EP2483336A1 - Membran umfassend solarzelle - Google Patents

Membran umfassend solarzelle

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EP2483336A1
EP2483336A1 EP10759906A EP10759906A EP2483336A1 EP 2483336 A1 EP2483336 A1 EP 2483336A1 EP 10759906 A EP10759906 A EP 10759906A EP 10759906 A EP10759906 A EP 10759906A EP 2483336 A1 EP2483336 A1 EP 2483336A1
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EP
European Patent Office
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layer
membrane
schott
solar cell
adhesive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10759906A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Keiser
Adrian Michel
Norman Blank
Josef Lussi
Heinz Meier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sika Technology AG
Original Assignee
Sika Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Sika Technology AG filed Critical Sika Technology AG
Priority to EP10759906A priority Critical patent/EP2483336A1/de
Publication of EP2483336A1 publication Critical patent/EP2483336A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/049—Protective back sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • C08J2205/052—Closed cells, i.e. more than 50% of the pores are closed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to the field of photovoltaic elements, in particular for application to roofs.
  • Object of the present invention is therefore to improve a membrane of the type mentioned in order to minimize the detachment of solar cells applied to roofing membranes and consequently the formation of voids and the subsequent penetration of moisture.
  • an equalization layer is arranged between the solar cell and the Schott layer.
  • This leveling layer is a foamed composition of a room temperature solid thermoplastic or room temperature solid thermoplastic elastomer. It is particularly useful when it comes to the foamed
  • Composition is a closed cell composition, whereby moisture can not penetrate through the leveling layer between the Schott layer and solar cell. It is particularly useful when materials are used as compensating layer, which mechanical stresses by horizontal and vertical displacement against each other of solar cell and Schott layer, in particular due to different thermal expansion coefficients of the two layers, compensate.
  • FIG. 2 shows a further cross section through a membrane according to the invention
  • 3 shows a further cross section through a membrane according to the invention
  • FIG. 4 shows side seals according to FIG
  • a membrane 1 comprising a Schott layer 2, a solar cell 4 arranged on one side of the Schott layer, and a compensating layer 3 arranged between the solar cell and the Schott layer, wherein the balancing layer is a foamed composition a solid at room temperature thermoplastic or a solid at room temperature thermoplastic elastomer.
  • membrane is understood in the present document, a planar body, as it is known, for example, for sealing substrates against water penetration in the construction industry, for example as a building waterproofing, in particular as a roof membrane.
  • “foamed composition” is meant a document of spherical or polyhedron-shaped pores which are delimited by webs and form a coherent system.
  • pores are understood as meaning production-related cavities in and / or on the surface of a composition that are filled with air or other substances that are foreign to the composition.
  • the pores may be visible or unrecognizable to the naked eye. They may be open pores associated with the surrounding medium, or closed pores which are intrinsic are completed and no medium penetrate, act. Furthermore, a mixed form of open and closed pores may also be present.
  • a closed-cell compensation layer is advantageous in that moisture can not penetrate through the compensation layer 3 between the Schott layer 2 and the solar cell 4.
  • the foamed composition has a pore size of 0.1 to 3 mm, in particular 0.2 to 1 mm and / or a pore volume of 5 to 99%, in particular 30 to 98%.
  • Pore volume is understood in the preceding document to mean the proportion in percent of the entirety of the voids filled with air or other non-compositional substances in the volume of the foamed composition.
  • Closed-cell foamed compositions in particular with a pore size smaller than 1 mm, are preferred because of their higher mechanical stability.
  • leveling layer 3 further materials are advantageous, which voltages by horizontal and vertical displacement against each other of solar cell and Schott layer, in particular due to different thermal thermalcardnausdehn u ngskostoryen the two layers, able to compensate.
  • foamed compositions of solar cells and Schottsch light which has a positive effect on the decoupling of stresses
  • furthermore foamed compositions tend to creep only to a very limited extent under elevated temperature.
  • the low creep is due to the adjustable degree of crosslinking and molecular weight, and foamed compositions retain their geometry longer.
  • certain foamed compositions can easily be treated by heating, for example by welding or calendering, with the Schott layer or the base layer.
  • foamed compositions can better withstand tensile and shear forces due to their porous structure.
  • the leveling layer 3 preferably has a density of 0.02-1.2 g / cm 3 , preferably 0.03-0.8 g / cm 3 , particularly preferably 0.05 0.5 g / cm 3 .
  • a lower density of the foamed composition is advantageous in that less heat energy is needed to weld the foamed composition.
  • the compensation layer 3 has a high electrical insulation resistance. Another advantage is good thermal insulation properties.
  • the leveling layer 3 is a foamed composition of a room temperature solid thermoplastic or room temperature solid thermoplastic elastomer.
  • Thermoplastic elastomers have the advantage that the leveling layer thereby has good elasticity against horizontal and vertical displacements, in particular when the solar cell is displaced relative to the Schott layer Good elasticity of the leveling layer prevents cracking or peeling and thus failure of the outer layer Ideally, the leveling layer has a tensile strength OB of 0.1-10 MPa Room temperature and / or an elongation at break £ R of 5 - 1000%, both measured according to DIN ISO 527.
  • thermoplastic elastomers in this document are understood as meaning plastics which combine the mechanical properties of vulcanized elastomers with the processability of thermoplastics.
  • thermoplastic elastomers are block copolymers with hard and soft segments or so-called polymer alloys with suitable endogenous and astomeric constituents.
  • thermoplastics and thermoplastic elastomers are especially selected from the group consisting of polyethylene (PE), low density polyethylene (LDPE), ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), polybutene (PB); olefin-based thermoplastic elastomers (TPE-O, TPO) such as ethylene-propylene-diene / polypropylene copolymers; crosslinked olefin-based thermoplastic elastomers (TPE-V, TPV); thermoplastic polyurethanes (TPE-U, TPU) such as TPU with aromatic hard segments and polyester soft segments (TPU-ARES), soft polyether segments (TPU-ARET), polyester and polyether soft segments (TPU-AREE) or polycarbonate soft segments (TPU -ARCE); thermoplastic copolyesters (TPE-E, TPC) such as TPC with polyester soft segments (TPC-ES), soft polyether segments (TPC-ET) or with polyester and polyether soft segments (TPC-EE
  • the leveling layer 3 is a foamed composition of a material selected from the group consisting of acrylate compounds, acrylate copolymers, polyurethane polymers, silane-terminated polymers, and polyolefins, especially polyolefins.
  • the polyolefin is polyethylene (PE).
  • the leveling layer 3 is a foamed composition with a low moisture absorption, which can additionally be easily bonded to the Schott layer.
  • the compensation layer 3 can be connected directly to the Schott layer 2.
  • directly connected it is meant that there is no further layer or substance between two materials, and that the two materials are directly bonded to each other, or adhered to each other, for example, as shown in Figure 1 and Figure 2. At the transition between two The two materials can be mixed into one another, and the leveling layer 3 can be firmly and easily used
  • Schott Mrs 2 be arranged. This can be done, in particular, by virtue of the fact that, in the production of the membrane, the compensating layer and the Schott layer are connected directly to one another by heat, by pressure, by physical absorption or by any other physical force. This has the particular advantage that no chemical bonding of the Schott layer and the leveling layer by means of adhesives is necessary, which has an advantageous effect on the production costs of the membrane 1.
  • the Schott layer and compensating layer can be connected to one another by laminating. By laminating, a strong bond between the leveling layer and the Schott layer can be achieved, especially if both consist of PE or of materials compatible with one another.
  • the composite quality in the production of membranes in laminating is more reliable and less subject to variations in production parameters than in the composite by adhesives.
  • An adhesive used in such an adhesive layer 9 may be, for example, a pressure sensitive adhesive and / or a hot melt adhesive. This ensures a good bond and good adhesion of the leveling layer 3 on the Schott layer 2 and thus reduces the detachment of the leveling layer and thus a failure of the leveling layer.
  • the adhesive may also provide a barrier to diffusion and migration of ingredients of the membrane
  • Pressure-sensitive adhesives and hot melt adhesives are generally known to the person skilled in the art and are described in CD Römpp Chemie Lexikon, Version 1.0, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
  • such an adhesive is an adhesive selected from the group consisting of ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), crosslinkable thermoplastic elastomers based on olefins, acrylate compounds, polyurethane polymers and silane-terminated polymers.
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • crosslinkable thermoplastic elastomers based on olefins acrylate compounds
  • polyurethane polymers polyurethane polymers
  • silane-terminated polymers silane-terminated polymers
  • Preferred acrylate compounds are in particular acrylate compounds based on acrylic monomers, in particular of acrylic and methacrylic acid esters.
  • polyurethane polymer encompasses all polymers which are prepared by the so-called diisocyanate-polyaddition process, including those polymers which are almost or completely free of urethane groups.
  • polyurethane polymers are polyether polyurethanes, polyester polyurethanes, Polyether polyureas, polyureas, polyester-polyureas, polyisocyanurates and polycarbodiimides.
  • Preferred adhesives are commercially available under the name SikaLastomer®-68 from Sika Corporation, USA.
  • a flexible membrane 1 allows rolling, which facilitates their storage, transport and mounting on a substrate.
  • the Schott layer 2 may consist of all materials which ensure sufficient tightness even at high liquid pressures.
  • the Schott layer 2 has a high
  • the Schott layer may be made of a rigid material, such as aluminum, steel, plastic coated sheet, plastic plates or otherwise flexible. Preferably, it is a flexible material.
  • Thermoplastic layer preferably a layer of thermoplastic
  • the bulkhead layer 2 is selected from materials selected from the group consisting of high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene (MDPE), low density polyethylene (LDPE), polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • MDPE medium density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • PE polyvinyl chloride
  • PVC polyvinyl chloride
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • chlorosulfonated polyethylene olefin-based thermoplastic elastomers
  • TPE-O TPO
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • the Schott layer 2 may have a thickness of 0.05-3 mm, preferably 0.08 mm.
  • the solar cell 4 typically consists of a carrier layer 5, a photovoltaic layer 6 and possibly a cover layer 7, as shown in FIGS. 2 and 3, for example.
  • the cover layer 7 is preferably plastics which are distinguished by UV absorption. Suitable materials for the topcoat are fluoropolymers such as copolymers of ethylene and tetrafluoroethylene, such as those sold by DuPont Corporation, United States of America, or a polyvinylidene fluoride sold by DuPont Corporation under the tradename Tedlar®.
  • fluoropolymers such as copolymers of ethylene and tetrafluoroethylene, such as those sold by DuPont Corporation, United States of America, or a polyvinylidene fluoride sold by DuPont Corporation under the tradename Tedlar®.
  • the carrier layer 5 may be, for example, a steel sheet, a PET film or a polyimide film.
  • the membrane has a lateral termination 8.
  • the lateral termination is intended to protect the contact points of the solar cell 4 with the compensation layer 3 located on the lateral outside of the membrane 1 from moisture and, consequently, from delamination and failure. This is advantageous in particular when, due to stresses, cavities have formed on the contact surfaces of the compensation layer 3 and the Schott layer 2, respectively the solar cell 4.
  • the lateral termination may be a plastic which is in contact with the solar cell, the leveling layer and the Schott layer, as shown in FIG. 4a.
  • the Schott layer 2 preferably projects laterally over the solar cell 4 and the compensation layer 3, typically by up to 10 mm in each case, thereby achieving a better sealing performance of the lateral termination.
  • the lateral termination may also be the cover layer 7, which side I via the photovoltaic layer 6, resp.
  • Over the support layer 5 projects and is connected to the compensation layer 3, as shown for example in Figure 4b. If the entire compensation layer is laterally protected by the carrier layer from moisture, this is additional the composite of the leveling layer with the Schott layer beneficial. This is shown in FIG. 4c.
  • the cover layer 7 can also laterally over the photovoltaic layer 6, resp. protrude beyond the carrier layer 5 and over the compensation layer 3 and be connected to the Schott layer 2.
  • the bond is typically done by gluing or welding, in particular welding.
  • Figure 4d shows such an embodiment.
  • the membrane 1 can be produced in any way.
  • the membranes can be produced on commercially available maschines.
  • the processes may be manufactured as an endless product, for example by extrusion and / or calendering and / or laminating, and rolled up on rolls, for example.
  • the melt temperature in the extruder or calender can be in a range from 1 00 ° C.-210 ° C., preferably 130 ° C.-200 ° C., in particular 170 ° C.-200 ° C., preferably during the extrusion and / or calendering and / or laminating.
  • the leveling layer 3 can be applied during production by Breitschitzdüsenextrusion, by melt calendering, by belt pressing by means of I R irradiation, by flame lamination or spray lamination. It is advantageous that the leveling layer has a composition and a stability which is compatible with the temperatures of the preparation of the membrane 1.
  • the compensation layer 3 is connected by lamination with the Schott layer 2, particularly preferred is the lamination by belt pressing by IR irradiation.
  • the bonding with the Schott layer can also, as previously mentioned, be done by adhesives.
  • a pre-treatment of the Schott layer as previously mentioned, for example, by flame treatment and corona treatment may be advantageous.
  • the composite of the compensating layer 3 with the solar cell 4, respectively with the carrier layer 5 of the solar cell is typically done by laminating, in particular flame laminating, but the composite can also, as previously mentioned, be made by adhesives.
  • the solar cell 4, respectively with the support layer 5 of the solar cell and the Schott layer 2 are connected by lamination with the compensation layer 3.
  • the cover layer 7 is joined by welding to the laterally projecting bulkhead layer.
  • the Schott layer is additionally mortared and welded around the outer end of the cover layer.

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Abstract

Bei einer Membran umfassend eine Schottschicht, eine Solarzelle, angeordnet an einer Seite der Schottschicht, sowie eine Ausgleichsschicht, angeordnet zwischen Solarzelle und Schottschicht, handelt es sich bei der Ausgleichsschicht um eine geschäumte Zusammensetzung aus einem bei Raumtemperatur festen Thermoplast oder einem bei Raumtemperatur festen thermoplastischen Elastomer.

Description

MEMBRAN UMFASSEND SOLARZELLE
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Photovoltaikelemente, insbesondere zur Aufbringung auf Dächern.
Stand der Technik
Das Aufbringen von Solarzellen auf Dachbahnen über Klebstoffe ist bekannt. Der Nachteil dieser Art von Befestigung ist jedoch, dass sich die Solarzellen, insbesondere aufgrund von mechanischen Spannungen, von Dachbahnen lösen und sich dazwischen Hohlräume bilden können. Das nachfolgende Eindringen von Feuchtigkeit in diese Hohlräume wirkt sich besonders nachteilig auf den Verbund, insbesondere durch Schädigung der Klebstoffe, von Solarzelle und Dachbahn aus und fördert das weitere Ablösen.
Erwähnte Spannungen sind insbesondere bedingt durch horizontales und vertikales Verschieben gegeneinander von Solarzelle und Dachbahn, insbesondere wegen unterschiedlicher thermischer Längenausdehnungskoeffizienten der beiden Schichten. Solche Spannungen treten insbesondere bei Erwärmung durch intensive Sonneneinstrahl ung oder bei tiefen Aussentemperaturen auf.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Membran der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, das Ablösen von auf Dachbahnen aufgebrachten Solarzellen und infolgedessen das Ausbilden von Hohlräumen und das anschliessende Eindringen von Feuchtigkeit zu minimieren.
Erfi nd u ngsgem äss wird d ies d u rch d ie M erkmal e des ersten Anspruches erreicht.
Kern der Erfindung ist es also, dass bei einer Membran umfassend eine Schottschicht und eine Solarzelle, angeordnet an einer Seite der Schottschicht, eine Ausgleichsschicht zwischen Solarzelle und Schottschicht angeordnet i st . Bei dieser Ausgleichsschicht handelt es sich um eine geschäumte Zusammensetzung aus einem bei Raumtemperatur festen Thermoplast oder einem bei Raumtemperatur festen thermoplastischen Elastomer. Es ist besonders zweckmässig, wenn es sich bei der geschäumten
Zusammensetzung um eine geschlossenporige Zusammensetzung handelt, wodurch keine Feuchtigkeit durch die Ausgleichsschicht zwischen Schottschicht und Solarzelle eindringen kann. Es ist besonders zweckmässig, wenn als Ausgleichsschicht Materialien verwendet werden, welche mechanische Spannungen durch horizontales und vertikales Verschieben gegeneinander von Solarzelle und Schottschicht, insbesondere bedingt durch unterschiedliche thermische Längenausdehnungskoeffizienten der beiden Schichten, auszugleichen vermögen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Aspekte der Erfindung sind Gegenstand weiterer unabhängi- ger Ansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Fig.1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Membran,
Fig.2 einen weiteren Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Membran, Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Membran, Fig. 4 mög l ich e seitl ich e Abdichtungen anhand von
Querschnitten durch eine erfindungsgemässe Membran.
Es sind nur d ie für das unm ittel bare Verständn is der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
In der F ig u r 1 ist eine Membran 1 dargestellt, umfassend eine Schottschicht 2, eine Solarzelle 4, angeordnet an einer Seite der Schottschicht, sowie ein Ausgleichsschicht 3, angeordnet zwischen Solarzelle und Schottschicht, wobei es sich bei der Ausgleichsschicht um eine geschäumte Zusammensetzung aus einem bei Raumtemperatur festen Thermoplast oder einem bei Raumtemperatur festen thermoplastischen Elastomer handelt.
Unter dem Begriff „Membran" wird im vorliegenden Dokument ein fläch iger Körper verstanden, wie er beispielsweise zur Abdichtung von Untergründen gegen Wasserdurchstoss in der Baubranche bekannt ist, zum Beispiel als Bauwerksabdichtung, insbesondere als Dachmembran.
Unter „geschäumter Zusammensetzung" wi rd i m vorl ieg enden Dokument ein Gebilde aus kugel- oder polyederförmigen Poren verstanden, welche durch Stege begrenzt werden und ein zusammenhängendes System bilden.
Unter Poren werden im vorliegenden Dokument durch die Herstellung bedingte Hohlräume in und/oder auf der Oberfläche einer Zusammensetzung verstanden, die mit Luft oder anderen zusammensetzungsfremden Stoffen ausgefüllt sind. Die Poren können von blossem Auge erkennbar oder nicht erkennbar sein. Es kann sich um offene Poren, welche mit dem umgebenden Medium in Verbindung stehen, oder um geschlossene Poren, welche in sich abgeschlossen sind und kein Medium eindringen lassen, handeln. Weiter kann auch eine Mischform aus offenen und geschlossenen Poren vorliegen.
Eine geschlossenporige Ausgleichsschicht ist dahingehend von Vorteil, dass keine Feuchtigkeit durch die Ausgleichsschicht 3 zwischen Schottschicht 2 und Solarzelle 4 eindringen kann.
Es ist weiter von Vorteil, dass die geschäumte Zusammensetzung eine Porengrösse von 0.1 - 3 mm, insbesondere 0.2 - 1 mm und/oder ein Porenvolumen von 5 - 99%, insbesondere 30 - 98%, aufweist. Unter Porenvolumen wird im vorl iegenden Dokument der Anteil in Prozent der Gesamtheit der mit Luft oder anderen zusammensetzungsfremden Stoffen ausgefüllten Hohlräume am Volumen der geschäumten Zusammensetzung verstanden.
Geschlossenporige geschäumte Zusammensetzungen, insbesondere m it einer Porengrösse kleiner als 1 mm , sind aufgrund ih rer höheren mechanischen Stabilität bevorzugt.
Als Ausgleichsschicht 3 sind weiter Materialien vorteilhaft, welche Spannungen durch horizontales und vertikales Verschieben gegeneinander von Solarzelle und Schottschicht, insbesondere bedingt durch unterschiedliche therm ische Längenausdehn u ngskoeffizienten der beiden Sch ichten , auszugleichen vermögen.
Solche mechanischen Spannungen treten besonders durch Erwärmen der Membran, insbesondere der Solarzelle, bei intensiver Sonneneinstrahlung auf oder bei tiefen Au ssentem peratu ren . E in e Entkoppl u ng sol cher Spannungen ist dahingehend von Vorteil, dass ein Ablösen von Solarzelle 4 von der Schottschicht 2 und ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Zwischenraum verhindert wird . Das Eindringen von Flüssigkeit wirkt sich besonders nachteilig auf den Verbund von Solarzelle und Schottschicht aus und fördert das weitere Ablösen. Weiter kann es zu Korrosion der Leiterbahnen kommen.
Gegenüber dem direkten Verbund von Solarzelle 4 m it der Schottschicht 2 mittels herkömmlichen Klebstoffen lassen sich durch geschäumte Zusammensetzungen eine höhere Schichtdicke des Verbunds von Solarzel le u nd Schottsch icht erreichen , was sich positiv auf d ie Entkopplung von Spannungen auswirkt, weiter neigen geschäumte Zusammensetzungen unter erhöhter Temperatur nur sehr beschränkt zum Kriechen. Die geringe Kriechneigung ist beispielsweise bedingt durch den einstellbaren Vernetzungsgrad und unterschiedliches Molekulargewicht, und geschäumte Zusammensetzungen behalten ihre Geometrie länger bei. Weiter können gewisse geschäumte Zusammensetzungen leicht durch Erhitzen, beispielsweise Schweissen oder Kalandrieren, mit der Schottschicht oder der So l a rze l l e ve rb u n d e n we rd e n . Weiter können geschäumte Zusammensetzungen aufgrund ihrer porösen Struktur besser Zug- und Scherkräfte aushalten.
Vorzugsweise weist die Ausgleichsschicht 3 eine Dichte von 0.02 - 1 .2 g/cm3, bevorzugt 0.03 - 0.8 g/cm3, insbesondere bevorzugt 0.05 - 0.5 g/cm3 auf.
Eine tiefere Dichte der geschäumten Zusammensetzung ist dahingehend von Vorteil, dass weniger Wärmeenergie zum Verschweissen der geschäumten Zusammensetzung nötig ist.
Es ist weiter von Vorteil, wenn die Ausgleichsschicht 3 einen hohen elektrischen Isolationswiderstand aufweist. Weiter von Vorteil sind gute thermische Isolationseigenschaften.
Bei der Ausgleichsschicht 3 handelt es sich um eine geschäumte Zusammensetzung aus einem bei Raumtemperatur festen Thermoplast oder einem bei Raumtemperatur festen thermoplastischen Elastomer.
Unter dem Begriff„Raumtemperatur" wird im vorliegenden Dokument eine Temperatur von 23°C verstanden. Thermoplastische Elastomere haben den Vorteil, dass die Ausgleichsschicht dadurch über eine gute Elastizität gegen ü ber Horizontal- und Vertikalverschiebungen, insbesondere bei Verschiebungen der Solarzelle gegenüber der Schottschicht, verfügt. Eine gute Elastizität der Ausgleichsschicht verhindert ein Reissen oder Ablösen und somit e i n Versag en der Au sg l e ich ssch icht. Idealerweise weist die Ausgleichsschicht eine Reissfestigkeit OB von 0.1 - 10 MPa bei Raumtemperatur auf und/oder eine Reissdehnung £R von 5 - 1000 %, beide gemessen nach DIN ISO 527.
Als thermoplastische Elastomere werden in d iesem Dokument Kunststoffe verstanden, welche die mechanischen Eigenschaften von vulkanisierten Elastomeren m it der Verarbeitbarkeit von Thermoplasten vereinen. Typischerweise sind derartige thermoplastische Elastomere Block- Copolymere mit Hart- und Weichsegmenten oder so genannte Polymerl eg ieru ng en m it ents prech end th ermopl astisch en u nd el astomeren Bestandteilen.
Bevorzugte Thermoplaste und thermoplastische Elastomere sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen (PE), Polyethylen mit tiefer Dichte (LDPE), Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA), Polybuten (PB); thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-O, TPO) wie Ethylen-Propylen-Dien/Polypropylen-Copolymere; vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-V, TPV); thermoplastische Polyurethane (TPE-U , TPU) wie TPU mit aromatischen Hartsegmenten und Polyester- Weichsegmenten (TPU-ARES), Polyether-Weichsegmenten (TPU-ARET), Polyester- und Polyether-Weichsegmenten (TPU-AREE) oder Polycarbonat- Weichsegmenten (TPU-ARCE); thermoplastische Copolyester (TPE-E, TPC) wie TPC mit Polyester-Weichsegmenten (TPC-ES), Polyether-Weichsegmenten (TPC-ET) oder mit Polyester- und Polyether-Weichsegmenten (TPC-EE); Styrol-Block-Copolymere (TPE-S, TPS) wie Styrol/Butadien-Block-Copolymer (TPS-SBS), Styrol/Isopren-Block-Copolymer (TPS-SIS), Styrol/Ethylen- Butylen/Styrol-Block-Copolymer (TPS-SEBS), Styrol/Ethylen-Propylen/Styrol- Block-Copolymer (TPS-SEPS); und thermoplastische Copolyamide (TPE-A, TPA).
Vorzugsweise handelt es sich bei der Ausgleichsschicht 3 um eine geschäumte Zusammensetzung aus einem Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylatverbindungen, Acrylatcopolymeren, Polyurethanpolymeren, Silan-terminierten Polymeren und Polyolefinen, insbesondere aus Polyolefinen. Besonders bevorzugt als Polyolefin ist Polyethylen (PE).
Vorzugsweise handelt es sich bei der Ausgleichsschicht 3 um eine geschäumte Zusammensetzung mit einer geringen Feuchtigkeitsaufnahme, welche sich zusätzlich gut mit der Schottschicht verbinden lässt.
Die Ausgleichsschicht 3 kann direkt mit der Schottschicht 2 verbunden sein. Unter„direkt verbunden" wird verstanden, dass keine weitere Schicht oder Su bstanz zwischen zwei Werkstoffen vorl iegt und dass d ie zwei Werkstoffe direkt miteinander verbunden sind, beziehungsweise aneinander haften. Dies ist beispielsweise in Figur 1 und Figur 2 gezeigt. Am Übergang zwischen zwei Werkstoffen können die zwei Werkstoffe ineinander vermischt vorliegen. Die Ausgleichsschicht 3 ka n n i m Wese ntl ich en fest a n d er
Schottschicht 2 angeordnet sein. Dies kann insbesondere dadurch erfolgt sein, dass bei der Herstell u ng der Membran die Ausgleichsschicht und die Schottschicht durch Wärmeeinwirkung, durch Druck, durch physikalische Absorption oder durch jede andere physikalische Krafteinwirkung direkt miteinander verbunden werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass keine chemische Verbindung von Schottschicht und Ausgleichsschicht mittels Klebstoffen notwendig ist, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten der Membran 1 auswirkt. Insbesondere können Schottschicht und Ausgleichsschicht durch Kaschieren miteinander verbunden werden. Durch Kaschieren kann ein starker Verbund zwischen Ausgleichsschicht und Schottschicht erreicht werden, insbesondere wenn beide aus PE bestehen oder aus untereinander verträgl ichen Material ien. Zusätzlich ist die Verbundsqualität bei der Herstellung von Membranen beim Kaschieren zuverlässiger und weniger Schwankungen bei den Produktionsparametern unterworfen als bei dem Verbund durch Klebstoffe.
Es besteht jedoch auch d ie Mögl ichkeit, Ausgleichsschicht und Schottschicht durch eine Klebschicht 9 miteinander zu verbinden, wie dies beispielsweise in Figur 3 gezeigt ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich aufgrund der Materialen eine Kaschierung der Ausgleichsschicht mit der Schottschicht nicht anbietet.
Ein in einer solchen Klebschicht 9 verwendeter Klebstoff kann beispielsweise ein Haftklebstoff und/oder ein Schmelzklebstoff sein. Dies gewährleistet einen guten Verbund und eine gute Haftung der Ausgleichsschicht 3 auf der Schottschicht 2 und vermindert somit das Ablösen des Ausgleichsschicht und somit ein Versagen der Ausgleichsschicht. Der Klebstoff kann auch eine Barrierewirkung gegen Diffusion und Migration von Inhaltsstoffen der Membrane bewirken
Haftklebstoffe und Schmelzklebstoff sind dem Fachmann allgemein bekannt und sind beschrieben in CD Römpp Chemie Lexikon, Version 1.0, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
Vorzugsweise handelt es sich bei einem solchen Klebstoff um Klebstoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylacetat- Copolymer (EVA), vernetzbare thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, Acrylatverbindungen, Polyurethanpolymeren und Silan-terminierten Polymeren.
Bevorzugte Acrylatverbindungen sind insbesondere Acrylatverbindungen auf Basis von Acryl-Monomeren, insbesondere von Acryl- und Methacrylsäureestern.
Der Begriff„Polyurethanpolymer" umfasst sämtliche Polymere, welche nach dem so genannten Diisocyanat-Polyadditions-Verfahren hergestellt werden. Dies schliesst auch solche Polymere ein, die nahezu oder gänzlich frei sind von Urethangruppen. Beispiele für Polyurethanpolymere sind Polyether- Polyurethane, Polyester-Polyurethane, Polyether-Polyharnstoffe, Polyharn- Stoffe, Polyester-Polyharnstoffe, Polyisocyanurate und Polycarbodiimide.
Bevorzugte Klebstoffe sind unter dem Namen SikaLastomer®-68 bei Sika Corporation, USA kommerziell erhältlich.
Durch Oberflächenbehandlungen wie beispielsweise Coronabehandlung, Fluorierung, Plasmabehandlung und Beflammung der Ausgleichsschicht 3 und/oder der Schottschicht 2 kann die Haftung der Ausgleichsschicht oder eines möglichen Klebstoffs auf der Ausgleichsschicht und/oder der Schottschicht verbessert werden. Eine flexible Membran 1 erlaubt ein Aufrollen, was deren Lagerung, Transport und das Anbringen auf einem Untergrund erleichtert. Die Schottschicht 2 kann aus allen Materialien bestehen, welche auch bei hohen Flüssigkeitsdrücken eine ausreichende Dichtheit gewährleisten.
Es ist also von Vorteil, wenn die Schottschicht 2 eine hohe
Beständigkeit gegen Wasserdruck und Witterung aufweist, sowie gute Werte in
Weiterreissversuchen und Perforationsversuchen zeigt, was besonders bei mechanischen Belastungen auf Baustellen von Vorteil ist. Weiter ist eine
Beständigkeit gegenüber andauernden mechanischen Belastungen, beispielsweise Wind, vorteilhaft.
Die Schottschicht kann aus einem starren Material bestehen, wie beispielsweise Aluminium, Stahl, Kunststoffüberzogenes Blech, Kunststoff platten oder andererseits flexibel sein. Vorzugsweise handelt es sich um ein flexibles Material.
Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die Schottschicht 2 eine
Thermoplastschicht, vorzugsweise eine Schicht aus thermoplastischen
Polyolefinen oder Polyvinylchlorid (PVC), insbesondere eine Schicht aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), insbesondere bevorzugt aus
Polypropylen, aufweist. Daraus resultiert eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen.
Vorzugsweise ist die Schottschicht 2 ausgewählt aus Materialien aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit tiefer Dichte (LDPE), Polyethylen
(PE), Polyvinylchlorid (PVC), Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA), chlorsulfoniertes Polyethylen, thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis
(TPE-O, TPO), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und Polyisobutylen
(PIB), sowie und Mischungen davon.
Die Schottschicht 2 kann eine Dicke von 0.05 - 3 mm, bevorzugt 0.08 -
2.5 mm, insbesondere 1 - 2 mm, aufweisen. Die Solarzelle 4 besteht typischerweise aus einer Trägerschicht 5, einer Fotovoltaikschicht 6 und eventuell einer Deckschicht 7, wie d ies beispielsweise in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist.
Bei der Deckschicht 7 handelt es sich vorzugsweise um Kunststoffe, wel ch e sich ü ber ei ne g eri nge UV-Absorbtion auszeichnen. Geeignete Materialien für die Deckschicht sind Fluoropolymere wie Copolymere von Ethylen and Tetrafluoroethylen, wie es beispielsweise von DuPont Corporation u n te r d e m H a n d e l s n a m e n Tefzel® vertrieben wird oder ein Polyvinylidenfluorid, vertrieben von der DuPont Corporation unter dem Handelsnamen Tedlar®.
Bei der Trägerschicht 5 kann es sich beispielsweise um ein Stahlblech, eine PET Folie oder eine Polyimid-Folie handeln.
Es ist weiterh in vorteilhaft, wenn d ie Membran einen seitl ichen Abschluss 8 aufweist. Der seitliche Abschluss soll die an der seitlichen Aussenseite der Membran 1 befindlichen Kontaktstellen der Solarzelle 4 mit der Ausgleichsschicht 3 vor Feuchtigkeit und konsequenterweise vor Delamination und Versagen schützen. Dies in insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich aufgrund von Spannungen Hohlräume an den Kontaktflächen von Ausgleichsschicht 3 und Schottschicht 2, respektive Solarzelle 4, gebildet haben.
Bei dem seitl ichen Abschl uss kann es sich um einen Kunststoff handeln, welcher mit der Solarzelle, der Ausgleichsschicht und der Schottschicht in Kontakt ist, wie dies in Figur 4a dargestellt ist. Vorzugsweise steht die Schottschicht 2 gegenüber der Solarzelle 4 und der Ausgleichsschicht 3 seitlich über, typischerweise um jeweils bis zu 10 mm, wodurch eine bessere Dichtleistung des seitlichen Abschluss erzielt wird.
Bei dem seitlichen Abschluss kann es sich auch um die Deckschicht 7 handeln , welche seitl ich über die Photovoltaikschicht 6, resp . ü ber d ie Trägerschicht 5 ragt und mit der Ausgleichsschicht 3 verbunden ist, wie dies beispielsweise in Figur 4b gezeigt ist. Ist die gesamte Ausgleichsschicht seitlich durch die Trägerschicht vor Feuchtigkeit geschützt, ist dies zusätzlich dem Verbund der Ausgleichsschicht mit der Schottschicht zuträglich. Dies ist in Figur 4c gezeigt.
Bei einem solchen seitlichen Abschluss kann die Deckschicht 7 auch seitlich über die Photovoltaikschicht 6, resp. über die Trägerschicht 5 und über die Ausgleichsschicht 3 ragen und mit der Schottschicht 2 verbunden sein. Der Verbund geschieht typischerweise durch Verkleben oder Verschweissen, insbesondere Verschweissen. Figur 4d zeigt eine solche Ausführungsform.
Die Dichtwirkung der letztgenannten Möglichkeit eines seitl ichen Abschlusses kann weiter verbessert werden, indem die Schottschicht die Deckschicht seitlich umschliesst und einen Börtelfalz bildet. Ein weiterer Vorteil einer solchen Lösung wäre, dass eventuell vorhandene Mittel zum elektrischen Anschluss 1 0 der Fotovoltaikschicht in dem Börtelfalz vor Feuchtigkeit geschützt angeordnet werden können. Dies ist insbesondere für Mittel zum elektrischen Anschluss 10 vorteilhaft.
Die Membran 1 kann auf jede Art und Weise hergestellt werden . Insbesondere können d ie Membranen auf handelsübl ichen Masch inen hergestellt werden. Die M e m b ra n e n kö n n e n i n e i n e m e i n z ig e n Verfahrensschritt als Endlosware, beispielsweise durch Extrusion und/oder Kalandrieren und/oder Kaschieren, hergestellt werden und beispielsweise auf Rollen aufgerollt werden . Die Massetemperatur im Extruder oder Kalander kann in einem Bereich von 1 00°C - 210°C, bevorzugt 130°C - 200°C insbesondere 170°C - 200°C, l iegen, bevorzugt während der Extrusion und/oder dem Kalandrieren und/oder dem Kaschieren.
Die Ausgleichsschicht 3 kann während der Herstellung durch Breitschitzdüsenextrusion, durch Schmelzkalandrieren, durch Bandpressen mittels I R-Bestrahlung, durch Flammkaschierung oder Sprühkaschierung aufgetragen werden. Es ist vorteilhaft, dass die Ausgleichsschicht eine Zusammensetzung und eine Standfestigkeit aufweist, die m i t d e n Temperaturen der Herstellung der Membran 1 verträglich ist. Vorzugsweise wird die Ausgleichsschicht 3 durch Kaschieren mit der Schottschicht 2 verbunden, insbesondere bevorzugt ist das Kaschieren durch Bandpressen mittels IR-Bestrahlung. Der Verbund mit der Schottschicht kann jedoch auch, wie vorgehend erwähnt, durch Klebstoffe geschehen . Weiter kann eine Vorbehandlung der Schottschicht, wie vorhergehend erwähnt, beispielsweise durch Beflammung und Coronabehandlung vorteilhaft sein.
Der Verbund der Ausgleichsschicht 3 mit der Solarzelle 4, respektive m it der Trägersch icht 5 der Solarzelle, erfolgt typischerweise durch Kaschieren, insbesondere Flammkaschieren, der Verbund kann jedoch auch, wie vorgehend erwähnt, durch Klebstoffe geschehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Herstellung der Membran 1 werden die Solarzelle 4, respektive mit der Trägerschicht 5 der Solarzelle und die Schottschicht 2 durch Kaschieren mit der Ausgleichsschicht 3 verbunden. Ferner wird d ie Decksch icht 7 durch Verschweissen mit der seitlich überstehenden Schottschicht verbunden. Vorzugsweise wird die Schottschicht zusätzlich, wie vorgehend beschrieben, um das äussere Ende der Deckschicht gebörtelt und verschweisst.
Selbstverständlich ist d ie Erfind u ng n icht auf d ie gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Bezugszeichenliste
1 Membran
2 Schottschicht
3 Ausgleichsschicht
4 Solarzelle
5 Trägerschicht
6 Photovoltaikschicht
7 Deckschicht
8 Seitliche Abdichtung
9 Klebschicht
10 Mittel zum elektrischen Anschluss

Claims

Patentansprüche
Membran (1 ) umfassend:
eine Schottschicht (2),
eine Solarzelle (4), angeordnet an einer Seite der Schottschicht (2), sowie eine Ausgleichsschicht (3), angeordnet zwischen Solarzelle (4) und Schottschicht (2), wobei es sich bei der Ausgleichsschicht (3) um eine geschäumte Zusammensetzung aus einem bei Raumtemperatur festen Thermoplast oder einem bei Raumtemperatur festen thermoplastischen Elastomer handelt.
Membran (1 ) gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ausgleichsschicht (3) um eine geschlossenporige geschäumte Zusammensetzung handelt.
Membran (1 ) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ausgleichsschicht (3) um eine geschäumte Zusammensetzung mit einer Porengrösse von 0.1 - 3 mm, insbesondere 0.2 - 1 mm und/oder einem Porenvolumen von 5 - 99%, insbesondere 30 - 98%, handelt.
Membran (1 ) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (3) eine Dichte von 0.02 - 1 .2 g/cm3, bevorzugt 0.03 - 0.8 g/cm3, insbesondere bevorzugt 0.05 - 0.
5 g/cm3 aufweist.
Membran (1 ) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ausgleichsschicht (3) um eine geschäumte Zusammensetzung aus einem Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylatverbindungen, Acrylatcopolymeren, Polyurethanpolymeren, Silan-terminierten Polymeren und Polyolefinen, insbesondere aus Polyolefinen, handelt.
6. Membran (1 ) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (3) direkt mit der Schottschicht (2) verbunden ist.
Membran (1 ) gemäss einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (3) und die Schottschicht (2) durch eine Klebschicht (9) miteinander verbunden sind.
Membran (1 ) gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebschicht (9) einen Haftklebstoff und/oder ein Schmelzklebstoff umfasst.
Membran (1 ) gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebschicht (9) einen Klebstoff umfasst, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA), vernetzbare thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, Acrylatverbindungen, Polyurethanpolymeren und Silan-terminierten Polymeren.
Membran (1 ) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottschicht (2) eine Thermoplastschicht, vorzugsweise eine Schicht aus thermoplastischen Polyolefinen oder Polyvinylchlorid (PVC), insbesondere eine Schicht aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), aufweist.
1 1 . Membran (1 ) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottschicht (2) eine Dicke von 0.05 - 3 mm, bevorzugt 0.08 - 2.5 mm, insbesondere 1 - 2 mm, aufweist. 12. Membran (1 ) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran einen seitlichen Abschluss (8) aufweist.
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