BR112016030928B1 - Encapsulante de um módulo fotovoltaico, uso do encapsulante e módulo fotovoltaico - Google Patents

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Abstract

encapsulante de um módulo fotovoltaico a presente invenção se refere a um encapsulante (22) de módulo fotovoltaico (20), destinado a revestir uma célula fotovoltaica (10), compreendendo: - um copolímero etileno-acrilato de alquila, o índice de fluidez mfi do copolímero estando compreendido entre 1 g/10min e 40g/10min; - um silano, representando entre 0,1% e 0,5% do peso da composição; caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um agente de reticulação representando entre 0,1% e 0,5% do peso da composição e pelo fato de que o copolímero representa pelo menos 99% do peso da composição. a invenção se refere igualmente ao uso de tal encapsulante em um módulo fotovoltaico, bem como a um módulo fotovoltaico incorporando tal encapsulante.

Description

DOMÍNIO DA INVENÇÃO
[0001] A invenção tem por objeto um encapsulante de módulo fotovoltaico à base de um copolímero de etileno-acrilato de alquila no qual um agente de reticulação (peróxidos ou isocianatos ou todos os outros componentes tendo uma função de reticulação) só está presente em proporções muito reduzidas. A presente invenção refere-se igualmente a um módulo fotovoltaico, ou à utilização desta composição de encapsulante em um tal módulo, compreendendo, além da camada de encapsulante, pelo menos uma camada adjacente formando “frontsheet” ou “backsheet”, mais geralmente estas três camadas sucessivas, “frontsheet”, encapsulante e “backsheet”.
[0002] O aquecimento do clima, ligado aos gases com efeito estufa liberados por energias fósseis, levou ao desenvolvimento de soluções energéticas alternativas que não emitem tais gases quando de seu funcionamento como, por exemplo, os módulos fotovoltaicos. Um módulo fotovoltaico compreende uma “célula fotovoltaica”, esta célula sendo capaz de transformar a energia luminosa em eletricidade.
[0003] Existem numerosos tipos de estruturas de painéis fotovoltaicos.
[0004] Na Figura 1, representou-se uma célula fotovoltaica clássica; esta célula fotovoltaica 10 compreende células 12, uma célula contendo um sensor fotovoltaico 14, geralmente à base de silício tratado a fim de obter propriedades fotoelétricas, em contato com coletores de elétrons 16 colocados em cima (coletores superiores) e embaixo (coletores inferiores) do sensor fotovoltaico. Os coletores 16 superiores de uma célula são ligados aos coletores 16 inferiores de outra célula 12 por barras condutoras 18, constituídas geralmente por uma liga de metais. Todas as células 12 são conectadas entre si, em série e/ou em paralelo, para formar a célula fotovoltaica 10. Quando a célula fotovoltaica 10 é colocada sob uma fonte luminosa, ela libera uma corrente elétrica contínua, que pode ser recuperada nos terminais 19 da célula 10.
[0005] Com referência à Figura 2, o módulo fotovoltaico 20 compreende a célula fotovoltaica 10 da Figura 1 revestida em um “encapsulante”, este sendo composto por uma parte superior 22 e uma parte inferior 23. Uma camada protetora superior 24 (conhecida em inglês sob o termo “frontsheet”, utilizada na sequência) e uma camada protetora no dorso do módulo (conhecida em inglês sob o termo “backsheet”, igualmente utilizada na sequência) 26 são dispostas de um lado e de outro da célula encapsulada.
[0006] A proteção ao choque e à umidade da célula fotovoltaica 10 é assegurada pela camada protetora superior 24, geralmente de vidro.
[0007] A “backsheet” 26, por exemplo um filme multicamada à base de polímero fluorado e de tereftalato de polietileno, contribui para a proteção à umidade do módulo fotovoltaico 20 e ao isolamento elétrico das células 12 para evitar qualquer contato com o meio ambiente exterior.
[0008] O encapsulante 22 deve casar perfeitamente com o formato do espaço existente entre a célula fotovoltaica 10 e as camadas protetoras 24 e 26, a fim de evitar a presença de ar, o que limitaria o rendimento do módulo fotovoltaico. O encapsulante 22 deve igualmente impedir o contato das células 12 com a água e o oxigênio do ar, a fim de limitar a corrosão. A parte superior do encapsulante 22 está compreendida entre a célula 10 e a camada protetora superior 24. A parte inferior do encapsulante 22 está compreendida entre a célula 10 e a “backsheet” 26.
[0009] Na presença de radiação solar, cria-se um aquecimento no interior do módulo solar e temperaturas de 80°C (ou mais) podem ser atingidas, o que requer que as camadas sejam perfeitamente ligadas umas nas outras ao longo de todo o ciclo de vida do módulo.
ESTADO DA TÉCNICA
[0010] Atualmente, a maior parte do mercado de encapsulação fotovoltaica corresponde a formulações à base de um EVA ao qual se adiciona um peróxido, um silano e diversos aditivos funcionais.
[0011] EVA apresenta muitas qualidades e propriedades interessantes para esta aplicação. Ele confere, com efeito, principalmente muito boas propriedades de transparência, comportamento mecânico, resistência ao envelhecimento e, de modo geral, excelentes propriedades termomecânicas e mecânicas. Além disso, este termoplástico é relativamente barato, de modo que seu emprego para esta aplicação se tornou quase inevitável.
[0012] No entanto, o tipo de encapsulante a base EVA, com peróxido e silano, apresenta um inconveniente principal.
[0013] Com efeito, quando as condições de ambientes são degradadas, isto é, quando o encapsulante EVA envelhece em ambientes quentes e úmidos (DHT “Damp Heat Test”: 85°C / 85% HR “Umidade Relativa”), este componente é submetido à hidrólise que provoca o aparecimento de ácido acético, fonte de amarelecimento do encapsulante e de corrosão dos conectores metálicos do módulo fotovoltaico.
[0014] O versado na técnica poderia visar a substituição de EVA por um copolímero etileno-acrilato de alquila, mas esta solução, que evita com certeza os problemas específicos ligados ao EVA, quando este está presente em um ambiente difícil, não permite a obtenção de um módulo fotovoltaico correto. Com efeito, quando da laminação, numerosas bolhas se formam durante a reticulação devido ao peróxido presente em quantidades notáveis.
[0015] Além disso, o documento WO 2006095911 propõe uma solução pela utilização de uma formulação à base de um copolímero etileno-acrilato de alquila, cuja temperatura de fusão (T em °C), obtida de acordo com a norma JIS K 7121, responderia à fórmula seguinte: -3.0X+125 > T >-3.0X+109. O elemento X representando a taxa molar do comonômero polar (acrilato). Além disso, este documento propõe a associação a este copolímero de um silano a fim de proporcionar propriedades adesivas sobre o vidro.
[0016] Contudo, tal formulação não permitiria a obtenção de um encapsulante eficiente a longo prazo. O silano apresenta, com efeito, o inconveniente de não permitir um bom nível de adesão sobre o vidro quando ele não é quimicamente ligado ao polímero.
[0017] Assim, busca-se atualmente uma solução de encapsulação à base de um componente alternativo ao EVA, apresentando propriedades igualmente interessantes e eliminando, ao mesmo tempo, o risco de liberação de ácido acético.
[0018] Esta solução deverá ainda permitir a utilização de silano, que permite em particular a fixação às paredes da “frontsheet”, isto é, a um componente de vidro cerâmico ou de vidro sintético (classicamente PMMA).
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[0019] A requerente constatou que, após diversas experiências e manipulações, uma composição à base de um copolímero de etileno-acrilato de alquila e silano poderia, com uma taxa muito baixa de agente(s) de reticulação, apresentar propriedades termomecânicas e características físico-químicas extremamente satisfatórias.
[0020] Assim, a presente invenção refere-se a um encapsulante de módulo fotovoltaico, destinado a revestir uma célula fotovoltaica, compreendendo: - um copolímero etileno-acrilato de alquila, o índice de fluidez MFI do copolímero estando compreendido entre 1 g/10 min e 40 g/10 min; - um silano, representando entre 0,1% e 0,5% do peso da composição; caracterizado pelo fato de que ele compreende ainda um agente de reticulação representando entre 0,1% e 0,5% do peso da composição e em que o copolímero representa pelo menos 99% do peso da composição.
[0021] A requerente descobriu com efeito que havia um interesse muito particular para realizar uma “reticulação incompleta”. O agente de reticulação, preferivelmente selecionado na família do monoperoxicarbonato e mais precisamente consistindo no Luperox® TBEC ou (OO-terc-butil-O-(2-etilhexila)-monoperoxicarbonato), presente em uma quantidade muito baixa, permite o enxerto do silano sobre o copolímero e reticula suficientemente este último para tornar o mesmo resistente à fluência sem precisar atingir um nível de gel significativo Esta taxa muito reduzida de peróxido evita qualquer problema de aparecimento de bolhas na etapa de laminação.
[0022] Esta “reticulação incompleta” apresenta a vantagem de poder ser realizada na etapa de laminação, como realizado atualmente, mas igualmente desde a extrusão do filme de encapsulante, permitindo assim, então, uma laminação mais rápida.
[0023] A composição de acordo com a invenção apresenta em primeiro lugar as seguintes vantagens: - a impossibilidade de aparecimento de ácido acético, mais geralmente de nenhum ácido, durante sua utilização quaisquer que sejam as condições de meios ambientes; - a manutenção de excelentes propriedades adesivas da composição ao longo de toda a duração de vida da composição, em particular em seu emprego como encapsulante de um módulo fotovoltaico; - a melhora das propriedades ópticas durante envelhecimento em um ambiente difícil; - a manutenção de excelentes propriedades termomecânicas e características físico-químicas, pelo menos tão satisfatórias como a solução atual à base de EVA (agente de reticulação e silano).
[0024] Outras características e particularidades da mistura primária da invenção serão apresentadas a seguir: - com vantagem, o agente de reticulação pertence à família do monoperoxicarbonato, preferivelmente consiste no OO-terc-butil-O-(2-etilhexila)- monoperoxicarbonato; - preferivelmente, para o acima referido copolímero, a taxa em massa de etileno está compreendida entre 50% e 85%, preferivelmente entre 60% e 84%, e a taxa em massa de acrilato de alquila está compreendida entre 15% e 50%, preferivelmente entre 16% e 40%; - com vantagem, o silano consiste de um vinil silanos ou silanos (met)acrílicos; - de acordo com uma precisão não limitativa da invenção, o silano consiste no metacriloxipropilsilano, - com vantagem, o agente de reticulação representa menos de 0,3% do peso da composição, - preferivelmente, o acima referido copolímero apresenta um índice de fluidez MFI compreendido entre 2 g/10 min e 10 g/10 min, - de acordo com uma possibilidade oferecida pela invenção, a composição consiste unicamente no acima referido copolímero, em agente de reticulação e silano. - de acordo com outra possibilidade oferecida pela invenção, a composição compreende ainda aditivos destinados a conferir propriedades particulares adicionais, em particular plastificantes, promotores de adesão, estabilizadores e absorvedores UV, antioxidante, agentes retardantes de chama e/ou cargas.
[0025] A invenção refere-se igualmente à utilização do encapsulante, como descrito acima, em um módulo fotovoltaico.
[0026] Por último, a invenção refere-se a um módulo fotovoltaico compreendendo uma estrutura constituída por uma associação de, pelo menos, um encapsulante e uma frontsheet ou backsheet, caracterizado pelo fato de que o encapsulante é como descrito acima.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS ANEXADAS
[0027] A descrição seguinte é dada unicamente a título ilustrativo e não limitativo com referência às figuras anexadas, em que:
[0028] A Figura 1, já descrita, representa um exemplo de célula fotovoltaica, as partes (a) e (b) sendo vistas de %, a parte (a) mostrando uma célula antes de conexão e a parte (b) uma vista após conexão de 2 células; a parte (c) é uma vista de cima de uma célula fotovoltaica completa.
[0029] A Figura 2, já descrita, representa um corte transversal de um módulo fotovoltaico, cujo sensor fotovoltaico “clássico” é encapsulado por um filme de encapsulante superior e um filme de encapsulante inferior.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0030] Tratando do copolímero etileno-acrilato de alquila, trata-se de um componente conhecido do versado na técnica. As particularidades próprias deste copolímero, no âmbito da presente invenção, são provenientes essencialmente das proporções em massa (ou em peso) de etileno e de acrilato de alquila e do índice de fluidez MFI do copolímero, expresso em gramas por 10 minutos e medido a 190°C sob uma carga de 2,16kg.
[0031] A taxa em massa de etileno estando compreendida entre 50% e 85%, preferivelmente entre 60% e 84%, e a taxa em massa de acrilato de alquila está compreendida entre 15% e 50%, preferivelmente entre 16% e 40%.
[0032] O índice de fluidez MFI (“Melt Flow Index”) do copolímero estando compreendido entre 1 g/10 min e 40 g/10 min, preferivelmente entre 2 g/10min e 10 g/10min.
[0033] A título de exemplo não limitativo, a requerente explora comercialmente um componente designado LOTRYL®, que é um copolímero etileno-acrilato de alquila.
[0034] O versado na técnica sabe perfeitamente como realizar/fabricar tal copolímero, de acordo com diferentes quantidades cada um dos dois monômeros. Na sequência, a invenção é apresentada com um copolímero etileno-acrilato de alquila de tipo específico, mas foi demonstrado pelo titular que a composição de encapsulante, de acordo com a invenção, respondia aos objetivos fixados porque o copolímero varia nos domínios de taxa de etileno e de acrilato de alquila definidos acima, eventualmente de modo levemente superior quando o copolímero apresenta taxas de etileno e de acetato de vinila selecionadas nos domínios preferidos para estes dois monômeros.
[0035] Tratando-se de silanos, eles são compostos químicos permitindo as interações de adesão entre o encapsulante e o vidro. A título de exemplos de silano, podem ser citados metacrilato de 3-trimetoxisilil propila, o vinil trimetoxissilano ou qualquer outro silano portador de uma função reativa com relação a um agente de reticulação tipo peróxido. Preferivelmente, o silano na composição de acordo com a invenção é metacrilato de 3-trimetoxisilil propila. No entanto, seriam obtidos resultados equivalentes ou sensivelmente equivalentes selecionando-se um outro silano da família dos vinil silanos ou silanos (met)acrílicos.
[0036] Tratando-se do agente de reticulação, este elemento que se decompõe para iniciar e propagar reações químicas (com silano para o enxerto deste último sobre as cadeias de copolímeros) e de reticulação (do copolímero) é conhecido do versado na técnica e não apresenta nenhuma dificuldade para a sua fabricação/preparação.
[0037] Deve ser notado aqui que uma família particular de agente de reticulação responde melhor aos objetivos fixados no quadro do presente pedido de patente: trata- se de monoperoxicarbonatos, e entre eles em particular o OO-terc-butil-O-(2- etilhexila)-monoperoxicarbonato que é vendido notadamente pela requerente sob a marca Luperox® TBEC.
[0038] A composição formando o encapsulante de acordo com a invenção poderá eventualmente compreender diversos aditivos destinados a conferir propriedades particulares adicionais.
[0039] Plastificantes poderão ser adicionados a fim de facilitar a implementação e melhorar a produtividade do processo de fabricação da composição e das estruturas. Cita-se, como exemplos, os óleos minerais parafínicos aromáticos ou naftalênicos que permitem igualmente melhorar a força de aderência da composição de acordo com a invenção. Pode-se igualmente citar como plastificante os ftalatos, azelatos, adipatos, fosfato de tricresila.
[0040] Promotores de adesão, embora não necessários, podem ser adicionados com vantagem a fim de melhorar a força de aderência da composição quando esta deve particularmente elevada. O promotor de adesão é um ingrediente não polimérico; ele pode ser orgânico, cristalino, mineral e, mais preferivelmente, semimineral semiorgânico. Entre estes, podem ser citados os titanatos.
[0041] Nesta aplicação particular da composição aos módulos fotovoltaicos, a radiação UV sendo susceptível de acarretar um leve amarelecimento da composição utilizada como encapsulante dos módulos, estabilizadores UV e absorvedores UV, como o benzotriazol, a benzofenona e outras aminas impedidas, podem ser adicionados a fim de assegurar a transparência do encapsulante durante sua duração de vida útil. Estes compostos podem ser por exemplo à base de benzofenona ou benzotriazol. Eles podem ser adicionados em quantidades inferiores a 10% em massa da massa total da composição e preferivelmente de 0,05 a 3%.
[0042] É possível igualmente adicionar antioxidantes para limitar o amarelecimento quando da fabricação do encapsulante, como compostos fosforados (fosfonitos e/ou fosfitos) e fenólicos impedidos. Pode-se adicionar estes antioxidantes em quantidades inferiores a 10% em massa da massa total da composição e preferivelmente de 0,05 a 3%.
[0043] Agentes retardantes de chama podem ser igualmente adicionados. Estes agentes podem ser halogenados ou não halogenados. Entre os agentes halogenados, podem ser citados os produtos bromados. Pode-se igualmente utilizar, como agente não-halogenado, os aditivos à base de fósforo, como o fosfato de amônio, polifosfato, fosfinato ou pirofosfato, cianurato de melamina, pentaeritritol, zéolitos, bem como as misturas destes agentes. A composição pode compreender estes agentes em proporções indo de 3 a 40%, em relação à massa total da composição.
[0044] É possível igualmente adicionar pigmentos como, por exemplo, o dióxido de titânio, compostos colorantes ou azulantes em proporções indo geralmente de 5% a 15%, em relação à massa total da composição.
[0045] Cargas, em particular minerais, podem igualmente ser adicionadas para melhorar o comportamento termomecânico da composição. De modo não limitativo, apresenta-se, como exemplos, a sílica, a alumina ou os carbonatos de cálcio ou os nanotubos de carbono ou ainda as fibras de vidro. Pode-se utilizar argilas modificadas ou não modificadas que são misturadas em ordem nanométrica; isto permite obter uma composição ainda mais transparente.
[0046] Reticulação/preparação do encapsulante e produção de um filme encapsulante de acordo com a invenção (destinado a ser incorporado em um módulo fotovoltaico).
[0047] Classicamente, uma reticulação é necessária para adaptar as propriedades termomecânicas do encapsulante à base de EVA, em particular quando a temperatura se torna muito elevada. Na ocorrência, no quadro da presente invenção, a reticulação não é completa devido a uma taxa muito baixa de agente(s) de reticulação, mas permite o enxerto do silano sobre as cadeias de copolímero e uma reticulação parcial deste copolímero.
[0048] Outros elementos da composição, a saber, silano e eventualmente as cargas, são adicionados ao agente de reticulação e ao acima referido copolímero de modo clássico, bem conhecido do versado na técnica.
[0049] Relativamente aos aspectos acima visados, o manual intitulado “Handbook of polymer foams and technology”, notadamente nas páginas 198 a 204, fornece ensinamentos complementares que o versado na técnica pode consultar.
[0050] Com relação aos aspectos da invenção relativos à utilização da composição termoplástico em um módulo fotovoltaico, o versado na técnica pode consultar, por exemplo, o “Handbook of Photovoltaic Science and Engineering”, Wiley, 2003. Com efeito, a composição da invenção pode ser utilizada como encapsulante ou encapsulante-backsheet em um módulo fotovoltaico, cuja estrutura é descrita com relação às figuras em anexo.
Materiais empregados para formar as formulações testadas:
[0051] Lotryl® 17BA07: copolímero etileno-acrilato de butila cuja taxa de acrilato é de 17% em peso do copolímero e o MFI de 7 g/10 min (190°C, 2,13 kg). Ele é obtido de acordo com um processo autoclave e sua temperatura de fusão é de 89°C.
[0052] Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este Lotryl®é notado pelas iniciais 17BA07.
[0053] Lotryl® 20MA08: copolímero etileno-acrilato de metila cuja taxa de acrilato é de 20% em peso do copolímero e o MFI de 8 g/10 min (190°C, 2,13 kg). Ele é obtido de acordo com um processo autoclave e sua temperatura de fusão é de 75°C.
[0054] Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este Lotryl®é notado pelas iniciais 20MA08.
[0055] Lotryl® 35BA40: copolímero etileno-acrilato de butila cuja taxa de acrilato é de 35% em peso do copolímero e o MFI de 40 g/10 min (190°C, 2,13 kg). Ele é obtido de acordo com um processo autoclave e sua temperatura de fusão é de 66°C.
[0056] Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este Lotryl®é notado pelas iniciais 35BA40.
[0057] Lotryl® 35BA320: copolímero etileno-acrilato de butila cuja taxa de acrilato é de 35% em peso do copolímero e o MFI de 320 g/10 min (190°C, 2,13 kg). Ele é obtido de acordo com um processo autoclave e sua temperatura de fusão é de 65°C.
[0058] Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este Lotryl®é notado pelas iniciais 35BA320.
[0059] Lotryl® 28MA07: copolímero etileno-acrilato de metila cuja taxa de acrilato é de 28% em peso do copolímero e o MFI de 7 g/10 min (190°C, 2,13 kg). Ele é obtido de acordo com um processo autoclave e sua temperatura de fusão é de 68°C.
[0060] Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este Lotryl®é notado pelas iniciais 28MA07.
[0061] Lotryl® 7BA01: copolímero etileno-acrilato de butila cuja taxa de acrilato é de 7% em peso do copolímero e o MFI de 1 g/10 min (190°C, 2,13 kg). Ele é obtido de acordo com um processo autoclave e sua temperatura de fusão é de 105°C.
[0062] Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este Lotryl®é notado pelas iniciais 7BA01.
[0063] Evatane® 3345PV: Copolímero de etileno - acetato de vinila cuja taxa de acetato ser 33% em peso do copolímero e o MFI 45 g/10 min (190°C, 2,13 kg). Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este Evatane®é notado pelas iniciais 3345PV.
[0064] Dynasylan MEMO: 3-Metacriloxipropiltrimetoxissilano vendido pela empresa Evonik. Nas tabelas de resultados apresentadas abaixo, este silano é notado pelas iniciais MTS.
[0065] Luperox® TBEC: OO-terc-butil-O-(2-etilhexila)-monoperoxicarbonato, vendido pela empresa requerente Arkema, notado na sequência TBEC
[0066] Luperox® 101: 2,5-dimetil-2,5-di (terc-butilperóxi) - hexano, vendido pela empresa requerente Arkema, notado na sequência 101
Obtenção dos filmes e formulações testadas: Realização dos filmes:
[0067] Os filmes encapsulantes são obtidos por extrusão de granulados de polímeros impregnados:
[0068] Silanos e, conforme o caso, o peróxido são adicionados por impregnação dos granulados de Lotryl ou de Evatane. Granulados e líquido são colocados em um frasco e o frasco é disposto sobre um misturador de roletes, durante 3 horas a uma velocidade de 60 rotações por minuto.
[0069] Após impregnação, estes granulados, bem como os granulados eventualmente adicionais, são colocados na tremonha de introdução de uma extrusora de fieira plana de largura 10 cm.
[0070] A extrusão é realizada a uma temperatura adaptada à composição, bem como para as composições à base de Luperox TBEC, esta temperatura é limitada a 90°C, porque acima desta o peróxido irá se decompor. Para composições à base de Luperox 101, esta temperatura pode atingir 100°C a 110°C.
[0071] Esta extrusão permite a obtenção de uma bobina de filme cuja tiragem em saída de extrusora é regulada de modo a obter um filme de espessura compreendida entre 350 e 550 μm (micrômetro).
[0072] Obtenção de módulos de teste:
[0073] A fim de caracterizar as formulações, módulos-teste são obtidos por laminação a quente.
[0074] A estrutura de um módulo-teste é variável de acordo com as caracterizações a obter: - Medição de fluência e de propriedades ópticas por transmissão: Vidro (4mm) / Filme de encapsulante/ Vidro (4mm) - Medição de adesão: Vidro (4mm) / Filme de encapsulante / Backsheet Apolhya
[0075] O laminador utilizado é fornecido pela empresa Penergy. As condições de laminação são dependentes da composição dos filmes laminados.
[0076] Assim, no caso de uma formulação à base de TBEC, o ciclo respeitado é o seguinte:
Figure img0001
Figure img0002
[0077] Além disso, no caso de uma formulação à base de Luperox 101, a temperatura é ajustada em razão da temperatura de decomposição mais elevada deste peróxido. O ciclo respeitado é portanto o seguinte:
Figure img0003
Testes realizados sobre amostras (composições E1 a E4 e EC1 a EC5):
[0078] A presente invenção é ilustrada em maiores detalhes pelos exemplos não limitativos seguintes.
[0079] As composições notadas E1, E2, E3 e E4 na tabela abaixo são composições de acordo com a invenção, enquanto que as composições EC1, EC2, EC3, EC4 e EC5 são composições de acordo com a técnica anterior e/ou não de acordo com a presente invenção.
Figure img0004
[0080] Deve-se notar que as amostras acima visadas apresentam quantidades idênticas de silano, fixadas a 0,3% do peso da composição. No entanto, testes complementares permitiram identificar que a quantidade silano na composição podia estar compreendida entre 0,1% e 0,5% em peso da composição.
[0081] Os exemplos de composição de acordo com a invenção apresentam, todos, as mesmas espessuras, mas é bem entendido que o versado na técnica poderá variar as mesmas em função da aplicação do módulo fotovoltaico e dos desempenhos deste último.
Medições de propriedades ópticas por transmitância:
[0082] As propriedades ópticas por transmitância são medidas sobre estruturas vidro / encapsulante / vidro com a ajuda de um espectrocolorímetro da marca Minolta. As condições de medições são as seguintes: ■ Comprimento de onda: 360 nm - 740 nm (nanômetro) ■ Iluminante: C ■ Ângulo: 2° ■ Abertura de medição: LAV 25 mm (milímetro) ■ Fundo: placa branca “Cera” + claraboias
[0083] Dois dados quantificados são obtidos desta medição: ■ Haze: Haze corresponde ao nível de distorção da estrutura estudada. Ele é calculado de acordo com a norma ASTM D 1003-007) ■ Transparência: o nível de transparência é calculado tomando o valor médio de transmitância entre 400 e 740 nm, corrigido pelas contribuições respectivas das camadas de vidro e das interfaces vidro/ar e vidro/encapsulante, depois normalizada a uma espessura de 200μm. A transparência foi igualmente avaliada durante um envelhecimento DHT (Damp Heat Test - 85°C / 85% umidade relativa / 2000h).
[0084] Para atender às exigências da invenção, o teste de transparência deve mostrar um resultado superior a 96% e o teste de Haze, um resultado inferior a 20. Teste de fluência:
[0085] O teste de fluência é realizado sobre estruturas vidro / encapsulante / vidro (com placas de vidro de comprimento L = 70 mm). Após laminação, os módulos-teste são colocados sobre uma estrutura metálica formando um ângulo de 70° com a horizontal. Cada módulo é retido por um rebordo recobrindo uma parte da espessura da primeira camada de vidro.
[0086] Esta estrutura é colocada a 100°C em uma estufa. Sob o peso da segunda camada de vidro, uma fluência pode ser observada. O valor de fluência medido é, portanto, a distância percorrida pela segunda placa de vidro após 500 horas nestas condições. Esta distância está compreendida entre 0 mm (sem fluência) e 70 mm (fluência completa, separação da estrutura).
[0087] Para atender às exigências da invenção, a medição de fluência deve mostrar um resultado inferior a 4mm.
Teste de adesão sobre uma camada de vidro:
[0088] O nível de adesão entre o encapsulante e o vidro é medido sobre estruturas de vidro / encapsulante / backsheet partir de um teste de destacamento a 90° efetuado a 50 mm/min (milímetro por minuto) sobre um dinamômetro Zwick 1445. A backsheet utilizada para esta medição é uma monocamada constituído de Apolhya®, fabricada e vendida pela requerente. As condições de medições são as seguintes: ■ Velocidade de deslocação da travessa: 50 mm/min ■ Largura corte corpo de prova: 10 mm ■ Ângulo de destacamento: 90°
[0089] O resultado de adesão é expresso em N/mm.
[0090] Para atender às exigências da invenção, a medição de adesão deve mostrar um resultado superior a 3,5N/mm.
[0091] Testes sobre o encapsulante foram realizados igualmente para verificar que esta nova estrutura conserva excelentes propriedades, isto é, propriedades idênticas, relativamente às propriedades de um encapsulante conforme o descrito no documento WO 09138679, a saber, notadamente com relação às propriedades mecânicas, termomecânicas, ignífugas e suas propriedades de isolamento elétrico. Estes testes revelaram-se como positivos.
[0092] As propriedades de amarelecimento do encapsulante, formulado como descrito na presente invenção, foram avaliadas durante um envelhecimento DHT (Damp Heat Test - 85°C/85% umidade relativa/2000h). Os resultados obtidos revelaram-se melhores que os obtidos para uma formulação de acordo com a técnica anterior.
[0093] As composições de acordo com a invenção atendem, portanto, aos critérios para poder ser utilizadas com vantagem como aglutinante ou encapsulante nos módulos solares.
[0094] Resultados de testes realizados sobre amostras das diferentes formulações.
Figure img0005
*Os resultados obtidos sobre amostra EC1 (formulação de acordo com a técnica anterior) são bons, mas a formação de ácido acético quando do envelhecimento DHT é detectada e provoca um forte amarelecimento deste encapsulante.
[0095] Este fenômeno não é observado sobre nenhuma das amostras realizadas de acordo com a presente invenção.

Claims (11)

1. Encapsulante (22) de módulo fotovoltaico (20), destinado a revestir uma célula fotovoltaica (10), compreendendo: - um copolímero etileno-acrilato de alquila, o índice de fluidez MFI do dito copolímero estando compreendido entre 2 g/10 min e 40 g/10 min; - um silano, representando entre 0,1% e 0,5% do peso da dita composição; caracterizadopelo fato de compreender adicionalmente um agente de reticulação representando entre 0,1% e 0,5% do peso da composição e em que o copolímero representa pelo menos 99% do peso da dita composição, e em que a reticulação no encapsulante está incompleta.
2. Encapsulante (22), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o agente de reticulação pertence à família de monoperoxicarbonato, preferivelmente consiste em OO-terc-butil-O-(2-etilhexila)-monoperoxicarbonato.
3. Encapsulante (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que, para o acima referido copolímero, a taxa em massa de etileno está compreendida entre 50% e 85%, preferivelmente entre 60% e 84%, e a taxa em massa de acrilato de alquila está compreendida entre 15% e 50%, preferivelmente entre 16% e 40%.
4. Encapsulante (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizadopelo fato de que o silano consiste em vinil silanos ou silanos (met)acrílicos.
5. Encapsulante (22), de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o silano consiste em metacrilato de 3-trimetoxisilil propila.
6. Encapsulante (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o agente de reticulação representa menos de 0,3% do peso da composição.
7. Encapsulante (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que o acima referido copolímero apresenta um índice de fluidez MFI compreendido entre 2 g/10 min e 10 g/10 min.
8. Encapsulante (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a composição consiste unicamente do acima referido copolímero, do acima referido agente de reticulação e do acima referido silano.
9. Encapsulante (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a composição compreende adicionalmente aditivos destinados a conferir propriedades particulares adicionais, em particular plastificantes, promotores de adesão, estabilizadores e absorvedores UV, antioxidantes, agentes retardantes de chama e/ou cargas.
10. Uso do encapsulante (22) conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de ser em um módulo fotovoltaico (20).
11. Módulo fotovoltaico (20), compreendendo uma estrutura constituída por uma associação de pelo menos um encapsulante (22) e uma folha frontal (24) ou uma folha traseira (26), caracterizado pelo fato de que o encapsulante (22) é conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
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