ES2598815T3 - Película para selladura de células solares y célula solar que usa la película - Google Patents

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Abstract

Una película de selladura de célula solar que comprende copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), copolímero de etileno-metacrilato de metilo (EMMA) y un reticulador. en la que una relación en masa del copolímero de etileno-acetato de vinilo al copolímero de etileno-metacrilato de metilo (EVA : EMMA) está en el intervalo de 10:90 a 90:10.

Description

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DESCRIPCION
PeKcula para selladura de celulas solares y celula solar que usa la pelfcula Campo tecnico
La presente invencion se refiere a una pelfcula de selladura de celulas solares para sellar elementos fotovoltaicos y unir los componentes de una celula solar para integrarlos, y a una celula solar hecha usando la pelfcula de selladura de la celula solar.
Tecnica antecedente
Durante los ultimos anos se ha empleado ampliamente una celula solar (modulo de celula solar) como dispositivo que directamente convierte la ene^a solar en energfa electrica desde el punto de vista del uso efectivo de recursos naturales y la prevencion de la contaminacion ambiental. Se han hecho mas desarrollos desde el punto de vista de la productividad y la durabilidad.
Como se muestra en la Fig. 1, una celula solar se fabrica generalmente superponiendo un transparente de material 11 de proteccion lateral tal como una placa de vidrio, una pelfcula 13A de cierre de la parte frontal, elementos fotovoltaicos (por ejemplo, elementos fotovoltaicos hechos de silicio) 14, un pelfcula 13B de cierre del lado trasero y un material 12 de proteccion de la parte trasera, en este orden, y desgaseandolos a presion reducida, y calentando luego la pelfcula 13A de cierre de la parte frontal y la pelfcula 13B de cierre de la parte trasera por aplicacion de calor para reticular y curar las pelfculas, con lo que estas se unen e integran. En la celula solar, estan conectadas electricamente entre sf una pluralidad de elementos fotovoltaicos 14 mediante conexion de unas pestanas 15 con el fin de generar un alto rendimiento electrico.
Como pelfculas de selladura de celulas solares (en lo que sigue, tambien denominadas por razones de brevedad “pelfculas de cierre”) se han usado hasta ahora pelfculas hechas de copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA) a causa de su bajo coste, su transparencia y buena adherencia (por ejemplo, Documento de Patente 1). Ademas, con el fin de asegurar durabilidad mecanica de los elementos fotovoltaicos, y prevenir la presencia de corrosion de los alambres conductores y electrodos en la celula solar causada por el paso de la humedad o agua, los componentes de la celula solar estan mutuamente unidos por reticulacion de las pelfculas de EVA por reticuladores para ser integrados de manera que tengan una adherencia alta y resistencia de union.
Sin embargo, el EVA comprende acetato de vinilo como constituyente y, por ello, el EVA tiende a hidrolizarse por la humedad a altas temperaturas despues de la instalacion de la celula solar, lo que hace pensar en la generacion de acido acetico con el tiempo. El acido acetico puede conducir a promover la presencia de corrosion de los alambres conductores y los electrodos en la celula solar. Por esta razon se piden pelfculas de selladura que se suprimen en la generacion de acido.
El uso de pelfculas de selladura preparadas usando EVA, que tienen un aislamiento excelente, posibilita suprimir la presencia de corriente de escape que da por resultado la reduccion de la eficacia de la generacion de potencia. Recientemente se han requerido celulas solares que tienen una eficiencia mas intensificada de generacion de potencia y por ello se requiere mejorar las propiedades de aislamiento de las pelfculas de selladura de celulas solares. Ademas, para pelfcula de cierre del lado frontal se desea alta transparencia con el fin de recibir luz solar en los elementos fotovoltaicos sin absorber y reflejar luz solar.
Documentos de la tecnica anterior
Documentos de patente
Documento de Patente 1: JP (TOKKAI) 2000-183381 A Sumario de la invencion
Problema que debe resolver la invencion
Es por tanto un objetivo de la presente invencion proporcionar una pelfcula que sella una celula solar que esta excluida en la generacion de acido, y que tiene una transparencia alta y propiedades de aislamiento mejoradas.
Es otro objetivo de la presente invencion proporcionar una celula solar hecha usando la pelfcula de cierre de la celula solar.
Medios para resolver el problema
El objetivo se logra con una pelfcula de selladura de celula solar que comprende un copolfmero de etileno-acetato
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de vinilo (EVA), un copoKmero de etileno-metacrilato de metilo (EMMA) y un reticulador, en la que la relacion en masa del copoKmero de etileno-acetato de vinilo al copolfmero de etileno-metacrilato de metilo (EVA:EMMA) esta en el intervalo de 10:90 a 90:10.
El objetivo anterior se alcanza tambien con una celula solar obtenida sellando elementos fotovoltaicos usando esta pelfcula de selladura de celula solar.
Efecto de la invencion
La pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion que comprende EVA y EMMA en las cantidades antes descritas, no se usa en la generacion de acido y tiene excelentes propiedades de aislamiento y transparencia y tambien tiene dureza mejorada despues de reticulacion. El uso de la pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion da celulas solares que tienen alta durabilidad y alta eficiencia de generacion de potencia..
Breve descripcion de los dibujos
La Fig.1 es una vista esquematica en seccion de una celula solar convencional Descripcion de realizaciones
La presente invencion se explica detalladamente mas adelante. Como se ha descrito antes, la pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion comprende copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA) y copolfmero de etileno-metacrilato de metilo (EMMA), y la relacion en masa (EVA : EMMA) esta en el intervalo de 90:10 a 10:90 .
Aunque se cree que el copolfmero de etileno-metacrilato de metilo (EMMA), que no genera acido a causa de su estructura molecular, se usa solamente en vez de EVA, EMMA tiene malas propiedades de reticulacion. Asf, las pelfculas de selladura de EMMA pueden conducir a una dureza reducida para soportar un material transparente de proteccion de la parte lateral, tal como una placa de vidrio y tambien pueden no dar una transparencia suficiente debido a una turbidez relativamente alta. La combinacion de EVA y EMMA en las cantidades ahora descritas da pelfculas de cierre de celula solar que no generan acido, tienen alta dureza despues de reticulacion y alta transparencia. Ademas, puesto que EMMA tiene altas propiedades aislantes, la pelfcula de cierre de celula solar de la presente invencion tiene propiedades mas excelentes que las de pelfculas de selladura de celula solar convencionales.
Cuando la cantidad de EVA es menor (la cantidad de EMMA es mayor) que el intervalo antes mencionado, se puede reducir un valor de torsion de curado, que es una medida del grado de reticulacion, o se puede aumentar la turbidez. Cuando .la cantidad de EMMA es inferior (la cantidad de EVA es mayor) que el intervalo antes descrito, posiblemente se obtiene un aislamiento insuficiente o se puede aumentar la cantidad de acido generada a alta temperatura y alta humedad.
La relacion en masa (EVA : EMMA) preferiblemente esta en el intervalo de 75:25 a 10:90, mas preferiblemente de 50:50 a 10:90, en particular preferiblemente de 25:75 a 15:85. Cuando la cantidad de EMMA es mayor que la cantidad de EVA, se alcanzan muy altas propiedades de aislamiento y una transparencia suficiente, asf se pueden asegurar propiedades de reticulacion requeridas para pelfculas de selladura de celulas solares.
En la presente invencion es ventajoso que la resistividad en volumen despues de reticulacion de la pelfcula de selladura de celula solar no sea inferior a 1E +15 Q- cm, preferiblemente no inferior a 2E + 15Q- cm , y un valor de torsion de curado despues de la reaccion de reticulacion a una temperatura de 150°C durante 15 min no menor que 5 N cm preferiblemente no menor que 7 Ncm.
El contenido de acetato de vinilo de EVA preferiblemente esta en el intervalo de 20 a 35% en masa, mas preferiblemente de 22 a 30% en masa, en particular, preferiblemente en 24 a 28% en masa. Cundo el contenido es inferior a 20% en masa, no se puede obtener suficiente transparencia. Cuando el contenido es de mas de 35% en masa, la cantidad de acido acetico formado en condiciones de alta temperatura y alta humedad puede aumentar.
El contenido de metacrilato de metilo de EMMA preferiblemente esta preferiblemente esta en el intervalo de 20 a 35% en masa, mas preferiblemente de 22 a 30% en masa, en particular, preferiblemente en 24 a 28% en masa. Cundo el contenido es inferior a 20% en masa se puede reducir la transparencia. Cuando el contenido es de mas de 35% en masa se puede reducir la capacidad de ser procesado.
Cada caudal de flujo (MFR) de EVA y EMMA, preferiblemente es de no mas de 35 g/10 min, en particular en el intervalo de 3 a 10 g/10 min. Cuando el MFR cae dentro de este intervalo, es posible suprimir el fenomeno de esparcimiento de la pelfcula de selladura fuera de un sustrato debido a su fusion o la brecha de posicion en un procedimiento de calentamiento y aplicacion de presion de la etapa de selladura para preparar una celula solar,
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obteniendo as^ un alto comportamiento de selladura. El valor del caudal de flujo (MFR) se determina en condiciones de temperatura de 190°C y carga de 21,18 N de acuerdo con JIS K 7210.
La pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion puede contener en segundo lugar resina polivinil- acetal, tal como polivinilformal, polivinilbutiral (resina PVB) o PVB modificada, o resina de cloruro de vinilo, ademas de EVA y EMMA.
Reticulador
La pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion comprende un reticulador. Como reticulador preferiblemente se usa peroxido organico o iniciador de fotopolimerizacion. El peroxido organico se usa mas preferiblemente porque la pelfcula de selladura resultante es mejor en cuanto a la dependencia con la temperatura de la adherencia, la resistencia a la humedad y la resistencia a la penetracion.
Como peroxido organico se puede usar cualquier peroxido organico que se puede descomponer a una temperatura de no menos de 100°C para generar radical(es), condiciones para preparar la composicion, la temperatura de curado (union), la resistencia al calor del cuerpo a unir, la estabilidad al almacenamiento. Son preferidos los que tienen una temperatura de descomposicion de no menos de 70°C a una semivida de 10 horas.
Desde el punto de vista de la temperatura de procesamiento de la resina y la estabilidad de almacenamiento, entre los ejemplos de los peroxidos organicos figuran agentes de curado del tipo de peroxido de benzoflo, peroxipivalato de t-hexilo, peroxipivalato de t-butilo, peroxido de 3,5,5-trimetilhexanoflo, peroxido de di-n-octanoflo, peroxido de lauroflo, peroxido de estearoilo, hexanoato de 1,1,3,3-tetrametilbutilperoxi-2-etilo, peroxido de acido succmico, 2,5- dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano, 2,5-dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano, hexanoato de 1 -ciclohexil-1- metiletilperoxi-2-etilo, hexanoato de t-hexilperoxi-2-etilo. peroxido de 4-metilbenzoMo, hexanoato de t-butilperoxi-2- etilo, peroxido de m-toluoil+benzoflo, peroxido de benzoflo, 1,1-bis(t-butilperoxi)-2-metilciclohexanato, 1,1 -bis(t- hexil)peroxi)-3,3,5-trimetilciclohexanato, 1,1-bis(t-hexilperoxi)ciclohexanato, 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3.5-trimetil- ciclohexano, 1,1-bis(t-butilperoxi)ciclohexano, 2,2-bis(4,4-di-t-butilperoxiciclohexil)propano, 1,1 -bis(t-butilperoxi)- ciclododecano, monocarbonato de t-hexilperoxiisopropilo, acido t-butilperoximaleico, t-butilperoxi-3,3,5- trimetilhexano, peroxilaurato de t-butilo, 2,5-dimetil-2,5-di(metilbenzoilperoxi)hexano, monocarbonato de t- butilperoxiisopropilo, monocarbonato de t-butilperoxi-2-etilhexilo, peroxibenzoato de t-hexilo y 2,5.dimetil-2,5- di(benzoilperoxi)hexano.
En cuanto a los agentes de curado del tipo peroxido de benzoflo, se puede emplear cualquier peroxido organico que se puede descomponer a una temperatura de no menos de 70°C para generar radical(es). Especialmente son preferidos los que tienen una temperatura de descomposicion de no menos de 50°C en una semivida de 10 horas. El agente de curado del tipo peroxido de benzoflo se puede seleccionar considerando las condiciones para preparar la composicion, la temperatura de formacion de pelfcula, la temperatura de curado (union) y/o la resistencia al calor del cuerpo a unir, la estabilidad de almacenamiento. Entre los ejemplos de agentes de curado (union del tipo peroxido de benzoflo figuran peroxido de benzoflo, 2,5-dimetilhexil-2,5-bisperoxi benzoato, peroxido de p- clorobenzoflo, peroxido de m-toluoflo, peroxido de 2,4-diciclobenzoilo, peroxibenzoato de t-butilo. Los agentes de curado del tipo peroxido de benzoflo se pueden emplear individualmente o en combinacion de dos o mas clases.
Los peroxidos organicos preferiblemente son 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano, 1,1-bis(t-hexilperoxi)-3,3,5- trimetilciclohexano, en particular 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano. El uso de estos peroxidos organicos da por resultado buena reticulacion y asf se puede mejorar el aislamiento de la pelfcula de la celula solar.
El contenido del peroxido organico es de 0,1 a 5 partes en masa, preferiblemente de 0,2 a 3 partes en masa, en relacion con 100 partes en masa del total de EVA y EMMA. Si la cantidad del peroxido organico es demasiado pequena, el grado de reticulacion en la reaccion de reticulacion se puede reducir. Si la cantidad del peroxido organico es excesiva, la compatibilidad del reticulador con los copolfmeros permite reducirla.
En cuanto a los iniciadores de fotopolimerizacion, se pueden emplear cualesquiera iniciadores de polimerizacion conocidos, Son preferidos iniciadores que tienen buena estabilidad de almacenamiento despues de su adicion. Entre los ejemplos de iniciadores de fotopolimerizacion figuran iniciadores del tipo de 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 del tipo benzoma tales como bencilmetilcetal; e iniciadores del tipo benzofenona tales como benzofenona, 4-fenilbenzofenona e hidroxibenzofenona; iniciadores de tipo tioxano tales como isopropiltioxantona y 2,4-dietiltioxantona. Ademas, como tipo especial se puede mencionar glioxilato de metilfenilo. Son especialmente preferidos 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona, 1-hidroxiciclohexilfenilcetona, 2-metil-1-[4(metiltio)fenil]-2- morforinopropan -1-ona y benzofenona. Los iniciadores de fotopolimerizacion se pueden usar, si es necesario, junto con una o varias clases de un promotor de fotopolimerizacion tal como un compuesto del tipo de acido benzoico, (por ejemplo acido 4-dimetilaminobenzoico) o un compuesto amina terciaria mezclando el iniciador con el promotor en una relacion opcional. El iniciador se puede emplear individualmente o en combinacion de dos o
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mas clases.
El iniciador de polimerizacion esta contenido en una cantidad de 0,1 a 5 partes en masa, preferiblemente de 0,2 a 3 partes en masa en relacion a 100 partes en masa de la totalidad de EVA y EMMA.
Agente de reticulacion
La pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion puede contener, antes de la reticulacion, un agente de reticulacion . El agente de reticulacion permite intensificar la fraccion de gel de EVA y EMMA, y la mejora de la adherencia y durabilidad de la pelfcula de selladura.
Preferiblemente, el agente de reticulacion se usa en el intervalo de 0,1 a 5 partes en masa, mas preferiblemente, de 0,1 a 3 partes en masa, en particular, preferiblemente de 0,5 a 2,5 partes en masa en relacion a 100 partes en masa de la totalidad de EVA y EMMA. La dureza de las pelfculas resultantes despues de la reticulacion puede mejorar mas.
Entre los ejemplos del agente de reticulacion (compuestos que tienen grupos de radicales polimerizables como grupos funcionales) figuran agente de reticulacion trifuncionales tales como cianurato de trialilo e isocinurato de trialilo, y agentes de reticulacion monofuncionales y bifuncionales de esteres de (met)acrilo (por ejemplo, NK ester, etc.). Entre estos son preferidos cianurato de trialilo e isocianurato de trialilo. Es particularmente preferido el isocianurato de trialilo.
Agente de mejora de la adherencia
La pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion puede comprender ademas un agente de mejora de la adherencia con el fin de intensificar el comportamiento en cuanto a la adherencia cuando se usa en un modulo de celula solar. Para mejorar la adherencia se puede usar agentes de acoplamiento silano. Entre los ejemplos de agente de acoplamiento silano figuran y-metacriloxipropiltrimetoxisilano, y-
metacriloxipropilmetildietoxisilano, y-metacriloxipropiltrietoxisilano, y-metacriloxipropilmetildimetoxisilano, y-
cloropropilmetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltris(p-metoxietoxi)silano, viniltriacetoxisilano, y-
glicidoxipropiltrimetoxisilano, y-glicidoxipropiltrietoxisilano, p-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano,
viniltriclorosilano, y-mercaptopropiltrimetoxisilano, y-aminopropiltrietoxisilano y N-p-(aminoetil)-y-
aminopropiltrimetoxisilano.
De estos agentes de acoplamiento de silano, son preferidos agentes de acoplamiento de tipo silano que son agentes de acoplamiento silano que tienen un grupo metacriloxi. Entre los ejemplos de agentes de acoplamiento silano del tipo metacriloxi figuran y-metacriloxipropiltrimetoxisilano, y-metacriloxipropilmetildietoxisilano, y- metacriloxipropiltrietoxisilano y y-metacriloxipropilmetildimetoxisilano. Es particularmente preferido y-
metacriloxipropiltrimetoxisilano. El agente de acoplamiento silano se puede emplear individualmente o en combinacion de dos o mas clases.
El agente de acoplamiento silano esta contenido en la pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion en una cantidad de no mas de 5 partes en masa, preferiblemente de 0,1 a 2 partes en masa en relacion a 100 partes en masa de la totalidad de EVA y EMMA.
Otros
La pelfcula de selladura de celula solar de la invencion puede contener, si es necesario, diversos aditivos tales como plastificantes, compuestos que contienen el grupo acriloxi y/o compuestos que contienen el grupo epoxi, para mejora o ajuste de varias propiedades de la pelfcula (por ejemplo, resistencia mecanica, caractensticas opticas tales como transparencia, resistencia al calor, resistencia a la luz y grado de reticulacion), en particular para mejorar la resistencia mecanica.
En cuanto a los plastificantes, generalmente se usan esteres de acidos polibasicos y esteres de alcoholes polihidoxflicos entre los que figuran ftalato de dioctilo, adipato de dihexilo, di-2-etilbutilato de trietilenglicol, sebacato de butilo, diheptanoato de tetraetilenglicol, diperalgonato de trietilenglicol. El plastificante puede usarse individualmente o en combinacion de dos o mas clases. El contenido del plastificante preferiblemente esta en no mas de 5 partes en masa por 100 partes en masa de la totalidad de EVA + EMMA.
Entre los ejemplos de los compuestos que contienen grupos acriloxi o metacriloxi figuran generalmente derivados de acido acnlico o acido metacnlico, tales como esteres y amidas de acido acnlico o acido metacnlico. Entre los ejemplos del resto ester figuran 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. Como ejemplo de la amida figura diacetona acrilamida. Entre otros ejemplos de los esteres figuran esteres de acido acnlico o acido metacnlico con un alcohol polihidoxflico tal
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como etilenglicol, trietilenglicol, polipropilenglicol, polietilenglicol, trimetilolpropano o pentaeritritol.
Entre los ejemplos de compuestos que contienen el grupo epoxi figuran tris(2-hidroxietil)isocianurato de triglicidilo, neopentilglicol diglicidil eter, 1,6-hexanodiol diglicidil eter, alil glicidil eter, 2-etilhexil glicidil eter, fenil glicidil eter, fenol(etilenoxi)5glicidil eter, p-t-butilfenilglicidil eter, adipato de diglicidilo, ftalato de diglicidilo, metacrilato de glicidilo y butil glicidil eter.
El contenido de los compuestos que contienen el grupo acriloxi, compuestos que contienen el grupo metacriloxi o que contienen el grupo epoxi en la pelfcula de selladura preferiblemente es de 0,5 a 5,0 partes en masa, especialmente de 1,0 a 4,0 partes en masa en relacion a 100 partes en masa de la totalidad de EVA y EMMA.
La pelfcula de selladura de la presente invencion puede contener ademas antioxidantes. Entre los ejemplos de antioxidantes figuran antioxidantes del tipo fenol con impedimento, tales como N,N'-hexano-1,6-diil-bis[3-(3,5-di-t- butil-4-hidroxifeni)propionamida], estabilizadores del calor del tipo fosforo, estabilizadores del calor del tipo lactona, estabilizadores del calor del tipo de vitamina E y estabilizadores del calor del tipo azufre.
La pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion se puede preparar de acuerdo con procedimientos conocidos.
La pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion se puede preparar, por ejemplo, por un procedimiento en el que una composicion que comprende los materiales antes mencionados se moldea usando moldeo por extrusion convencional o por moldeo con calandrado (calandrado) para preparar un producto en forma de hoja. De otra manera, la pelfcula de selladura de celula solar se puede preparar disolviendo la composicion antes mencionada en un disolvente para formar una solucion, aplicar la solucion sobre un aplicador de revestimiento apropiado y secar, formandose una pelfcula revestida (producto en forma de hoja). La temperatura de calentamiento en la formacion de pelfcula se selecciona preferiblemente de manera que no reaccione el reticulador o reaccione escasamente.
Por ejemplo, la temperatura de calentamiento preferiblemente esta en el intervalo de 50 a 90°C, especialmente de 40 a 80°C. El espesor de la pelfcula de selladura de celula solar, aunque no esta restringido en particular, preferiblemente esta en el intervalo de 0,05 a 2 mm.
La estructura de la celula solar no esta particularmente restringida, siempre que se use la pelfcula de la selladura de la celula solar de acuerdo con la invencion. Por ejemplo, se puede mencionar una estructura que comprende un material transparente de proteccion de la parte lateral, un material de proteccion de la parte trasera y elementos fotovoltaicos entresellados con las pelfculas de selladura de la invencion, lo que se obtiene por reticulacion de las pelfculas de selladura y combinandolas. En la invencion, la parte lateral (la parte que recibe la luz) que esta expuesta a la luz para elementos fotovoltaicos de una celula solar se denomina “lado (parte) frontal”, mientras que la parte opuesta a luz que reciben los elementos fotovoltaicos de una celula solar se denomina “parte trasera”.
Con el fin de sellar suficientemente elementos fotovoltaicos, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 1, se sobreponen un material transparente 11 de proteccion de la parte latera, una pelfcula 13A de selladura de la parte frontal, elementos fotovoltaicos 14, una pelfcula 13B de selladura de la parte trasera y un material 12 de proteccion de la parte trasera para preparar un conjunto laminar y el conjunto laminar se reticula y cura de acuerdo con un procedimiento convencional que incluye etapas de calentamiento y aplicacion de presion.
El conjunto laminar se puede unir, por ejemplo, por aplicacion de presion y calor usando una laminadora en vacfo, en condiciones de 135 a 180°C de temperatura, preferiblemente de 140 a 180°C, especialmente de 155 a 180°C, tiempo de desgaseado de 0,1 a 5 min, presion de prensado de 0,1 a 1,5 kg/cm2 y tiempo de prensado de 5 a 15 min. Esta aplicacion de presion y calor permite que el EVA y el EMMA contenidos en la pelfcula de selladura 13A de la parte lateral y la pelfcula 13B de selladura de la parte trasera reticulen, con lo que se combinan los elementos fotovoltaicos 14, el material transparente 11 de proteccion de la parte lateral y el material 12 de proteccion de la parte trasera se combinan mediante la pelfcula 13A la pelfcula de selladura de la parte lateral y la pelfcula 13B de selladura de la parte trasera para sellar los elementos fotovoltaicos 14.
La pelfcula de selladura de celula solar de la invencion se puede usar no solamente en celulas solares que usan elementos fotovoltaicos compuestos por silicio cristalino individual o policristalino, sino tambien en celulas solares de pelfcula delgada tales como celula solar de tipo pelfcula delgada de silicio, celula solar de pelfcula delgada del tipo de silicio amorfo y celula solar del tipo de seleniuro de cobre-indio (CIS). Entre los ejemplos de estructuras de celulas solares de pelfcula delgada figuran la estructura en la pelfcula de selladura de la celula solar de la invencion superpuesta con un material de proteccion de la parte trasera sobre un elemento de celula solar de pelfcula delgada que se ha formado por el metodo de deposito en fase qmmica sobre un material transparente de proteccion de la parte frontal (receptora de luz), tal como una placa de vidrio, un sustrato de poliimida o un sustrato transparente de fluororresina, el conjunto laminar resultante se une y unifica; se superponen la estructura de la
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pelfcula de selladura de celula solar de la presente invencion y un material transparente de proteccion de la parte lateral sobre un elemento de celula solar de pelfcula delgada que se forma sobre un material de proteccion de la parte trasera, y el conjunto laminar resultante se sella y unifica; o la estructura que un material transparente de proteccion de la parte lateral, la pelfcula de selladura de la parte frontal de la presente invencion, un elemento de celula solar de pelfcula delgada, la pelfcula de selladura de la parte trasera de la presente invencion y un material de proteccion de la parte trasera se superponen en este orden y el conjunto laminar resultante se une y unifica. En la presente invencion, tales elementos fotovoltaicos y los elementos de celula solar de pelfcula delgada se denominan colectivamente elementos fotovoltaicos.
El material 11 transparente de proteccion de la parte lateral usado en la celula solar de la invencion generalmente es una placa de vidrio, tal como un vidrio de silicato. Generalmente, el espesor de la placa de vidrio esta en el intervalo de 0,1 a 10 mm, preferiblemente de 0,3 a 5 mm. La placa de vidrio puede recocerse por calor o resistencia qmmica.
Preferiblemente, como material 12 de proteccion de la parte trasera usado en la invencion, preferiblemente se usa una pelfcula de plastico hecha de poli(tereftalato de etileno) (PET) o poliamida. El material 12 de proteccion de la parte trasera puede ser una pelfcula de polietileno fluorado (especialmente una pelfcula en la que la pelfcula de polietileno fluorado/Al/pelfcula de polietileno fluorado estan laminados en este orden) desde el punto de vista de resistencia al calor y resistencia a la humedad.
La celula solar (incluida una celula solar de pelfcula delgada) de la invencion se caracteriza por el uso de las pelfculas de selladura espedficas en la parte frontal y en la parte trasera. Por tanto, como materiales usados en componentes diferentes de pelfculas de selladura (esto es, material transparente de proteccion de la parte frontal, material de proteccion de la parte trasera y elementos fotovoltaicos, etc.) se pueden usar los usados en celulas solares conocidas, que no estan particularmente restringidas.
La invencion se ilustra mas detalladamente en los Ejemplos siguientes.
Ejemplos
Preparacion de pelfculas de selladura de celula solar
Se introdujeron en un molino de rodillos los materiales de la formulacion recogidos en las Tablas 1 y 2 y se amasaron a 75°C para preparar una composicion para una pelfcula de selladura de celula solar. La composicion para una pelfcula de selladura de celula solar se sometio a un tratamiento de calandrado a 80°C y luego se enfrio para obtener una pelfcula de selladura de celula solar.
(Metodos de evaluacion )
1. Transmitancia de la luz (%)
Se superpusieron en este orden una pelfcula de liberacion de PET (espesor, 0,075 mm), la pelfcula de selladura de celula solar (espesor, 0,5 mm) y una pelfcula de liberacion de PET (espesor, 0,075 mm) para obtener un conjunto laminar. El conjunto laminar se preunio usando una laminadora de vacfo en condiciones de 90°C de temperatura, un tiempo de vacfo de 2 min y un tiempo de prensado de 8 minutos, y luego se trato termicamente durante 45 minutos en un horno cuya temperatura se fijo en 155°C, obteniendose una muestra. Se midieron los espectros de transmision de luz de esta muestra en la direccion del espesor en tres puntos usando un espectrometro (U-4000, fabricado por Hitachi, Ltd), obteniendose las transmitancias de luz en un intervalo de longitud de onda de 300 a 1.200 nm, y se calculo la media de los tres valores.
2. Resistividad en volumen (Qcm)
La pelfcula de selladura de celula solar se reticulo y curo a una temperatura de 155°C durante 45 minutos, obteniendose una muestra. Se midio la resistividad en volumen de esta muestra despues de medir la reticulacion usando HIRESTA-UP de Mitsui Chemicals.
3. Par de torsion de curado (Ncm)
Se pesaron 5 g de pelfcula de selladura de celula solar (0,5 mm de espesor) y se calentaron a una temperatura de 150°C. Se midio el valor del par despues de 15 minutos por lectura con un Curast Meter de JSR. Un valor del par de torsion es una medida que muestra la dureza de una pelfcula despues de reticulacion y curado.
4. Turbidez (%)
Se superpusieron en este orden una pelfcula de liberacion de PET (0,075 mm de espesor), la pelfcula de selladura
de celula solar (0,5 mm de espesor) y una pelfcula de liberacion de PET (0,075 mm de espesor), obteniendose un conjunto laminar. Se preunio el conjunto laminar usando una laminadora de vado en condiciones de 90°C de temperatura, un tiempo de vado de 2 min y un tiempo de prensado de 8 minutos, y luego se trato termicamente durante 45 minutos en un horno cuya temperatura se fijo en 155°C, obteniendose una muestra. Se midio un valor 5 de la turbidez de esta muestra de acuerdo con JIS K 7105 usando un turbidfmetro de Suga Test Instruments Co., Ltd.
Tabla 1
Ej 1 Ej 2 Ej 3 Ej 4 Ej 5 Ej 6 Ej 7
Formulacion (partes en masa)
EMMA+1 10 15 25 50 75 85 90
EVA+2
90 85 75 50 25 15 10
Reticulador+3
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Agente de adherencia+4
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Agente reticulador5
2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Evaluacion
Transmit. de luz 300-1200 nm 91,0 91,0 91,1 91 91 91,1 91,1
Resistiv en vol Qcm
1E+15 1E+15 1.5E+15 2E+15 5E+15 7E+15 9E+15
Par de curado, Ncm
32,0 28,0 22,0 12,6 7,1 6,0 5,1
Turbidez, %
0,35 0,40 0,59 0,92 1,24 1,60 1,65
Nota *1: Acryft WK307 (contenido: 25% en masa, MFR:7 g 10 min) de Sumitomo Chemical *2: Ultrasen 634 (contenido de VA: 26% en masa, MFR: 4,3 g 0 mn) de Tosoh *3: 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano: Perhexa 25B de NOF Corporation *4: Y-metacriloxipropiltrimetoxisilano: KBM 503 de Shin -Etsu Chemical Co., Ltd. *5: Isocianurato de trialilo (TAIC de Nippon Kasel Chemical Company Limited)
Tabla 2
Comp Ej 1 Comp Ej 2 Com Ej 3 Comp Ej 4 Comp Ej 5 Comp. Ej 6
EMMA*1 100 0 1 9 99 91
EVA*2 0 100 99.0 91,0 1 9
Formulacion (partes en masa)
Reticulador*3 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Mejora de la adherencia*4
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Agente de reticulacion *5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Transmitancia de la luz (300-1200 nm) 91 91,1 91 91 91 91
Evaluacion
Resistiv. en volumen, (Qcm) 2E+16 7E+14 7E+14 8E+14 2E+16 1E+16
Par de curado, (Ncm) 4,8 40,4 40,2 31,5 4,8 4,9
Turbidez, (%) 2,03 0,22 0,25 0,36 2,00 1,95
Nota *1-5. Como se ha descrito antes.
Resultados de la evaluacion
10 Cuando la cantidad de EVA es inferior a 10 partes en masa y la cantidad de EMMA es de mas de 90 partes en
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masa, el valor de par de torsion de curado se reduce y se aumenta el valor de la turbidez. Cuando la cantidad de EMMA es inferior a 10 partes en masa y la cantidad de EVA es de mas de 90 partes en masa, la resistividad en volumen es baja y por tanto las propiedades de aislamiento electrico son malas. Por tanto se confirma que las pelfculas que tienen la relacion en masa (EVA:EMMA) de 10:90 a 90:10 (Ejemplos 1-7) tienen propiedades altas de reticulacion, alta transparencia y propiedades de aislamiento electrico mejoradas.
Descripcion del numero de referencia
11 Material transparente de proteccion de la parte frontal
12 Material de proteccion de la parte trasera
13A Pelfcula de selladura de la parte frontal
13B Pelfcula de selladura de la parte trasera
14 Elemento fotovoltaico
15 Pieza de conexion

Claims (11)

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    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Una pelfcula de selladura de celula solar que comprende copoKmero de etileno-acetato de vinilo (EVA), copoUmero de etileno-metacrilato de metilo (EMMA) y un reticulador.
    en la que una relacion en masa del copolfmero de etileno-acetato de vinilo al copolfmero de etileno-metacrilato de metilo (EVA : EMMA) esta en el intervalo de 10:90 a 90:10.
  2. 2. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la relacion en masa (EVA : EMMA) esta en el intervalo de 75:25 a 10:90.
  3. 3. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que el copolfmero de etileno-metacrilato de metilo tiene un contenido de metacrilato de metilo de 20 a 35% en masa.
  4. 4. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que una resistividad en volumen despues de reticulacion no es inferior a 1E + 15 Qcm.
  5. 5. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que un valor del par de torsion de curado despues de una reaccion de reticulacion a una temperatura de 150°C durante 15 minutos no es inferior a 5 Ncm.
  6. 6. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el copolfmero de etileno-acetato de vinilo tiene un contenido de acetato de vinilo de 20 a 35% en masa.
  7. 7. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el reticulador es un peroxido organico.
  8. 8. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el reticulador esta contenido en una cantidad de 0,1 a 5 partes en masa, en relacion a 100 partes en masa de la totalidad de copolfmero de etileno-acetato de vinilo y el copolfmero de etileno-metacrilato de metilo.
  9. 9. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que ademas comprende un agente de reticulacion.
  10. 10. La pelfcula de selladura de celula solar de acuerdo con la reivindicacion 9, en la que el agente de reticulacion esta contenido en una cantidad de 0,1 a 5 partes en masa, en relacion a 100 partes en masa de la totalidad de copolfmero de etileno-acetato de vinilo y el copolfmero de etileno-metacrilato de metilo.
  11. 11. Una celula solar obtenida por selladura de elementos fotovoltaicos con la pelfcula de selladura de celula solar definida en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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