisierung der Komponenten wird der Isocyanat-Härter zugegeben und nochmals gut gemischt. Die Primerlösung wird über die Auftragsanlage 11 - siehe Fig. 3 - auf die Trägerschicht 3, beispielsweise eine mit Coronastrahlung vorbehandelte Polyesterfolie, aufgebracht. Die Einstellung des Walzenspaltes in der Auftragsanlage 11 steuert den Auftrag für die Primerschicht 4, welcher im Bereich von 13 ± 3 g/ m2 liegt. Das beschichtete Material wird über Umlenkrollen 9 c und 9 d durch einen Trockner 12 geführt, in welchem das eingesetzte Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen 70 °C und 120 °C verdampft. Die Abluft und Temperatureinstellungen werden so gewählt, dass eine blasenfreie und möglichst trockene Beschichtung entsteht.For coating a carrier layer 3, a 35% solution of a primer based on the solids content of the primer components is prepared. First, the polyester-polyol component is mixed with a ketone-based organic solvent. After homogenization of the components, the isocyanate hardener is added and mixed again well. The primer solution is applied via the application system 11 -see FIG. 3 -to the carrier layer 3, for example a polyester film pretreated with corona radiation. The adjustment of the nip in the applicator 11 controls the application for the primer layer 4 which is in the range of 13 ± 3 g / m 2. The coated material is passed over deflection rollers 9 c and 9 d through a dryer 12 in which the solvent used at temperatures between 70 ° C and 120 ° C evaporated. The exhaust air and temperature settings are selected so that a bubble-free and as dry as possible coating.
Das erhaltene adhäsive Trägermaterial 13 wird nach der Trocknerstrecke über eine Umlenkrolle 9 e einer Aufbewahrungsrolle zugeführt und aufgewickelt. Abhängig von der Aushärtezeit und damit abhängig vom chemischen Aufbau des Isocyanats ergibt sich die Lagerzeit für das Trägermaterial 13.The adhesive carrier material 13 obtained is fed to the storage roll after the dryer section via a deflection roller 9 e and wound up. Depending on the curing time and thus dependent on the chemical structure of the isocyanate, the storage time for the carrier material 13 results.
Die Beispiele a) - i) zeigen die unterschiedlichen Möglichkeiten auf, welche Komponenten und Additive verwendet werden können.Examples a) -i) show the different possibilities as to which components and additives can be used.
Beispiel a) zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Zweischichtlaminats mit Primer. Die Primerschicht kann aus Polyurethan- und/oder Acrylatklebern bestehen.Example a) shows the basic structure of a two-layer laminate with primer. The primer layer may consist of polyurethane and / or acrylate adhesives.
Durch Zugabe von Additiven - siehe Beispiel b) - wie beispielsweise UV-Absorber, Antioxidantien oder Hydrolyse-Additive, wird der Primer für die Ausbildung der Primerschicht 4 gegenüber Bewitterung und UV-Strahlung geschützt. Aromatische Komponenten, die im Primer enthalten sein können, erhalten durch Additive temporären Schutz vor Vergilbung. Eine Vergilbung wird so lange unterbunden, bis der gesamte Anteil an Additiven verbraucht ist. Als Beispiele für UV-Additive werden Verbindungen auf HALS- (sterisch gehinderte Amine) und Triazin-Basis aufgeführt. Als Hydrolyse-Additive können Verbindungen auf Basis von Phosphoniten verwendet werden. Um die Vergilbung des Primers zur Gänze zu unterbinden, werdenBy adding additives - see example b) - such as UV absorbers, antioxidants or hydrolysis additives, the primer for the formation of the primer layer 4 is protected against weathering and UV radiation. Aromatic components which may be contained in the primer are temporarily protected from yellowing by additives. Yellowing is prevented until the entire proportion of additives is consumed. As examples of UV additives, compounds are listed on HALS (hindered amine) and triazine based. As hydrolysis additives, compounds based on phosphonites can be used. To completely prevent the yellowing of the primer, be
Primersysteme mit aliphatischem Isocyanat-Anteil bevorzugt. ·# · ♦ ο · ♦ · ·· ♦ ö ·· · • · · · ♦ ♦ • · · ···· · • ···· • · ♦ · · ·· ··· ♦ #♦· ·Primer systems with aliphatic isocyanate portion preferred. · # · ♦ ο · ♦ ··················
Beispiel c) beschreibt die Zugabe von Farbpigmenten wie Ti02, CaC03 oder Ruß. Mit diesen Pigmenten kann der Primer für die Ausbildung der Primerschicht 4 weiß oder schwarz eingefärbt werden, um den optischen Farbeindruck des Gesamtsystems zu verstärken. Die photokatalytische Wirkung von Ti02 bedingt eine Zugabe von UV-Additiven.Example c) describes the addition of color pigments such as TiO 2, CaCO 3 or carbon black. With these pigments, the primer for the formation of the primer layer 4 can be colored white or black in order to enhance the optical color impression of the overall system. The photocatalytic effect of Ti02 requires the addition of UV additives.
In Beispiel d) wird eine zusätzliche Oxidschicht, beispielsweise SiOx oder A10x, auf die Trägerschicht 3 aufgebracht. Die anorganische Oxidschicht wird in einer Dicke von 100 nm durch Dampfabscheiden im Vakuum aufgebracht und bietet neben der Polyester-Oberfläche einen zusätzlichen Schutz gegenüber Wasserdampfeintritt in das photovoltaische Modul.In example d), an additional oxide layer, for example SiOx or A10x, is applied to the carrier layer 3. The inorganic oxide layer is applied in a thickness of 100 nm by vapor deposition in vacuo and offers in addition to the polyester surface an additional protection against water vapor entry into the photovoltaic module.
In Beispiel e) wird die Primerschicht nicht über ein lösemittelhältiges System, sondern über einen thermoplastischen Polyurethan-Film aufgebracht. Dieser Primerfilm kann mit der Trägerschicht 3 coextrudiert oder mittels Druck und Temperatur beim Kaschierprozess auf die Trägerfolie 3 aufgebracht werden.In example e), the primer layer is not applied via a solvent-containing system but via a thermoplastic polyurethane film. This primer film can be coextruded with the carrier layer 3 or applied to the carrier film 3 by means of pressure and temperature during the laminating process.
In Beispiel f) werden zu den Polyurethan-Klebern funktionelle Organosilane zugegeben, um die haftvermittelnde Wirkung des Primers zu verstärken. Gleichzeitig wird auch die Barrierewirkung gegenüber Wasserdampf verbessert.In example f), functional organosilanes are added to the polyurethane adhesives in order to enhance the adhesion-promoting action of the primer. At the same time the barrier effect against water vapor is improved.
In Beispiel g) wird die Verwendung eines aliphatischen Zwei-Komponenten-Primer-Gemisches vorgeschlagen, welches keine Vergilbung zeigt und welches sich durch Hydrolysestabilität auszeichnet. Die Anbindung zur Trägerschicht 3 und zum Einbettungsmaterial 5 zeigt keine Beeinträchtigung.In example g) the use of an aliphatic two-component primer mixture is suggested which shows no yellowing and which is characterized by hydrolysis stability. The connection to the carrier layer 3 and the embedding material 5 shows no impairment.
In Beispiel h) wird die Polyurethan-Primerschicht 4 zusätzlich mit einer Acrylatschicht geschützt.In example h), the polyurethane primer layer 4 is additionally protected with an acrylate layer.
Beispiel i) beschreibt die Verwendung eines Silikonklebers auf Polyurethan-Basis. Das Silikon zeigt bei Temperaturschwankungen hervorragende Eigenschaften.Example i) describes the use of a silicone adhesive based on polyurethane. The silicone shows excellent properties in the event of temperature fluctuations.
Das Aufbringen der Primerschicht 4 auf die Trägerschicht 3 bewirkt eine deutliche Verbesserung der Anbindung des Einbettungsmaterials 5 für das Solarzellensystem 6. Zu Analysezwecken wurden 2 cm breite Streifen des auf Rolle gelagerten Trägermaterials 13 hergestellt, wobei jeweils nach den beispielhaften Ausführungen gemäß a) bis i) verfahren wurde. Zur Analyse selbst wurden die Teststreifen einer Schälgeschwindigkeit von 50 N/mm unterworfen, wobei nachgewiesen werden konnte, dass das Trägermaterial 13 auch nach beschleunigter Alterung, nämlich 500 hThe application of the primer layer 4 to the carrier layer 3 brings about a significant improvement in the binding of the embedding material 5 for the solar cell system 6. For analysis purposes, 2 cm wide strips of the roll-mounted carrier material 13 were produced, wherein in each case according to the exemplary embodiments according to a) to i) was proceeded. For the analysis itself, the test strips were subjected to a peeling rate of 50 N / mm, it being possible to prove that the carrier material 13 still remains after accelerated aging, namely 500 h
und 1000 h bei 85° C sowie 85 % Luftfeuchtigkeit, keinerleiand 1000 h at 85 ° C and 85% humidity, no
Delamination zeigt.Delamination shows.
Auf Grund der Ad- bzw. Kohäsionskräfte ist die Haftung der Primerschicht 4 an das Einbettungsmaterial 5 so hoch, dass selbst nach beschleunigten Alterungstests keine Materialermüdung erkennbar ist. Das in Rolle gelagerte adhäsive Trägermaterial 13 lässt sich nunmehr in Kombination mit weiteren witterungsbeständigen Folien, wie beispielsweise Polyvinylfluorid-Folien oderDue to the ad or cohesive forces, the adhesion of the primer layer 4 to the embedding material 5 is so high that no material fatigue can be detected even after accelerated aging tests. The roller-mounted adhesive carrier material 13 can now be combined with other weather-resistant films, such as polyvinyl fluoride films or
Polyethylennaphthenat-Folien weiter verarbeiten. Dazu stehen an sich bekannte Kaschier- bzw. Coextrusionsverfahren zur Verfügung.Continue processing polyethylene naphthenate films. For this purpose, known laminating or coextrusion are available.
Des Weiteren kann an das adhäsive Trägermaterial 13 ebenso durch Coextrusion die Einbettungsmaterialschicht 5 angebracht werden Dieser Materialaufbau kann nunmehr ein- oder beidseitig am Solarzellensystem 6 vorliegen. Es ist jedoch auch denkbar, bekannte Materialaufbauten, wie beispielsweise die Kombination einer transparenten Glasschicht 7' in Kombination mit einem Einbettungsmaterial 5' einzusetzen. Wird jedoch die Primerschicht 4 an der jeweils besonders beanspruchten Seite des Solarzellensystems 6, vorzugsweise in Form eines Rückseitenlaminates, angebracht, so können äußerst zufriedenstellende Langzeitergebnisse bei Verwendung des photovoltaischen Moduls im Außenbereich erzielt werden.Furthermore, the embedding material layer 5 can likewise be attached to the adhesive carrier material 13 by coextrusion. This material structure can now be present on one or both sides of the solar cell system 6. However, it is also conceivable to use known material constructions, such as, for example, the combination of a transparent glass layer 7 'in combination with an embedding material 5'. However, if the primer layer 4 is applied to the respectively particularly stressed side of the solar cell system 6, preferably in the form of a backside laminate, then extremely satisfactory long-term results can be achieved when using the photovoltaic module in the outdoor area.
13. Dezember 2007 ISOVOLTA AGDecember 13, 2007 ISOVOLTA AG
Dipl.-Ing. Dr. Ka\ga.n Dungier (Ausweisnummer 419)Dipl.-Ing. Dr. Ka \ ga.n Dungier (ID number 419)
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|---|---|---|---|
| UW | Change of intellectual property right |
Effective date: 20160515 |