ES2552715T3 - Composición para película sellante de célula solar, película sellante de célula solar y célula solar que usa la película sellante - Google Patents
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Abstract
Una composición de película sellante de célula solar que comprende copolímero de etileno-monómero polar, un agente de reticulación y un compuesto que tiene un grupo alquilenoxi, en la que el compuesto que tiene un grupo alquilenoxi está representado por la siguiente fórmula (1):**Fórmula** en la que R2 representa un grupo alquileno sustituido o no sustituido, R3 representa un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, n es un número entero de 1 a 30, m es un número entero de 1 a 3, R1 representa un grupo alcoxi, un grupo ariloxi, un grupo ácido fosfórico, un grupo éster fosfato, un grupo ácido metacriloil-etoxifosfórico, un grupo ácido acriloil-etoxifosfórico, un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi con la condición de que m sea 1, R1 representa un grupo hidrocarbonado alifático divalente con la condición de que m sea 2, y R1 representa un grupo hidrocarbonado alifático trivalente con la condición de que m sea 3, caracterizada porque el compuesto que tiene un grupo alquilenoxi está contenido en la cantidad de 0,05 a 0,6 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolímero de etileno-monómero polar, en la que adicionalmente está contenido isocianurato de trialilo en la cantidad de 0,1 a 3,0 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolímero de etileno-monómero polar.
Description
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DESCRIPCION
Composicion para pelfcula sellante de celula solar, pelfcula sellante de celula solar y celula solar que usa la peKcula sellante
Antecedentes de la invencion
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una composicion para una pelfcula sellante de celula solar que consiste principalmente en copolfmero de etileno-monomero polar que se utiliza adecuadamente en la preparacion de una celula solar.
Descripcion de latecnica relacionada
Se ha empleado ampliamente una celula solar (modulo de celula solar) como un dispositivo que convierte directamente la energfa solar en energfa electrica desde el punto de vista del uso eficaz de los recursos naturales y la ecologfa y se sigue desarrollando.
Como se muestra en la Fig. 1, una celula solar posee una estructura en la que multiples elementos fotovoltaicos 14 (por ejemplo, elementos fotovoltaicos compuestos de silicio) estan sellados por medio de una pelfcula sellante del lado frontal 13Ay una pelfcula sellante del lado posterior 13B entre un material de proteccion del lado frontal transparente 11 y un material de proteccion del lado posterior 12 (miembro que cubre el lado posterior).
En una celula solar convencional, se usa un sustrato transparente tal como una placa de vidrio como material de proteccion del lado frontal transparente tal que en los elementos fotovoltaicos de la celula la luz que incide sobre la celula solar es absorbida eficazmente solar en el grado maximo posible. Por el contrario, como material de proteccion del lado posterior se usa una pelfcula de plastico tal como una pelfcula de poli(tereftalato de etileno) (PET) o plastico que tiene una capa depositada de plata sobre la misma con el fin de evitar que el agua invada el lado interno de la celula solar.
Como una pelfcula sellante del lado frontal o una pelfcula sellante del lado posterior se usa una pelfcula compuesta de copolfmero de etileno-monomero polar tal como copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA) o copoifmero de etileno-acrilato de etilo (EEA). El copolfmero de etileno-acetato de vinilo se usa preferiblemente en celulas solares convencionales debido a su bajo coste y alta transparencia.
En general, una celula solar (modulo) se prepara extendiendo una composicion de EVA que comprende EVA y un agente de reticulacion mediante la aplicacion de presion y calor para formar una pelfcula sellante, y a continuacion superponer un material de proteccion del lado frontal transparente, una pelfcula sellante del lado frontal, elementos fotovoltaicos, una pelfcula sellante del lado posterior y un material de proteccion del lado posterior, en este orden, y curar o reticular el EVA calentando a presion a temperatura de 135 a 180°C para combinarlos.
La pelfcula sellante de celula solar convencional se reticula usando un agente de reticulacion ademas de copolfmero de etileno-monomero polar para potenciar la densidad de reticulacion con el proposito de mejorar la resistencia o durabilidad (Documento de patente 1). Como procedimiento para activar el agente de reticulacion, se conocen un procedimiento de descomposicion termica, un procedimiento de descomposicion redox y un procedimiento de descomposicion ionica. Por lo general, se usa el procedimiento de descomposicion termica.
Documento de patente 1: Patente japonesa numero 3.473.605. Tambien se hace referencia a los documentos JP11026791 y JP07202243.
Sumario de la invencion
Problema a resolver por la invencion
Aunque las celulas solares se usan cada vez mas como sistema de generacion de energfa electrica residencial, se espera que las celulas solares tambien se usen ampliamente en sistemas de generacion de energfa electrica industriales debido a que es una energfa limpia. Para promover adicionalmente el uso de una celula solar, se requiere desarrollar un tipo de celula solar de alta potencia y alta tension que este mejorada en lo referente a eficiencia de generacion.
Con el fin de potenciar la eficiencia de generacion de la celula solar, es necesario hacer que la luz incida sobre la celula solar de forma eficaz, de modo que la luz incidente sea absorbida en los elementos fotovoltaicos de la celula solar en el maximo grado posible. Para esto, en la celula solar el uso es eficaz de una pelfcula sellante que tenga una alta transparencia. Hasta ahora, aunque en la celula solar se usa copolfmero de etileno-monomero polar tal como copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA) o copolfmero de etileno-acrilato de etilo (EEA) que tienen una alta transparencia, con el fin de obtener una elevada energfa es deseable una pelfcula sellante que tenga una transparencia aun mayor.
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A la vista de los puntos de vista anteriores, el objeto de la presente invencion es proporcionar una pelfcula sellante de celula solar que tenga una alta transparencia.
Medios para resolver el problema
Como resultado de los diversos estudios del autor de la presente invencion relativos al problema, el autor de la invencion ha encontrado que la pelfcula sellante de celula solar formada usando un compuesto espedfico que tiene una excelente compatibilidad con copolfmero de etileno-monomero polar tiene una transparencia aun mayor.
De forma mas detallada, el presente objeto es resuelto por la presente invencion, es decir, una composicion para una pelfcula sellante de celula solar que comprende copolfmero de etileno-monomero polar, un agente de reticulacion y un compuesto que tiene un grupo alquilenoxi, en el que el compuesto que tiene un grupo alquilenoxi esta representado por la siguiente formula (1):
[Formula 1]
en la que R2 representa un grupo alquileno sustituido o no sustituido, R3 representa un atomo de hidrogeno o un grupo metilo, n es un numero entero de 1 a 30, m es un numero entero de 1 a 3, R1 representa un grupo alcoxi, un grupo ariloxi, un grupo acido fosforico, un grupo ester fosfato (ester de acido fosforico), un grupo acido metacriloil-etoxifosforico, un grupo acido acriloil-etoxifosforico, un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi con la condicion de que m sea 1, R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico divalente con la condicion de que m sea 2, y R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico trivalente con la condicion de que m sea 3, y esta contenido en la cantidad de 0,05 a 0,6 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolfmero de etileno-monomero polar, en el que adicionalmente esta contenido isocianurato de trialilo en la cantidad de 0,1 a 3,0 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolfmero de etileno-monomero polar.
Las realizaciones preferidas de la pelfcula sellante para una celula solar de acuerdo con la presente invencion se describen a continuacion:
(2) El R2 de la formula (1) representa un grupo etileno o un grupo representado por-CH2CH(CH3)-.
(3) El n de la formula (1) es un numero entero de 1 a 16.
(4) El m de la formula (1) es 1 y R1 representa un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi.
(5) El copolfmero de etileno-monomero polar es copolfmero de etileno-acetato de vinilo. Efecto de la invencion
El uso de la composicion de pelfcula sellante de celula solar de acuerdo con la presente invencion permite la formacion de una pelfcula sellante de celula solar que tiene excelentes transmitancia de todo el haz de luz y alta transparencia. Una celula solar provista con esta pelfcula sellante de celula solar adquiere una elevada eficiencia de generacion y muestra un elevado suministro de energfa electrica desde el inicio de la generacion electrica.
Breve descripcion de los dibujos
[Fig. 1]
La Fig. 1 es una vista en seccion de una celula solar convencional.
Descripcion de los numeros de referencia
11: material de proteccion del lado frontal transparente
12: material de proteccion del lado posterior
13A: pelfcula sellante del lado frontal
13B: pelfcula sellante del lado posterior
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14: elemento fotovoltaico
Descripcion detallada de la invencion
Una composicion para una peKcula sellante de celula solar de la presente invencion incluye copoKmero de etileno-monomero polar, un agente de reticulacion y un compuesto quetiene un grupo alquilenoxi como componentes basicos. La pelfcula sellante de celula solar preparada usando el compuesto espedfico quetiene un grupo alquilenoxi muestra alta transparencia. El uso de la composicion de la invencion permite la formacion de una pelfcula sellante de celula solar que tiene alta transparencia sin alterar las propiedades requeridas para la pelfcula sellante tal como aislamiento electrico, propiedades de sellado, flexibilidad y resistencia termica y a la humedad conseguidas mediante el uso de copolfmero de etileno-monomero polar.
La composicion para una pelfcula sellante de celula solar de la presente invencion se explica con detalle a continuacion.
< Compuesto que tiene un grupo alquilenoxi >
La composicion de la invencion contiene un compuesto que tiene al menos un grupo alquilenoxi. Ejemplos del compuesto incluyen los descritos mas adelante, y cualquier compuesto conocido tal como poli(oxido de etileno) y poli(oxido de propileno) con la condicion de que estos tengan un grupo alquilenoxi.
Se prefiere usar como compuesto antes citado un compuesto que tenga un grupo alquilenoxi y tambien un doble enlace carbono-carbono puesto que el compuesto da lugar a una pelfcula sellante de celula solar que tiene una excelente transparencia sin disminucion del resto de propiedades. Aunque el doble enlace carbono-carbono (-C=C-) puede estar presente en cualquier localizacion del compuesto, el doble enlace esta posicionado preferiblemente al final de la molecula del compuesto en vistas a la reactividad y productividad. Ejemplos preferidos de los grupos que tienen el doble enlace carbono-carbono incluyen un grupo (met)acriloilo y un grupo (met)acriloiloxi, en especial un grupo (met)acriloilo.
El compuesto que tiene un grupo alquilenoxi esta representado preferiblemente por la siguiente formula (1):
[Formula 2]
en la que R2 representa un grupo alquileno sustituido o no sustituido, R3 representa un atomo de hidrogeno o un grupo metilo, n es un numero entero de 1 a 30, m es un numero entero de 1 a 3, R1 representa un grupo alcoxi, un grupo ariloxi, un grupo acido fosforico, un grupo ester fosfato (ester de acido fosforico), un grupo acido metacriloil-etoxifosforico, un grupo acido acriloil-etoxifosforico, un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi con la condicion de que m sea 1, R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico divalente con la condicion de que m sea 2, y R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico trivalente con la condicion de que m sea 3.
R2 de la formula (1) es un grupo alquileno sustituido o no sustituido. R2 es preferiblemente un grupo alquileno sustituido o no sustituido que tiene 1 a 40 atomos de carbono, adicionalmente 1 a 30 atomos de carbono, en especial 1 a 15 atomos de carbono. Ejemplos del grupo alquileno incluyen un grupo metileno, un grupo etileno, un grupo trimetileno, un grupo tetrametileno, un grupo propileno, un grupo butileno, un grupo hexametileno, un grupo octametileno, un grupo decametileno, un grupo undecametileno, un grupo dodecametileno, un grupo tridecametileno, un grupo tetradecametileno, un grupo pentadecametileno, un grupo hexadecametileno, un grupo heptadecametileno y un grupo octadecametileno.
El grupo sustituido del grupo alquileno no sustituido es preferiblemente un grupo alquilo que tiene 1 a 10 atomos de carbono. Ejemplos de los grupos sustituidos incluyen un grupo metilo, un grupo etilo, un grupo propilo, un grupo isopropilo, un grupo butilo, un grupo terc-butilo, un grupo pentilo, un grupo neopentilo y un grupo hexilo.
R2 de la formula (1) es mas preferiblemente un grupo etileno o un grupo representado por -CH2CH(CH3)-. Estos grupos tienen pocos efectos negativos sobre la cadena principal de copolfmero de etileno-monomero polar y, por tanto, puede obtenerse con facilidad una pelfcula sellante de celula solar con alta transparencia.
“n” de la formula (1) representa un numero medio de moles de aducto de oxido de etileno, que es un numero entero de 1 a 30, preferiblemente 1 a 16, mas preferiblemente 4 a 12. De este modo, el fenomeno de bloqueo, que se genera entre pelfculas sellantes que estan en contacto entre sf cuando la pelfcula se prepara para que sea enrollada alrededor de un cilindro, no es propenso a producirsey, por tanto, puede obtenerse con facilidad una pelfcula sellante de celula
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solar con alta transparencia.
“m” de la formula (1) es un numero entero de 1 a 3. Cuando m es 1, R1 representa en general un grupo alcoxi, un grupo ariloxi, un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi.
El grupo alcoxi de R1 es preferiblemente alcoxi que tiene 1 a 10 atomos de carbono. Ejemplos del grupo alcoxi incluyen un grupo etoxi, un grupo metoxi, un grupo propoxi, un grupo butoxi y un grupo isooctiloxi, en especial un grupo etoxi.
El grupo ariloxi de R1 es preferiblemente alcoxi que tiene 6 a 20 atomos de carbono. Ejemplos del grupo alcoxi incluyen un grupo fenoxi, un grupo benciloxi y un grupo naftoxi, en especial un grupo fenoxi.
R1 puede ser un grupo acido fosforico (-O-PO(OH)2), un grupo ester fosfato (ester de acido fosforico) [-O-PO(OM)OH o -O-PO(OM)2; en el que M es un grupo alquilo que tiene 1 a 10 atomos de carbono, en especial 1 a 6 atomos de carbono], un grupo acido metacriloil-etoxifosforico [CH2=C(CH3)COO(CH2)2-O-PO(OH)-O-], un grupo acido acriloil-etoxifosforico [CH2=CHCOO(CH2)2-O-PO(OH)-O-].
En la formula (1), cuando m es 2, R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico divalente, que generalmente es un grupo alquileno lineal o ramificado que tiene 1 a 14 atomos de carbono, en especial 1 a 8 atomos de carbono. Ejemplos de grupo hidrocarbonado alifatico divalente incluyen preferiblemente un grupo metileno, un grupo etileno, un grupo etilideno, un grupo trimetileno, un grupo propileno (1,2-propandiilo), un grupo isopropilideno, un grupo tetrametileno, un grupo etiletileno, un grupo pentametileno, un grupo hexametileno, un grupo heptametileno y un grupo octametileno.
El grupo hidrocarbonado alifatico divalente puede tener 1 a 4 grupos sustituidos. El grupo sustituido es preferiblemente un grupo alquilo que tiene 1 a 6 atomos de carbono.
En la formula (1), cuando m es 3, R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico trivalente. El grupo hidrocarbonado alifatico trivalente es preferiblemente un grupo representado por la siguiente formula (2):
[Formula 3]
en la que R4 representa un atomo de hidrogeno, un grupo alquilo que tiene 1 a 4 atomos de carbono o un grupo hidroxialquilo que tiene 1 a 4 atomos de carbono.
Ademas, el grupo hidrocarbonado alifatico divalente es preferiblemente un grupo representado por la siguiente formula (3):
[Formula 4]
/
h2c
I
HC- (3)
H*C
En la formula (1), se prefiere en especial que m sea 1 y R1 sea un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi. Estos grupos tienen poco efecto negativo sobre la cadena principal de copolfmero de etileno-monomero polar y, portanto, puede obtenerse con facilidad una pelfcula sellante de celula solar con alta transparencia.
Ejemplos preferidos del compuesto que tiene la formula (1) incluyen di(met)acrilato de etilenglicol, di(met)acrilato de polietilenglicol, di(met)acrilato de propilenglicol, di(met)acrilato de polipropilenglicol, di(met)acrilato de tetrametilenglicol, di(met)acrilato de politetrametilenglicol, mono(met)acrilato de fenoxipolietilenglicol, mono(met)acrilato de metoxipolietilenglicol, fosfato de acido mono(2-metacriloiloxietilo) [CH2=C(CH3)COO(CH2)2-O-PO(OH)2], fosfato de acido mono(2-acriloiloxietilo) [CH2=CHCOO(CH2)2-O-PO(OH)2],
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fosfato de acido di(2-metacriloiloxietilo) [{CH2=C(CH3)COO(CH2)2-O}2-PO(OH)] y fosfato de acido di(2-acriloiloxietilo) [{CH2=CHCOO(CH2)2-O}2-PO(OH)]. Los compuestos pueden usarse solos o en combinacion de dos o mas tipos.
De los compuestos citados antes que tienen un grupo oxido de alquileno, se usan preferiblemente los siguientes compuestos en la composicion de la presente invencion debido a que puede obtenerse con facilidad una pelfcula sellante de celula solar con alta transparencia. Ejemplos de los compuestos incluyen preferiblemente di(met)acrilato de etilenglicol y di(met)acrilato de polietilenglicol [un numero de moles de aducto medio “n” de oxido de etileno es preferiblemente 2 a 20, en especial 2 a 16], en especial di(met)acrilato de nanoetilenglicol y di(met)acrilato de tetraetilenglicol.
El termino “(met)acrilato” en la invencion significa acrilato o metacrilato.
En la composicion de la invencion, el compuesto que tiene un grupo alquilenoxi esta contenido generalmente en la cantidad de 0,01 a 5 partes en peso, preferiblemente 0,05 a 0,6 partes en peso, basadas en 100 partes en peso del copolfmero de etileno-monomero polar. El uso de 5 o menos partes en peso del compuesto permite reprimir el fenomeno de sangrado que el compuesto en la pelfcula sellante sangra desde la superficie de la pelfcula sellante con el tiempo para alterar su apariencia y reprimir el fenomeno de bloqueo. El uso de 0,01 a o mas partes en peso del compuesto permite una exhibicion suficiente de los efectos de represion antes citados.
< Copolfmero de etileno-monomero polar >
La composicion de la invencion contiene otro copolfmero de etileno-monomero polar ademas del compuesto que tiene un grupo alquilenoxi. El monomero polar del copolfmero de etileno-monomero polar es preferiblemente acidos carboxflicos insaturados, sales de los mismos, esteres de los mismos y amidas de los mismos, esteres de vinilo y monoxido de carbono. Ejemplos del monomero polar incluyen acidos carboxflicos insaturados tales como acido acnlico, acido metacnlico, acido fumarico, acido itaconico, maleato de monometilo, maleato de monoetilo, anhfdrido maleico y anhfdrido itaconico, sales de metales monovalentes (por ejemplo, litio, sodio o potasio) de estos acidos carboxflicos insaturados, y sales de metales multivalentes (por ejemplo, magnesio, calcio o cinc) de estos acidos carboxflicos insaturados; esteres de estos acidos carboxflicos insaturados tales como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de isopropilo, acrilato de isobutilo, acrilato de n-butilo, acrilato de isoctilo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de isobutilo y maleato de dimetilo; esteres de vinilo tales como acetato de vinilo y propionato de vinilo; monoxido de carbono; y dioxido de azufre. Los monomeros pueden usarse solos o en combinacion de dos o mas tipos.
Ejemplos del copolfmero de etileno-monomero polar incluyen copolfmeros de etileno-acido carboxflico insaturado tales como copolfmero de etileno-acido acnlico y etileno-acido metacnlico; ionomeros obtenidos neutralizando parte o todos los acidos carboxflicos de copolfmeros de etileno-acidos carboxflicos insaturados por los metales antes citados; copolfmeros de etileno-ester de acido carboxflico insaturado tal como copolfmero de etileno-acrilato de metilo, copolfmero de etileno-acrilato de etilo, copolfmero de etileno-metacrilato de metilo, copolfmero de etileno-acrilato de butilo y copolfmero de etileno-acrilato de n-butilo; copolfmeros de etileno-ester de acido carboxflico insaturado-acido carboxflico insaturado tales como copolfmero de etileno-acrilato de isobutilo-acido metacnlico, copolfmero de etileno-acrilato de n-butilo-acido metacnlico; ionomeros obtenidos neutralizando parte otodo los acidos carboxflicos de copolfmeros de etileno-ester de acido carboxflico insaturado-acido carboxflico insaturado por los metales antes citados; y copolfmero de etileno-ester vimlico tal como copolfmero de etileno-acetato de vinilo.
El copolfmero de etileno-monomero polar usado en la invencion tiene preferiblemente una Velocidad de Flujo del Fundido (de acuerdo con JIS K 7210) de 35 g/10 min o inferior, en especial de 3 a 6 g/10 min. El uso del copolfmero de etileno-monomero polar que tiene una Velocidad de Flujo del Fundido del intervalo antes citado permite reprimir el fenomeno de que la pelfcula sellante se funda y se salga de la localizacion definida para emerger fuera del sustrato cuando la pelfcula se caliente a presion en una etapa de sellado para la preparacion de la celula solar.
Se determina un valor de Velocidad de Flujo del Fundido (MFR) bajo las condiciones de temperatura de 190°C y carga de 21,18N de acuerdo con JIS K 7210.
El copolfmero de etileno-monomero polar es, lo mas preferiblemente copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA), por lo que puede obtenerse una pelfcula sellante de celula solar que tiene bajo coste y excelente transparencia y flexibilidad.
En el EVA, el contenido de la unidad recurrente de acetato de vinilo esta generalmente en el intervalo de 20 a 35% en peso, preferiblemente 22 a 30% en peso, en especial 24 a 28% en peso basado en 100 partes en peso de EVA. Cuando el contenido es menor que 20% en peso, la pelfcula sellante reticulada y curada a alta temperatura no presenta ocasionalmente una transparencia suficientemente alta. Por otro lado, cuando el contenido es mayor que 35% en peso, el EVA es propenso a producir acido carboxflico, alcohol o amina.
<Agente de reticulacion>
La composicion de la presente invencion incluye un agente de reticulacion ademas del copolfmero de etileno-monomero polar y un compuesto que tiene un grupo alquilenoxi. El uso del agente de reticulacion permite
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potenciar la resistencia a la intemperie debido a la alta reactividad en el procedimiento de reticulacion.
La composicion de la invencion contiene generalmente peroxido organico o iniciador de fotopolimerizacion como agente de reticulacion. El peroxido organico se usa preferiblemente porque la pelfcula de resina resultante esta mejorada en la dependencia de la temperatura en la adhesion, transparencia, resistencia a la humedad y resistencia a la penetracion.
Puede emplearse cualquier peroxido organico que pueda descomponerse a una temperatura no menor que 100°C para generar radical(es) como el peroxido organico antes citado. El peroxido organico se selecciona considerando la temperatura de formacion de la pelfcula, las condiciones de preparacion de la composicion, temperatura de curado (union), resistencia termica del cuerpo a unir, estabilidad al almacenamiento. En especial, se prefieren aquellos que tienen una temperatura de descomposicion no menor que 70°C con una semivida de 10 horas.
Desde el punto de vista de temperatura de procesado de la resina y estabilidad al almacenamiento, ejemplos de los peroxidos organicos incluyen el agente de curado tipo peroxido de benzoilo, peroxipivalato de terc-hexilo, peroxipivalato de terc-butilo, peroxido de 3,5,5-trimetil hexanoilo, peroxido de di-n-octanoilo, peroxido de lauroilo, peroxido de estearoilo, hexanoato de 1,1,3,3-tetrametilbutilperoxi-2-etilo, peroxido de acido succmico,
2.5- dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano, hexanoato de 1-ciclohexil-1-metiletilperoxi-2-etilo, hexanoato de
terc-hexilperoxi-2-etilo, peroxido de 4-metilbenzoilo, hexanoato de terc-butilperoxi-2-etilo, peroxido de m-toluoilo + benzoilo, peroxido de benzoilo, 1,1-bis(terc-butilperoxi)-2-metilciclohexanato,
1.1- bis(terc-hexilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexanato, 1,1-bis(terc-hexilperoxi)ciclohexanato,
1.1- bis(terc-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano 1,1-bis(terc-butilperoxi)ciclohexanato,
2.2- bis(4,4-di-terc-butilperoxiciclohexil)propano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)ciclododecano, monocarbonato de terc-hexilperoxiisopropilo, acido terc-butilperoxi maleico, terc-butilperoxi-3,3,5-trimetilhexanoato, peroxilaurato de terc-butilo, 2,5-dimetil-2,5-di(metilbenzoilperoxi)hexano, monocarbonato de terc-butilperoxiisopropilo, monocarbonato de terc-butilperoxi-2-etilhexilo, peroxibenzoato de terc-hexilo y 2,5-di-metil-2,5-di(benzoilperoxi)hexano.
Como peroxidos organicos pueden emplearse cualquier agente de curado de tipo peroxido de benzoilo que pueda descomponerse a una temperatura no menor que 70°C para generar radical(es). Se prefieren aquellos que tienen una temperatura de descomposicion no menor que 50°C con una semivida de 10 horas. Los agentes de curado de tipo peroxido de benzoilo se seleccionan considerando la temperatura de formacion de la pelfcula, las condiciones de preparacion de la composicion, la temperatura de curado (union), la resistencia termica del cuerpo a unir y la estabilidad al almacenamiento.
Ejemplos de agentes de curado de tipo peroxido de benzoilo incluyen peroxido de benzoilo,
2.5- dimetilhexil-2,5-bisperoxibenzoato, peroxido de p-clorobenzoilo, peroxido de m-toluoilo, peroxido de 2,4-diclorobenzoilo, peroxibenzoato det-butilo. Los agentes de reticulacion pueden usarse solos o en combinacion de dos o mas tipos.
El agente de reticulacion es preferiblemente en particular 2,5-di-metil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano. De este modo, puede obtenerse una pelfcula sellante de celula solar que tiene una excelente transparencia.
El contenido de agente de reticulacion en la composicion esta preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 2 partes en peso, en particular 0,2 a 1,5 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copolfmero de etileno-monomero polar. Cuando el contenido en agente de reticulacion es menor, la transparencia de la pelfcula sellante tiene tendencia a reducirse.
Como agente de reticulacion puede emplearse cualquier iniciador de fotopolimerizacion conocido. Se prefieren iniciadores que tienen una buena estabilidad al almacenamiento despues de la adicion del mismo.
Ejemplos de los iniciadores de fotopolimerizacion incluyen los de tipo acetofenona tales como 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona, 1-hidroxiciclohexilfenilcetona,
2-metil-1-[4-(metiltio)fenil]-2-morforino-propan-1-ona; iniciadores de tipo benzoina tales como bencilmetilcetal; e iniciadores de tipo benzofenona tales como benzofenona, 4-fenilbenzofenona e hidroxibenzofenona; iniciadores de tipo tioxantona tales como isopropiltioxantona y 2,4-dietiltioxantona. Ademas, como tipo especial, puede citarse metilfenilglioxilato. En especial los preferidos son 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona, 1-hidroxiciclohexilfenilcetona, 2-metil-1-[4-(metiltio)fenil]-2-morforinopropan-1-ona y benzofenona. Estos iniciadores de fotopolimerizacion pueden emplearse junto con uno o mas tipos de un promotor de fotopolimerizacion tal como un compuesto tipo acido benzoico (por ejemplo, acido 4-dimetilaminobenzoico) o un compuesto de amina terciaria mezclando el iniciador con el promotor en una proporcion opcional. El iniciador puede emplearse solo o en combinacion de dos o mas tipos.
El iniciador de fotopolimerizacion esta contenido preferiblemente en la composicion en el intervalo de 0, 5 a 5,0 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copohmero de etileno-monomero polar.
< Agente auxiliar de reticulacion >
La composicion de la pelfcula sellante de celula solar puede contener un agente auxiliar de reticulacion si fuera necesario. El agente auxiliar de reticulacion posibilita un aumento de la fraccion de gel del copohmero de
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etileno-acetato de vinilo y la mejora de la durabilidad de la peKcula sellante.
Los ejemplos de agentes auxiliares de reticulacion (compuestos que tienen un grupo polimerizable por radicales como grupo funcional) incluyen agentes auxiliares reticulantes trifuncionales tales como cianurato de trialilo e isocianurato de trialilo, agentes auxiliares de reticulacion mono- o difuncionales de esteres de (met)acrilo (por ejemplo, ester NK). Entre estos compuestos, se prefiere cianurato de trialilo e isocianurato de trialilo, y se prefiere particularmente isocianurato de trialilo.
El contenido del agente auxiliar de reticulacion se usa preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 3,0 partes en peso, mas preferiblemente 0,1 a 2,5 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copolfmero de etileno-monomero polar.
La composicion para la pelfcula sellante de celula solar contiene preferiblemente un mejorador de la adhesion debido a que la pelfcula tiene una excelente adhesion a la vista de las propiedades sellantes en el interior de la celula solar.
Como mejorador de la adhesion puede usarse un agente de acoplamiento de silano, por lo que puede obtenerse una pelfcula sellante de celula solar que tiene una excelente adhesion. Ejemplos de los agentes de acoplamiento de silano incluyen Y-cloropropilmetoxisilano, viniletoxisilano, vinil-tris(p-metoxietoxi)silano, Y-metacriloxipropiltrimetoxisilano, viniltriacetoxisilano, Y-glicidoxipropiltrimetoxisilano, Y-glicidoxipropiltrietoxisilano,
p-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, viniltriclorosilano, Y-mercaptopropiltrimetoxisilano, Y-aminopropiltrietoxisilano y N-p-(aminoetil)-Y-aminopropiltrimetoxisilano. Estos agentes de acoplamiento de silano pueden usarse solos o en combinacion de dos o mas tipos. Se prefiere especialmente Y-metacriloxipropiltrimetoxisilano.
El contenido del agente de acoplamiento de silano preferiblemente esta en el intervalo de 0,1 a 0,7 partes en peso, en especial de 0,3 a 0,65 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copolfmero de etileno-monomero polar.
< Otros >
La composicion para pelfcula sellante de celula solar puede contener diversos aditivos tales como plastificante, compuesto que contiene grupo acriloxi, compuesto que contiene grupo metacriloxi y/o compuesto que contiene grupo epoxi para mejorar o ajustar diversas propiedades de la pelfcula (por ejemplo, resistencia mecanica, propiedad adhesiva (adhesion), caractensticas opticas tales como transparencia, resistencia termica, resistencia a la luz, velocidad de reticulacion).
Como plastificante puede usarse, aunque sin quedar restringido al mismo, ester de acido polibasico y ester de alcohol polivalente. Ejemplos de plastificantes incluyen ftalato de dioctilo, adipato de dihexilo, butirato de trietilenglicol-di-2-etilo, sebacato de butilo, diheptanoato de tetraetilenglicol y dipelargonato de trietilenglicol. Los plastificantes pueden usarse solos o en combinacion de dos o mas tipos. El contenido de plastificante preferiblemente no es mayor que 5 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copolfmero de etileno-monomero polar.
Ejemplos de compuestos que contienen un grupo acriloxi y compuestos que contienen un grupo metacriloxi incluyen generalmente derivados de acido acnlico o acido metacnlico, tales como esteres y amidas de acido acnlico o acido metacnlico. Ejemplos del residuo ester incluyen grupos alquilo lineales (por ejemplo, metilo, etilo, dodecilo, estearilo y laurilo), un grupo ciclohexilo, un grupo tetrahidrofurfurilo, un grupo aminoetilo, un grupo 2-hidroxietilo, un grupo 3-hidroxipropilo, un grupo 3-cloro-2-hidroxipropilo. Ejemplo de la amida incluye diacetona acrilamida. Ademas, los esteres incluyen esteres de acido acriloico o acido metacriloico con alcoholes polihidroxilados tales como etilenglicol, trietilenglicol, polipropilenglicol, polietilenglicol, trimetilolpropano o pentaeritritol.
Ejemplos de los compuestos que contienen un grupo epoxi incluyen tris(2-hidroxietil)isocianurato de triglicidilo, diglicidil eter de neopentilglicol, diglicidil eter de 1,6-hexanodiol, glicidil eter de alilo, glicidil eter de 2-etilhexilo, glicidil eter de fenilo, glicidil eter de fenol(etilenoxi)5, glicidil eter de p-terc-butilfenilo, adipato de diglicidilo, ftalato de diglicidilo, metacrilato de glicidilo y butil glicidil eter.
El compuesto que contiene grupo acriloxi, compuesto que contiene grupo metacriloxi y compuesto que contiene grupo epoxi estan cada uno en el intervalo de 0,5 a 5,0 partes en peso, en especial 1,0 a 4,0 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copolfmero de etileno-monomero polar.
La composicion para pelfcula sellante de celula solar comprende ademas un absorbedor ultravioleta, un fotoestabilizador y adicionalmente un antioxidante.
La composicion para pelfcula sellante de celula solar que contiene un absorbedor ultravioleta permite prevenir que el copolfmero de etileno-monomero polar se deteriore debido a la irradiacion por la luz para reprimir el amarilleamiento de la pelfcula sellante de celula solar. Ejemplos de absorbedores ultravioleta incluyen absorbedores ultravioleta de tipo benzofenona tales como 2-hidroxi-4-metoxibenzofenona, 2-hidroxi-4-n-dodeciloxibenzofenona, 2,4-dihidroxibenzofenona y 2-hidroxi-4-n-octoxi-benzofenona, ejemplos a los cuales no estan particularmente limitados. El contenido de absorbedor ultravioleta de tipo benzofenona esta preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 5 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copolfmero de etileno-monomero polar.
La composicion para pelfcula sellante de celula solar que contiene fotoestabilizador permite prevenir que el copolfmero
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de etileno-monomero polar se deteriore debido a la irradiacion por la luz para reprimir el amarilleamiento de la pelfcula sellante de celula solar. Como fotoestabilizador puede usarse un fotoestabilizador de amina impedida. Ejemplos de los fotoestabilizadores incluyen LA-52, LA-57, LA-62, LA-63, LA-63p, LA-67 y LA-68 (cada uno fabricado por ADEKA Co., Ltd.), Tinuvin 744, Tinuvin 770, Tinuvin 765, Tinuvin 144, Tinuvin 622LD y CHImAsSORB 944LD (cada uno fabricado por Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) y UV-3034 (fabricado por B. F. Goodrich). Los fotoestabilizadores pueden usarse solos o en combinacion de dos o mas tipos. El contenido del fotoestabilizador esta preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 5 partes en peso basadas en 100 partes en peso de copolfmero de etileno-monomero polar.
Ejemplos de los antioxidantes incluyen antioxidantes tipo fenol impedidos tales como N,N'-hexan-1,6-diil-bis[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionamida], estabilizadores termicos tipo fosforoso, estabilizadores termicos tipo lactona, estabilizadores termicos tipo vitamina E y estabilizadores termicos tipo azufre.
La formacion de la pelfcula sellante de celula solar puede llevarse a cabo de acuerdo con procedimientos conocidos. La pelfcula sellante de celula solar puede formarse, por ejemplo, conformando la composicion usando moldeo por extrusion o calandrado. De otro modo, la pelfcula sellante de celula solar puede formarse tambien disolviendo la composicion en un disolvente para formar una solucion, aplicando la solucion a un soporte apropiado por medio de un revestidor apropiado y, a continuacion, secando la misma para formar una capa revestida. La temperatura de calentamiento en la formacion de la pelfcula preferiblemente esta en el intervalo de 40 a 90°C, en particular 40 a 80°C. A continuacion, la pelfcula sellante de celula solar se reticula o se cura generalmente mediante la aplicacion de presion y calentando para sellar una celula solar.
El grosor de la pelfcula sellante de celula solar esta generalmente en el intervalo de 50 |im a 2 mm.
La pelfcula sellante de celula solar formada mediante el uso de la composicion de la presente invencion tiene excelente transmitancia de todo el haz de luz y alta transparencia. “Todo el haz de luz” de la invencion significa los haces de luz en el rango de longitudes de onda de la luz solar, que generalmente es aquel en el rango de longitudes de onda de 300 a 1200 nm. La celula solar provista de esta pelfcula sellante de celula solartiene una alta transmitancia de luz incidente desde el exterior y reune la luz en la celula solar y, por ello, muestra un alto suministro de energfa electrica.
Aunque la estructura de la celula solar de la pelfcula sellante de celula solar de acuerdo con la invencion esta particularmente restringida, puede citarse la estructura que comprende un material de proteccion del lado frontal transparente, un material de proteccion del lado posterior y elementos fotovoltaicos sellados entre ellos por pelfculas sellantes. En la invencion, el lado frontal corresponde al lado que recibe luz de los elementos fotovoltaicos, mientras que el lado posterior corresponde al reverso del lado que recibe luz de los elementos fotovoltaicos.
La celula solar se prepara usando la pelfcula sellante como se muestra en la Fig. 1 de modo que selle suficientemente los elementos fotovoltaicos. Con mas detalle, un material de proteccion del lado frontal transparente 11, una pelfcula sellante de celula solar 13A, elementos fotovoltaicos 14, una pelfcula sellante del lado posterior 13B y material de proteccion del lado posterior 12 estan estratificados y la pelfcula sellante se reticula o cura de acuerdo con un procedimiento convencional usando la aplicacion de calory presion.
Para llevar a cabo el procedimiento usando la aplicacion de calor y presion, el cuerpo estratificado puede introducirse en un estratificador de vacfo y unirse a presion bajo calor en las condiciones de temperatura de 135 a 180°C (preferiblemente 140 a 180°C, en especial 155 a 180°C), penodo de tiempo de desgasificacion de 0,1 a 5 minutos, presion de prensado de 9,8 a 147,0 kPa (0,1 a 1,5 kg/cm2) y penodo de tiempo de prensado de 5 a 15 minutos. Este calentamiento permite que el copolfmero de etileno-monomero polar contenido en la pelfcula sellante del lado frontal 13A y la pelfcula sellante del lado posterior 13B se reticulen, por lo que los elementos fotovoltaicos 14, el material de proteccion del lado frontal transparente 11 y el material de proteccion del lado posterior 12 se combinan mediante la pelfcula sellante del lado frontal 13Ay la pelfcula sellante del lado posterior 13B para sellar los elementos fotovoltaicos 14.
El material de proteccion del lado frontal transparente de la invencion es generalmente una placa de vidrio tal como vidrio de silicato. Un grosor de la placa de vidrio esta generalmente en el intervalo de 0,1 a 10 mm, preferiblemente 0,3 a 5 mm. La placa de vidrio esta templada termica o qmmicamente.
El material de proteccion del lado posterior de la invencion es generalmente una pelfcula de plastico (por ejemplo, PET) aunque preferiblemente una pelfcula de polietileno fluorado (pelfcula de polifluoroetileno) o una pelfcula de plastico que tiene una capa de plata depositada sobre la misma, en especial una pelfcula estratificada de pelfcula de polietileno fluorado/Al/pelfcula de polietileno fluorado desde el punto de vista de resistencia termica.
La celula solar de la invencion se caracteriza en el uso de las pelfculas sellantes espedficas provistas en un lado frontal y un lado posterior. Por tanto, como materiales usados en componentes distintos de la pelfcula sellante (es decir, material de proteccion del lado frontal transparente, material de proteccion del lado posterior, elementos fotovoltaicos, etc.) pueden usarse los usados en una celula solar conocida, los cuales no estan particularmente restringidos.
Ejemplo
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La invencion se ilustra con detalle usando los siguientes Ejemplos. La invencion no queda limitada por los siguientes Ejemplos.
[Ejemplo 1]
(1) Resina EVA (contenido de acetato de vinilo: 26% en peso 100 partes en
peso
(2) Agente de reticulacion (2,5-dimetil-2,5-bis(t-butilperoxi)hexano): 1,3 partes en
peso
(3) Agente auxiliar de reticulacion (isocianurato de trialilo): 2,0 partes en
peso
(4) Aditivo 1: dimetacrilato de nonaetilenglicol, LIGHT-ESTER 9EG, disponible de KYOEISHA 0,1 partes en
CHEMICAL Co., LTD): peso
La composicion de resina EVA que tiene la formulacion citada antes se proceso por un proceso de calandrado a 80°C para preparar una pelfcula de EVA (grosor: 900 |im).
[Ejemplos 2-5 y Ejemplos comparativos 1-2]
Se repitieron los procedimientos del Ejemplo 1 salvo porque se uso el aditivo 1, aditivo 2 (dimetacrilato de nonaetilenglicol, LIGHT-ESTER 9EG-A, disponible de KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD) y aditivo 3 (diacrilato de tetraetilenglicol, LIGHT-ESTER 4EG, disponible de KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD) para tener las composiciones mostradas en la Tabla 1 siguiente para preparar la composicion de resina EVAy luego formar la pelfcula sellante.
(Evaluacion)
Las transmitancias de todo el haz de luz de las pelfculas sellantes obtenidas en los Ejemplos 1-5 y Ejemplos comparativos 1-2 se determinan de acuerdo con los siguientes procedimientos.
La pelfcula de EVA se corta en un tamano de 50 mm x 50 mm. Esta pelfcula se interpone entre placas de vidrio (grosor: 3 mm, tamano: 50 mm x 50 mm) para preparar un estratificado de placa de vidrio/EVA/placa de vidrio. El estratificado se introduce en un estratificador de vacfo y se une a presion bajo calentamiento a vacfo en las condiciones de temperatura de aproximadamente 90°C, penodo de tiempo de desgasificacion de 3 minutos y penodo de tiempo de prensado de 10 minutos, y luego se calienta en un horno a 155°C durante 45 minutos, de forma que el EVA se reticula para tener una fraccion de gel de aproximadamente un 95%. A continuacion, se mide el espectro de transmitancia de luz del estratificado en la direccion del grosor en el rango de longitudes de onda de 300 a 1200 nm en tres puntos usando un espectrofotometro (U-4000, disponible de Hitachi, Ltd.) y se calcula una media de los tres valores medidos. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1
- Ej. 1 Ej. 2 Ej. 3 Ej4 Ej. 5 Ej. Comp. 1 Ej. Comp. 2
- EVA
- 100 100 100 100 100 100 100
- Agente de reticulacion
- 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 0,65
- * Agente auxiliar de reticulacion
- 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,0
- Aditivo 1
- 0,1 0,3 0,5 0 0 0 0
- Aditivo 2
- 0 0 0 0,5 0 0 0
- Aditivo 3
- 0 0 0 0 0,5 0 0
- Transmitancia detodo el haz de luz (300- 1200 nm)
- 81,14 81,07 81,05 80,95 80,97 80,25 80,15
Como es evidente a partir de los resultados de la Tabla 1, la pelfcula sellante de la invencion tiene una elevada transmitancia de todo el haz de luz y una excelente transparencia. Ademas, la pelfcula de EVA preparada en cada uno de los Ejemplos se compara favorablemente con una pelfcula de EVA convencional en otras propiedades requeridas para una pelfcula sellante de celula solar tales como aislamiento electrico, propiedad de sellado, flexibilidad y resistencia termica y a la humedad.
Claims (8)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Una composicion de peKcula sellante de celula solar que comprende copoUmero de etileno-monomero polar, un agente de reticulacion y un compuesto que tiene un grupo alquilenoxi, en la que el compuesto que tiene un grupo alquilenoxi esta representado por la siguiente formula (1):
imagen1 en la que R2 representa un grupo alquileno sustituido o no sustituido, R3 representa un atomo de hidrogeno o un grupo metilo, n es un numero entero de 1 a 30, m es un numero entero de 1 a 3, R1 representa un grupo alcoxi, un grupo ariloxi, un grupo acido fosforico, un grupo ester fosfato, un grupo acido metacriloil-etoxifosforico, un grupo acido acriloil-etoxifosforico, un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi con la condicion de que m sea 1, R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico divalente con la condicion de que m sea 2, y R1 representa un grupo hidrocarbonado alifatico trivalente con la condicion de que m sea 3, caracterizada porque el compuesto que tiene un grupo alquilenoxi esta contenido en la cantidad de 0,05 a 0,6 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolfmero de etileno-monomero polar, en la que adicionalmente esta contenido isocianurato de trialilo en la cantidad de 0,1 a 3,0 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolfmero de etileno-monomero polar. - 2. Una composicion para una pelfcula sellante de celula solar como se define en la reivindicacion 1, en la que R2 de la formula (1) representa un grupo etileno o un grupo representado por-CH2CH(CH3)-.
- 3. Una composicion para una pelfcula sellante de celula solar como se define en la reivindicacion 1 o 2, en la que n de la formula (1) es un numero entero de 1 a 16.
- 4. Una composicion para una pelfcula sellante de celula solar como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a3, en la que m de la formula (1) es 1 y R1 representa un grupo acriloiloxi o un grupo metacriloiloxi.
- 5. Una composicion para una pelfcula sellante de celula solar como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a4, en la que el compuesto que tiene un grupo alquilenoxi es di(met)acrilato de nonaetilenglicol y/o di(met)acrilato de tetraetilenglicol.
- 6. Una composicion para una pelfcula sellante de celula solar como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a5, en la que el copolfmero de etileno-monomero polar es copolfmero de etileno-acetato de vinilo.
- 7. Una pelfcula sellante de celula solar obtenida a partir de una composicion para una pelfcula sellante de celula solar como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
- 8. Una celula solar que comprende un material de proteccion del lado frontal transparente, un material de proteccion del lado posterior y elementos fotovoltaicos sellados entre ellos por una pelfcula sellante, estando estos combinados entre sf por reticulacion de la pelfcula sellante, en la que la pelfcula sellante es una pelfcula sellante de celula solar como se define en la reivindicacion 7.
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