ES2618545T3 - Película de sellado para célula solar y célula solar que utiliza dicha película de sellado - Google Patents
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Abstract
Una película de sellado para una célula solar que comprende copolímero de etileno-acetato de vinilo y un peróxido orgánico, en la que el peróxido orgánico comprende un peróxido orgánico A que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 110 a 130ºC y un peróxido orgánico B que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 80 a 100ºC, caracterizada por que una relación en peso (peróxido orgánico B/peróxido orgánico A) del peróxido orgánico B con respecto al peróxido orgánico A está en el rango de 3/97 a 9/91.
Description
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DESCRIPCION
PeKcula de sellado para celula solar y celula solar que utiliza dicha pelfcula de sellado Antecedentes de la invencion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una pelfcula de sellado para una celula solar que esta constituida principalmente de copolfmero de etileno-acetato de vinilo y a una celula solar que utiliza la pelfcula de sellado, particularmente una pelfcula de sellado y una celula solar que tienen excelente productividad y a un proceso para la preparacion de la celula solar.
Descripcion de la tecnica relacionada
Se ha prestado atencion especial a una celula solar (modulo de celula solar) como un dispositivo que convierte directamente energfa solar en energfa electrica desde puntos de vista de uso efectivo de recursos naturales y ecologfa, y han sido desarrolladas varias celulas solares.
Como se muestra en la figura 1, una celula solar tiene una estructura, en la que elementos fotovoltaicos de silicio 4 (elementos fotovoltaicos fabricados de silicio, etc.) estan sellados por pelfculas de sellado 3A, 3B de copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA) entre una placa de vidrio 1 como un material de proteccion del lado delantero transparente y un material de proteccion del lado trasero 2 (miembro que cubre el lado trasero). Una pelfcula de sellado dispuesta sobre el lado de recepcion de la luz de los elementos fotovoltaicos se refiere a continuacion como una pelfcula de sellado del lado delantero y una pelfcula de sellado dispuesta sobre el lado trasero de los elementos fotovoltaicos se refiere a continuacion como una pelfcula de sellado del lado trasero.
La celula solar se prepara por las siguientes etapas: una etapa que superpone una placa de vidrio 1, una pelfcula de EVA (pelfcula de sellado) 3a, elementos fotovoltaicos de silicio 4, una pelfcula de EVA (pelfcula de sellado) 3B y un miembro de cobertura del lado trasero 2 en este orden y una etapa que los endurece o reticula mediante calentamiento para combinarlos entre sf.
En la celula solar, se requiere estrictamente que la luz incidente sobre la celula solar sea introducida efectivamente en los elementos fotovoltaicos de la celula solar en la mayor medida posible desde el punto de vista de la mejora de la eficiencia de la generacion de potencia. Por lo tanto, es deseable que la pelfcula de EVA tenga alta transparencia y, por lo tanto, tenga propiedades que transmiten luz solar casi incidente sin absorber y reflejar la luz solar. Ademas, cuando la celula solar se utiliza durante un periodo de tiempo largo, la pelfcula de EVA se descolora debido a la influencia de la luz y el calor para mostrar tendencia a reducir la transmitancia de la luz solar. Por lo tanto, se requiere una pelfcula de sellado de EVA con excelente resistencia a la luz y resistencia al calor.
Cuando se prepara una celula solar (modulo), incluso la pelfcula de EVA para sellado, que tiene transparencia, resistencia a la luz y resistencia al calor excelentes, requiere un largo periodo de tiempo en una etapa para sellar los elementos fotovoltaicos entre los sustratos transparentes. La etapa es desfavorable desde el punto de vista de la productividad y, por lo tanto, se desea una reduccion del periodo de tiempo de la etapa. Con mas detalle, en un proceso para superponer una placa de vidrio 1, una pelfcula de EVA del lado delantero (pelfcula de sellado) 3A, elementos fotovoltaicos de silicio 4, una pelfcula de eVa del lado trasero (pelfcula de sellado) 3B y un miembro de cubierta 2 del lado trasero en este orden y endurecerlos o reticularlos por calentamiento para combinarlos entre sf, la etapa de endurecimiento o reticulacion de las pelfculas de EVA requiere un periodo de diez minutos, que se considera la causa de requerir un periodo de tiempo largo para la preparacion de la celula solar.
En general. una pelfcula de EVA se puede endurecer o reticular rapidamente utilizando un peroxido organico (reticulante) que tiene alta reactividad debido a la temperatura de vida media reducida. Sin embargo, con el uso del peroxido organico (por ejemplo, alquil-peroxi ester, peroxi cetal) que tiene temperatura de vida media reducida, la pelfcula de EVA reticulada es apta para generar burbujas con el uso de larga duracion.
El documento de patente 1 (JP11-26791A) propone que se utilicen peroxido de dialquilo y alquilperoxi ester o peroxi cetal en una relacion en peso de 10/90 a 90/10 como un peroxido organico (reticulante). Ademas, el documento de patente 1 describe que el uso de peroxidos organicos lleva consigo la reduccion del periodo de tiempo de reticulacion, de manera que se puede obtener una pelfcula reticulada libre de amarilleo y burbujas.
Documento de patente 1: JP 11-26791 A.
Se hace referencia tambien al documento JP 11-026791, que describe una pelfcula de sellado para una celula solar de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, JP 2000-095889 y WO 2006/085603 A.
Sumario de la invencion
Problema a resolver por la invencion
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En ejemplos del documento de patente 1, se utilizan peroxido de dialquilo y alquilperoxi ester y/o peroxi cetal como peroxidos organicos en una relacion en peso de 1/1 a 1/2. Los presentes inventores han revelado que el uso de los peroxidos organicos en la relacion lleva consigo la reduccion del periodo de tiempo de reticulacion, pero la celula solar resultante es apta para sufrir de amarilleo y burbujas.
Los presentes inventores han estudiado el uso de los peroxidos organicos, y han demostrado que la combinacion de peroxido de dialquilo como el componente principal con una pequena cantidad de alquilperoxi ester lleva consigo una reduccion del periodo de tiempo de la reticulacion y la pelfcula resultante esta libre de amarilleo y de burbujas.
A la vista de los aspectos anteriores, el objeto de la presente invencion es proporcionar una pelfcula de sellado para celula solar que tiene productividad excelente y buena apariencia libre de amarilleo y de burbujas.
Ademas, el objeto de la presente invencion es proporcionar una pelfcula de sellado para celula solar que tiene excelente productividad, buena apariencia y resistencia a la luz y resistencia al calor mejoradas.
Ademas, el objeto de la presente invencion es proporcionar una celula sola que tiene excelente productividad y buena apariencia obtenidas utilizando la pelfcula de sellado para celula solar.
Adicionalmente, el objeto de la presente invencion es proporcionar una celula solar que tiene excelente productividad, buena apariencia y resistencia a la luz y resistencia al calor mejoradas obtenida utilizando la pelfcula de sellado para celula solar.
Todavfa el objeto de la presente invencion es proporcionar un proceso para preparar ventajosamente la celula solar. Medios para resolver el problema
El objeto anterior se alcanza por la presente invencion, es decir, una pelfcula de sellado para una celula solar que comprende copolfmero de etileno-acetato de vinilo y un peroxido organico, en la que el peroxido organico comprende un peroxido organico A que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 110 a 130°C y un peroxido organico B que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 80 a 100°C, en la que una relacion en peso (peroxido organico B/peroxido organico A) del peroxido organico B con respecto al peroxido organico A esta en el rango de 3/97 a 9/91.
Las formas de realizacion preferidas de la pelfcula de sellado para una celula solar de acuerdo con la presente invencion se describen a continuacion:
(1) El peroxido organico A es un peroxido de dialquilo representado por la siguiente formula I:
[Formula 1]
R1 R1
, 1 1
r3_0—o-C-R2 —C-O-O-R3
I I
R1 R1
en la que cada uno de R1 representa independientemente un grupo alquilo de 1 a 3 atomos de carbono, R2 representa un grupo etileno, un grupo etinileno o un grupo fenileno, y cada uno de R3 representa independientemente un grupo alquilo ramificado de 3 a 5 atomos de carbono o un grupo fenilo, y
el peroxido organico B es peroxi ester representado por la siguiente formula II:
[Formula 2]
o
II
R4-0-0-00-R5 (H)
en la que R4 representa un grupo alquilo ramificado de 3 a 5 atomos de carbono y R5 representa un grupo alquilo ramificado de 6 a 9 atomos de carbono, o
peroxi cetal representado por la siguiente formula III:
(I)
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Formula 31
en la que cada uno de R6 representa un grupo alquilo ramificado de 3 a 8 atomos de carbono, y cada uno de R7 y R8 representa independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 8 atomos de carbono, en la que R7 y R8 pueden unirse entre sf para formar un anillo de 5 a 9 atomos de carbono
o el peroxido organico B es una combinacion de peroxi ester representado por la Formula (II) y peroxi cetal representado por la Formula (III).
(2) Una relacion en peso (peroxido organico B/peroxido organico A) del peroxido organico B con respecto al peroxido organico A esta en el rango de 3/97 a 7/93.
(3) En la formula I, R1 representa un grupo metilo, R2 representa un grupo etileno, y R3 representa un grupo tert- butilo.
(4) En la formula II, R4 representa un grupo tert-butilo, y R5 representa un grupo 2-etilhexilo.
(5) En la formula III, R6 representa un grupo tert-hexilo (grupo 1,1-dimetilbutilo), y R7 y R8 se unen entre sf para formar 3,3,5-trimetilciclohexilo.
(6) El peroxido organico esta totalmente contenido en la cantidad de 0,1 a 5,0 partes en peso, con preferencia de 0,2 a 3,0 partes en peso sobre la base de 100 partes en peso del copolfmero de etileno-acetato de vinilo.
Ademas, la temperatura de reticulacion de la pelmula de sellado de la invencion esta en el rango de 135 a 180°C, especialmente de 140 a 180°C. El periodo de tiempo de reticulacion esta generalmente en el rango de 5 a 30 minutos, especialmente de 5 a 15 minutos.
(5) Un agente auxiliar de reticulacion (compuesto que tiene grupo radical polimerizable) esta contenido en la cantidad de 0,1 a 5,0 partes en peso sobre la base de 100 partes en peso del copolfmero de etileno-acetato de vinilo.
(6) La pelmula de sellado para una celula solar contiene, ademas, absorbedor de ultravioleta de dihidroxidimetoxibenzofenona. Se mejora el efecto de control del amarilleo en el caso de utilizacion del peroxido organico.
(7) La pelmula de sellado para una celula solar contiene, ademas, un agente de union de silano. Se puede obtener mejora de la propiedad de adhesion y de la resistencia al calor.
(8) Una unidad recurrente de acetato de vinilo del copolfmero de etileno-acetato de vinilo esta contenida en la cantidad de 10 a 36% en peso sobre la base del peso del copolfmero de etileno-acetato de vinilo. Se proporciona transparencia excelente.
(9) Una pelmula de sellado para una celula solar tiene un mdice de amarilleo (AYI) no mayor de 1,5, siendo medido el mdice de amarilleo de acuerdo con JIS K 7501 despues de dejar reposar la pelmula de sellado durante 1000 horas en el medio ambiente (temperatura de 85°C y humedad relativa de 85%) de acuerdo con JIS C 8917. Se obtuvo resistencia mejorada al calor-humedad.
(10) Una pelmula de sellado para una celula solar tiene un mdice de amarilleo (AYI) no mayor de 2,0, siendo medido el mdice de amarilleo de acuerdo con JIS K 7501 despues de dejar reposar la pelmula de sellado durante 1000 horas en el medio ambiente incluyendo exposicion a radiacion ultravioleta (temperatura de 63°C y humedad relativa de 53% y exposicion a radiacion ultravioleta de 1.000W/m2) de acuerdo con JIS C 8917. Se obtuvo resistencia mejorada a la luz.
Ademas, la invencion se proporciona por una celula solar que comprende un material de proteccion transparente del lado delantero (miembro que cubre el lado delantero), un material de proteccion del lado trasero miembro que cubre el lado trasero) y elementos fotovoltaicos sellado entre ellos por una pelmula de sellado, en la que la pelmula de sellado para una celula solar, como se ha definido anteriormente, esta interpuesta entre el material de proteccion transparente del lado delantero y el material que cubre el lado trasero que deben reticularse y combinarse entre sf.
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La celula solar mencionada anteriormente se obtiene ventajosamente por proceso para la preparacion de una celula solar que comprende interponer dos pelmulas de sellado entre un material de proteccion transparente del lado delantero y un material de proteccion del lado trasero, interponer elementos fotovoltaicos entre las dos pelmulas de sellado y unirlas bajo presion para sellar los elementos fotovoltaicos, en el que se utiliza la pelmula de sellado para una celulas solar, como se ha definido anteriormente, y despues de interponer los elementos fotovoltaicos, se unen bajo presion y calentamiento a temperatura de 135 a 180°C (con preferencia de 155 a 180°C) durante 5 a 15 minutos para que se reticulen y se combinen entre sl
Con mas detalle, el uso de la pelmula de sellado de la invencion permite sellar elementos fotovoltaicos a temperaturas relativamente mejoradas durante periodo de tiempo reducido. La pelmula de sellado y la celula solar resultantes tienen apariencia, resistencia a la luz y resistencia al calor y a la humedad excelentes.
La pelmula de sellado obtenida por el proceso de la invencion tiene un mdice de amarilleo (AYI) no mayor de 1,5, siendo medido el mdice de amarilleo de acuerdo con JIS K 7501 despues de dejar reposar la pelmula durante 1.000 horas en el medio ambiente (temperatura de 85°C y humedad relativa de 85%) de acuerdo con JIS C 8917. Por lo tanto, la pelmula de sellado tiene excelente resistencia al calor y a la humedad.
La pelmula de sellado obtenida por el proceso de la invencion tiene un mdice de amarilleo (AYI) no mayor de 2,0, siendo medido el mdice de amarilleo de acuerdo con JIS K 7501 despues de dejar reposar la pelmula durante 1.000 horas en el medio ambiente que incluye exposicion a radiacion ultravioleta de (temperatura de 63°C y humedad relativa de 53% y exposicion a radiacion ultravioleta de 1.000W/m2) de acuerdo con JIS C 8917. Por lo tanto, la pelmula de sellado muestra excelente resistencia a la luz.
Efecto de la invencion
La pelmula de sellado para una celula solar de la invencion consta principalmente de copolfmero de etileno-acetato de vinilo y contiene como un peroxido organico (reticulante) un peroxido organico A que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 110 a 130°C y un peroxido organico B que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 80 a 100°C. De esta manera, se puede reducir el periodo de tiempo de reticulacion de EVA, y apenas ocurren burbujas en la pelmula reticulada en la etapa reticulada y despues de ella. Ademas, se puede reducir el amarilleo debido a decoloracion despues de uso de larga duracion. Por lo tanto, la pelmula de sellado para una celula solar de la invencion tiene excelente productividad, buena apariencia, y resistencia mejorada a la luz, resistencia al calor y resistencia al calor y a la humedad.
Particularmente, la combinacion de peroxido de dialquilo (un peroxido organico A) como componente principal con una pequena cantidad de peroxi ester o peroxi cetal (un peroxido organico B) proporciona un reduccion grande del periodo de tiempo de reticulacion y, ademas, en la pelmula resultante, apenas ocurren burbujas en la etapa reticulada y despues de ella, y se reduce en gran medida el amarilleo debido a decoloracion despues de uso de larga duracion. Por lo tanto, la pelmula de sellado para una celula solar de la invencion tiene muy excelente productividad, buena apariencia, y resistencia extremadamente mejorada a la luz, resistencia al calor y resistencia al calor y a la humedad.
De acuerdo con ello, la celula solar provista con la pelmula de sellado de la invencion tiene excelente productividad, buena apariencia, y resistencia mejorada a la luz, resistencia al calor y a la humedad.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista en seccion que muestra una celula solar convencional.
Descripcion de los numeros de referencia
- 1:
- placa de vidrio
- 2:
- miembro que cubre el lado trasero
- 3A, 3B:
- pelmula de EVA
- 4:
- elemento fotovoltaico de silicio
- 22:
- capa adhesiva transparente
Descripcion detallada de la invencion
Una pelmula de sellado para una celula solar de la invencion consta principalmente de copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA), y contiene los dos tipos principales de peroxidos organicos (reticulantes), es decir, un peroxido organico A que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 110 a 130°C y un peroxido organico B que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 80 a 100°C. Por lo tanto, la pelmula de sellado tiene excelente productividad, buena apariencia, y resistencia mejorada a la luz y resistencia al calor y a la humedad.
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Ejemplos del peroxido organico A incluyen a,a’-bis(t-butilperoxi)diisopropilbenceno, dicumil peroxido, 2,5-dimetil-2,5- di(t-butilperoxi)hexano, t-butilcumil peroxido, di-t-butil peroxido, p-mentano hidroperoxido y 2,5-dimetil-2,5-di(t- butilperoxi)hexano-3.
Ejemplos del peroxido organico B incluyen 1,1-bis(t-butilperoxi)-2-metilciclohexano, 1,1- -bis(t-hexilperoxi)-3,3,5- trimetilciclohexano, 1,1-bis(t-hexilperoxi)ciclohexano, 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, 1,1 -bis(t- butilperoxi)ciclohexano, 2,2-bis(4,4 dibutilperoxiciclohexil)propano, 1,1-bis(t-butilperoxi)ciclododecano, t- hexilperoxiisopropil monocarbonato, acido t-butilperoxi maleico (t-butilperoxi maleato), t-butilperoxi-3,3,5- trimetilciclohexanoato, t-butilperoxi laurato, 2,5-dimetil-2,5-di(m-toluoilperoxi)hexano, t-butilperoxiisopropil monocarbonato, t-butilperoxi-2-etilhexil monocarbonato, t-hexilperoxi benzoato y 2,5-dimetil-2,5-di(benzoilperoxi) hexano.
El peroxido organico A es con preferencia un peroxido de dialquilo representado por la siguiente formula I
[Formula 4]
R* R1
r3-0-0-C-R2-C-0—O—R3 (I)
I I R1 R1
en la que cada uno de R1 representa independientemente un grupo alquilo de 1 a 3 atomos de carbono, R2 representa un grupo etileno, un grupo etinileno o un grupo fenileno, y cada uno de R3 representa independientemente un grupo alquilo ramificado de 3 a 5 atomos de carbono o un grupo fenilo, y
En el peroxido de dialquilo de la formula 1, cada uno de R1 representa independientemente con preferencia un grupo alquilo de 1 a 3 atomos de carbono, tal como metilo, etilo o i-propilo; R2 representa con preferencia un grupo etileno, y cada uno de R3 representa independientemente con preferencia un grupo alquilo ramificado de 3 a 4 atomos de carbono, tales como i-propilo, t-butilo, i-butilo, sec-butilo, pentilo o 1 -metilbutilo, o un grupo fenilo. Todos R1 son iguales, especialmente metilo; R2 representa un grupo etileno; y R3 son iguales entre si, con preferencia t-butilo, i- butilo, sec-butilo, especialmente t-butilo.
Se prefiere que R1 represente metilo, R2 represente un grupo etileno; y R3 represente t-butilo.
El peroxido organico A se puede utilizar individualmente, o en combinacion de dos o mas tipos.
El peroxido organico B es con preferencia peroxi ester representado por la formula II:
[Formula 5]
0
II
R4-0-0-00-R5 (II)
en la que R4 representa un grupo alquilo ramificado de 3 a 5 atomos de carbono y R5 representa un grupo alquilo ramificado de 6 a 9 atomos de carbono, o peroxi cetal representado por la siguiente formula III:
[Formula 6]
O-O-R6
R7 — C—R* (HI)
O-O-R6
en la que cada uno de R6 representa un grupo alquilo ramificado de 3 a 8 atomos de carbono, y cada uno de R7 y R8 representa independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 8 atomos de carbono, en la que R7 y R8 pueden unirse entre si para formar un anillo de 5 a 9 atomos de carbono. Estos compuestos se pueden utilizar
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individualmente, o en combinacion de dos o mas tipos (por ejemplo, dos o mas tipos de II, dos o mas tipos de III, combinacion de II y III).
En el peroxi ester de la formula II, R4 representa con preferencia un grupo alquilo ramificado de 3 a 5 atomos de carbono, tales como i-propilo, t-butilo, i-butilo, sec-butilo, isopentilo, t-pentilo o neopentilo, especialmente t-butilo; y R5 representa con preferencia un grupo alquilo ramificado de 6 a 9 atomos de carbono, tales como 1 -etilbutilo, 1- metilheptilo, 1-metilhexilo, 1 -etilhexilo, 1 -etilheptilo, 2-etilbutilo, 2-metilheptilo, 2-metilhexilo, 2-etilhexilo, 2-etilheptilo, especialmente 2-etilhexilo.
Se prefiere que en la formula II, R4 represente t-butilo, R5 representa etilhexilo, especialmente 2-etilhexilo.
En el perioxi cetal de la formula III, R6 representa con preferencia un grupo alquilo ramificado de 3 a 8 atomos de carbono, tales como i-propilo, t-butilo, i-butilo, sec-butilo, isopentilo, t-pentilo, neopentilo, t-hexilo, 1 -metilheptilo, 1- metilhexilo, 1 -etilhexilo, 1 -etilheptilo, 2-etilbutilo, 2-metilheptilo, 2-metilhexilo, 2-etilhexilo, 2-etilheptilo, especialmente t-hexilo, y R7 y R8 representan con preferencia un grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 8 atomos de carbono, tales como metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, t-butilo, i-butilo, sec-butilo, isopentilo, t-pentilo, neopentilo, 1 -etilbutilo, t- hexilo, 1 -metilheptilo, 1-metilhexilo, 1 -etilhexilo, 2-etilbutilo, 2-metilheptilo, 2-metilhexilo, 2-ethilhexilo o 2-etilheptilo.
Se prefiere que R7 y R8 se unan entre sf para formar un anillo de 5 a 9 atomos de carbono, con preferencia ciclohexilo que tiene de 1 a 3 metilo, mas preferentemente trimetilciclohexilo, especialmente 3,3,5-trimetilciclohexilo.
En la formula III, se prefiere particularmente que R6 represente t-hexilo y R7 y R8 se unan entre sf para formar trimetilciclohexilo, especialmente 3,3,5-trimetilciclohexilo.
El peroxido organico A de la formula I, como se tipifica por peroxido de dialquilo, tiene temperatura de vida media alta, como se ha mencionado anteriormente y esta libre de ocurrencia de burbujas y, ademas, muestra relativamente buena resistencia al amarilleo. No obstante, el peroxido organico A necesita un periodo de tiempo relativamente largo para reticulacion de EVA. El peroxido organico B de la formula II, como se tipifica por peroxi ester, o de la formula III, como se tipifica por peroxi cetal, tiene temperatura de vida media baja, como se ha mencionado anteriormente, para reducir el periodo de tiempo de reticulacion, pero es apto para generar burbujas.
Sin embargo, se ha revelado que la combinacion de peroxidos organicos A y B no provoca ninguna ocurrencia de burbujas y mejora la resistencia al amarilleo, incluso durante un periodo de tiempo reducido de reticulacion de EVA. Ademas, existe tendencia a que se obtengan facilmente los rendimientos reticulando EVA a alta temperatura durante un periodo de tiempo corto.
En particular, la combinacion del peroxido de dialquilo de la formula I como componente principal con una pequena cantidad del peroxi ester de la formula II o del peroxi cetal de la formula III no provoca ninguna ocurrencia de burbujas y mayor mejora de la resistencia al amarilleo, incluso durante un periodo de tiempo muy reducido de reticulacion de EVA. Ademas, existe a que se obtengan facilmente los rendimientos reticulando EVA a alta temperatura durante un periodo de tiempo corto.
La temperatura de reticulacion esta con preferencia en el rango de 135 a 180°C, mas preferido de 140 a 180°C, especialmente de 155 a 180°C. El periodo de tiempo de reticulacion (total del tiempo de desgasificacion descrito mas adelante y periodos de tiempo de prensado) esta con preferencia en el rango de 5 a 30 minutos, especialmente de 5 a 15 minutos.
Una relacion en peso (peroxido organico B/peroxido organico A) del peroxido organico B con relacion al peroxido organico A esta en el rango de 3/97 a 9/91, con preferencia de 3/97 a 7/93.
Por lo tanto, la pelfcula de sellado para celula solar muestra una tasa de reticulacion mejorada, reduccion de la ocurrencia de burbujas durante y despues de la etapa de reticulacion y gran reduccion de ocurrencia de amarilleo debido a decoloracion y, por consiguiente, la pelfcula tiene excelente productividad, buena apariencia y resistencia mejorada a la luz, resistencia al calor y a la humedad y resistencia al calor.
La pelfcula de sellado para celula solar de la invencion se puede preparar facilmente, por ejemplo, formando una pelfcula utilizando una composicion de resina de EVA que tiene el requerimiento anterior de acuerdo con un procedimiento convencional.
La pelfcula de sellado resultante para celula solar tiene generalmente espesor de 50 |im a 2 mm.
A continuacion se explica la composicion de resina de EVA de la invencion.
Un copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA) se utiliza tfpicamente como resina organica de la composicion de resina de EVA de la invencion. Si es necesario, se pueden utilizar secundariamente resina de polivinil acetal (por ejemplo, polivinil formal, polivinil butiral (PVB), PVB modificado) y/o cloruro de polivinilo. Se prefiere el uso secundario de PVB.
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En la resina de EVA, el contenido de la unidad recurrente de acetato de vinilo esta generalmente en el rango de 10 a 40% en peso, con preferencia de 10 a 36% en peso, mas preferido de 10 a 33% en peso, especialmente de 20 a 30% en peso. Cuando el contenido mayor de 40% en peso, la resina es apta para reducir en la viscosidad y fluir hacia fuera entre una placa de vidrio y un miembro que cubre el lado trasero y, ademas, se incrementa en pegajosidad hasta llegar a ser diffcil de manipular. Por otra parte, cuando el contenido es inferior a 10% en peso, la resina se reduce en procesabilidad y proporciona una pelfcula demasiado dura, que proporciona reduccion de la formacion de espuma y tiende a provocar dano en los elementos fotovoltaicos en la preparacion de una celula solar.
La resina de EVA utilizada en la invencion tiene con preferencia un Caudal de Flujo Fundido de 0,7 a 40 g/10min., especialmente de 1,5 a 10 g/10min.
La composicion de resina de EVA utilizada en la invencion contiene peroxidos organicos (reticulantes) que proporcionan una estructura de reticulacion para mejorar la resistencia a la intemperie. La composicion de resina de EVA contiene los peroxidos organicos espedficos, pero puede contener secundariamente otros peroxidos organicos.
Como los peroxidos organicos espedficos, se utilizan principalmente un peroxido organico A que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 110 a 130°C y un peroxido organico B que tiene una temperatura de vida media de 10 horas de 80 a 100°C.
El contenido total de los peroxidos organicos esta generalmente en una cantidad de 5 o menos partes en peso, con preferencia de 0,1 a 5 partes en peso, especialmente de 0,2 a 3 partes en peso, sobre la base de 100 partes en peso de EVA.
Un agente de union de silano se puede anadir a la resina de EVA como un promotor de la adhesion para mejorar la resistencia adhesiva entre los elementos fotovoltaicos y la pelfcula de sellado para celula solar.
Ejemplos del agente de union de silano incluyen y-cloropropiltrimetoxisilano, viniltriclorosilano, viniltrietoxisilano, viniltris(p-metoxietoxi)silano, y-metacriloxipropiltrimetoxisilano, p-(3,4-epoxicicloexil)etiltrimetoxisilano, y-
glicidoxipropil-trimetoxisilano, viniltriacetoxisilano, y-mercatopropiltrimetoxisilano, y-aminopropiltrimetoxisilano, N-p- (aminoetil)-y-aminopropiltrimetoxisilano. El contenido del agente de union de silano esta con preferencia en una cantidad no mayor de 5 partes en peso, especialmente de 0,1 a 2 partes en peso, sobre la base de 100 partes en peso de EVA.
La composicion de resina de EVA de la invencion contiene con preferencia un agente auxiliar de reticulacion (compuesto que tiene grupo radical polimerizable como grupo funcional) para mejorar la fraccion de gel y la durabilidad de EVA. Ejemplos de agentes auxiliares de reticulacion incluyen agentes auxiliares de reticulacion tri- funcionales, tales como cianurato de trialilo e iso-cianurato de trialilo, agentes auxiliares de reticulacion mono o di- funcionales, tales como esteres (met)acnlicos (por ejemplo, esteres NK). El agente auxiliar de reticulacion se utiliza generalmente en una cantidad de 10 o menos partes en peso, con preferencia de 0,1 a 5 partes en peso sobre la base de 100 partes en peso de EVA. En la invencion, aunque se pueden usar esteres (met)acnlicos di-funcionales, se utilizan con preferencia, compuestos tri-funcionales.
Para mejorar la estabilidad de la resina de EVA, la composicion de resina de EVA puede contener hidroquinona, monometil eter de hidroquinona, p-benzoquinona, y metil hidroquinona. El aditivo esta contenido con preferencia en la cantidad de 5 o menos partes en paso sobre la base de 100 partes en peso de EVA.
Si es necesario, ademas de los aditivos mencionados anteriormente, la composicion de resinas EVA puede contener agente colorante, absorbedor ultravioleta, anti-oxidante, y/o agentes ante-decoloracion. Ejemplos del agente colorante incluyen pigmentos inorganicos, tales como oxido metalico y polvo metalico, y pigmentos organicos tales como pigmentos azo, pigmentos de ftalocianina, pigmentos azi, pigmentos de tintes acidos y pigmentos de laca de tintes basicos. Ejemplos del absorbedor ultravioleta incluyen compuestos de monohidroxialcoxi-benzofenona, tales como 2-hidroxi-4-octoxibenzofenona y 2-hidroxi-4-metoxi-5-sulfobenzofenona, compuestos de dihidroxi-alcoxi- benzofenona, tales como 2,2-dihidroxi-4,4-dimetoxi-benzofenona, compuestos de benzotriazol, tales como 2-(2'- hidroxi-5-metilfenil)-benzotriazol, y compuestos de fenol impedidos, tales como fenilsalicilato y p-t-butilfenilsalicilato. Ejemplos de foto estabilizadores incluyen aminas impedidas tales como bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) sebacato. Ejemplos de antioxidantes incluyen compuestos de amina, compuestos de fenol, compuestos de bisfenilo.
En la invencion, se emplean con preferencia absorbedores de radiacion ultravioleta de dihidroxi-dimetoxi- benzofenona, especialmente 2,2-dihidroxi-4,4-dimetoxi-benzofenona para prevenir el amarilleo.
Cada uno de los absorbedores de radiacion ultravioleta y similares se utiliza en una cantidad de 0,1 a 3 partes en peso sobre la base de 100 partes en peso de EVA.
La composicion de resina de EVA de la invencion, se puede extender, por ejemplo, aplicando presion bajo calentamiento (por ejemplo, utilizando moldeo por extrusion) para formar la pelfcula de sellado para celula solar de la invencion. El calentamiento se realiza a 50 a 90°C.
La batena solar se prepara utilizando la peKcula de sellado (peKcula de EVA), como se muestra en la figura 1. Con mas detalle, un sustrato de vidrio 1, una pelfcula de EVA 3A, elementos fotovoltaicos de silicio 4, una pelfcula de EVA 3B y un miembro 2 que cubre el lado trasero se lamina para formar un armazon laminado. En la laminacion, la pelfcula de sellado de la invencion se utiliza como la pelfcula de EVA 3B del lado trasero y la pelfcula de EVA 3A del 5 lado delantero. El cuerpo laminado se puede introducir el un laminador de vado y se puede unir a presion bajo calentamiento en las condiciones de temperatura de 135 a 180°C con preferencia de 140 a 180°C, especialmente de 155 a 180°C), periodo de tiempo de desgasificacion de 0,1 a 5 min., presion de prensado de 0,1 a 1,5 kg/cm2 y periodo de tiempo de prensado de 5 a 15 min., de manera que las pelfculas de EVA 3A, 3B son reticuladas para proporcionar una pelfcula de sellado o una celula solar que tiene resistencia a la luz, resistencia al calor y resistencia 10 a la intemperie excelentes.
La placa de vidrio 1 de la invencion es generalmente vidrio de silicato. Un espesor de la placa de vidrio esta generalmente en el rango de 0,1 a 10 mm, especialmente de 0,3 a 5 mm. La placa de vidrio es atemperada en resistencia al calor o resistencia qmmica.
El miembro 2 que cubre el lado trasero de la invencion es generalmente una pelfcula de plastico por ejemplo, PET), 15 pero con preferencia es una pelfcula de polietileno fluorado o pelfcula de polifluoroetileno desde el punto de vista de la resistencia a calor.
La invencion se ilustra en detalle utilizando los siguientes Ejemplos:
Ejemplo [Ejemplo 1]
[Composicion de resina de EVA: Formulacion 1 (parte(s) en peso)]
Resina EVA (contenido de acetato de vinilo: 26% en peso,
Caudal de flujo fundido: 4g/10min.): 100
Reticulante 1 (peroxido organico A)
(2,5-dimetil-2,5-bis(t-butilperoxi) hexano): 1,3
Reticulante 2 (peroxido organico B)
(t-butilperoxi-2-etilhexil monocarbonato): 0,1
Auxiliar de reticulacion (trialil isocianurato): 1,5
Absorbedor de UV 1
(2,2'-dihidroxi-4,4'-dimetoxibenzofenona): 0,03
Aditivo 1: agente de union de silano
(y-metacriloxipropil trimetoxi silano): 0,3
20 La composicion de resina de EVA, que tiene la formulacion 1 fue procesada por proceso de calandrado a 80°C para preparar una lamina de EVA. El espesor era 600pm.
La pelfcula de EVA resultante fue utilizada como la pelfcula de EVA 3A del lado delantero y la pelfcula de EVA 3B del lado trasero. Como se muestra en la figura 1, los elementos fotovoltaicos de silicio 4 fueron sellados entre un sustrato de vidrio 1 de 3 mm de espesor y un miembro 2 que cubre el lado trasero (espesor de 38pm) fabricado de 25 polietileno fluorado utilizando las pelfculas de EVA 3A, 3B, obteniendo de esta manera una celula solar. El sellado se realizo por union a presion bajo calentamiento del laminado que incluye las pelfculas de EVA 3A, 3B utilizando un laminador de vacfo en vacfo y en las condiciones de temperatura de 155 a 180°C, periodo de tiempo de desgasificacion de 3 min. y periodo de tiempo de prensado de 10 min., siendo reticuladas de esta manera las pelfculas de EVA 3A, 3B.
30 [Ejemplo 2]
[Composicion de resina de EVA: Formulacion 2 (parte(s) en peso)] Resina EVA (contenido de acetato de vinilo: 26% en peso,
Caudal de flujo fundido: 4g/10min.): 100
Reticulante 1 (peroxido organico A)
(2,5-dimetil-2,5-bis(t-butilperoxi) hexano): 1,3
Reticulante 2 (peroxido organico B)
(t-butilperoxi-2-etilhexil monocarbonato): 0,05
Auxiliar de reticulacion (trialil isocianurato): 1,5
Absorbedor de UV 1
(2,2'-dihidroxi-4,4'-dimetoxibenzofenona): 0,03
Se repitieron los procedimientos del Ejemplo 1, excepto el muso de la composicion de resina EVA que tiene la formulacion 2 para preparar una celula solar.
[Ejemplo 3]
[Composicion de resina de EVA: Formulacion 3 (parte(s) en peso)]
Resina EVA (contenido de acetato de vinilo: 26% en peso,
Caudal de flujo fundido: 4g/10min.): 100
Reticulante 1 (peroxido organico A)
(2,5-dimetil-2,5-bis(t-butilperoxi) hexano): 1,5
Reticulante 2 (peroxido organico B)
(t-butilperoxi-2-etilhexil monocarbonato): 0,1
Auxiliar de reticulacion (trialil isocianurato): 1,5
Absorbedor de UV 1
(2,2'-dihidroxi-4,4'-dimetoxibenzofenona): 0,03
Se repitieron los procedimientos del Ejemplo 1, excepto el muso de la composicion de resina EVA que tiene la 5 formulacion 3 para preparar una celula solar.
[Ejemplo 4]
Composicion de resina de EVA: Formulacion 4 (parte(s) en peso)]
Resina EVA (contenido de acetato de vinilo: 26% en peso,
Caudal de flujo fundido: 4g/100min.): 100
Reticulante 1 (peroxido organico A)
(2,5-dimetil-2,5-bis(t-butilperoxi) hexano): 1,5
Reticulante 2 (peroxido organico B)
(t-butilperoxi-2-etilhexil monocarbonato): 0,14
Auxiliar de reticulacion (trialil isocianurato): 1,5
Absorbedor de UV 1
(2,2'-dihidroxi-4,4'-dimetoxibenzofenona): 0,03
Se repitieron los procedimientos del Ejemplo 1, excepto el uso de la composicion de resina EVA que tiene la formulacion 4 anterior para preparar una celula solar.
[Ejemplo Comparativo 1]
10 Se repitieron los procedimientos del Ejemplo 1, excepto el uso de la composicion de resina EVA que tiene la formulacion 1 anterior, en la que la cantidad del reticulante 1 se cambio a 1,26 partes en peso, la cantidad del reticulante 2 se cambio a 0,14 partes en peso y la cantidad del auxiliar de reticulacion se cambio a 0,5 partes en peso para preparar una celula solar.
[Ejemplo Comparativo 2]
15 Se repitieron los procedimientos del Ejemplo 1, excepto el uso de la composicion de resina EVA que tiene la formulacion 1 anterior, en la que la cantidad del reticulante 1 se cambio a 0,7 partes en peso, la cantidad del
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reticulante 2 se cambio a 0,7 partes en peso y la cantidad del auxiliar de reticulacion se cambio a 0,5 partes en peso para preparar una celula solar.
[Ejemplo Comparativo 3]
Se repitieron los procedimientos del Ejemplo 1, excepto el uso de la composicion de resina EVA que tiene la formulacion 1 anterior, en la que la cantidad del reticulante 1 se cambio a 1,0 partes en peso, la cantidad del reticulante 2 se cambio a 0,35 partes en peso para preparar una celula solar.
<Evaluacion sobre la pelfcula de sellado para celula solar >
(1) Fraccion de gel (%)
Se sumergio una pocion (aproximadamente 1 g) de la pelfcula de sellado de la celula solar resultante en 100 ml de xileno y se calento a 120°C durante 24 horas, y entonces se filtro para recogen una posicion no disuelta. La porcion no disuelta se seco y se peso, siendo determinada de esta manera la fraccion de gel
(2) Resistencia al calor y a la humedad (ensayo de durabilidad a 130°C).
Se dejo reposar la celula solar resultante durante 1.000 horas en el medio ambiente (temperatura de 85°C y humedad relativa de 85%) de acuerdo con JIS C 8917. Despues de midio la diferencia (valor AYI) entre los indices de amarilleo (valores YI) de la celula solar antes y despues de dejarla reposar de acuerdo con K 7501 utilizando Color Computer SM-5 (disponible de Suga Test Instruments Co., Ltd.).
(3) Resistencia a la luz (resistencia a la intemperie) (ensayo acelerado de durabilidad)
Se dejo reposar la celula solar resultante durante 1.000 horas en el medio ambiente, incluyendo exposicion a radiacion ultravioleta (temperatura de 63°C, humedad relativa de 53% y exposicion a radiacion ultravioleta de 1.000W/m2) de acuerdo con JIS C 8917. Despues para examinar el amarilleo despues de la exposicion a radiacion ultravioleta, se midio la diferencia (valor AYI) entre indices de amarilleo (valores YI) de la celula solar antes y despues de dejarla reposar de cuerdo con K 7501 utilizando Color Computer SM-5 (disponible Suga Test Instruments Co., Ltd.).
(4) Resistencia al calor
Se dejo reposar la celula solar resultante durante 1.000 horas en el medio ambiente (temperatura de 85°C). Despues de midio la diferencia (valor AYI) entre los indices de amarilleo (valores YI) de la celula solar antes y despues de dejarla reposar utilizando Color Computer SM-5 (disponible de Suga Test Instruments Co., Ltd.).
(5) Formacion de espuma (burbujas)
Se dejo reposar la celula solar resultante durante 800 horas en el medio ambiente (temperatura de 85°C y humedad relativa de 85%). Despues se observo visualmente la apariencia (formacion de espuma, burbujas) para evaluar lo siguiente:
O: no se observo formacion de espuma o burbujas x : no se observo formacion de espuma o burbujas Los resultados obtenidos se muestran a continuacion:
- Ej. 1 Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. Co.1 Ej.Co. 2 Ej. Co 3
- Formulacion
- EVA (VA; 26%)
- 100 100 100 100 100 100 100
- Reticulante 1
- 1,3 1,3 1,5 1,5 1,26 0,7 1,0
- Reticulante 2
- 0,1 0,05 0,1 0,14 0,14 0,7 0,35
- Auxiliar de reticulacion
- 1,5 1,5 1,5 1,5 0,5 0,5 1,5
- Absorbedor UV 1
- 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03
- Evaluacion
- Fraccion de gel (%)
- 90 90 90 90 90 90 90
- Resistencia al calor (AYI)
- -1,3 -1,4 -0,4 -0,3 2,0 7,0 -0,5
- Resistencia al calor - humedad (AYI)
- -0,9 -0,2 -0,2 -0,1 2,0 3,2 1,1
- Ej. 1 Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. Co.1 Ej.Co. 2 Ej. Co 3
- Resistencia UV (AYI)
- 0,6 0,6 1,2 0,9 0,8 0,3 1,0
- Burbujas
- O O O O x x x
Como se deduce a partir de los resultados de la Tabla 1, la peKcula de sellado de la invencion (Ejemplos 1-4) que contienen peroxido de dialquilo como componente principal y una pequena cantidad de alquil peroxi ester, no mostraron la ocurrencia de burbujas en la etapa reticulada y, despues de eso, resistencia al calor, resistencia al calor y a la humedad y resistencia a la luz (durabilidad) extremadamente mejoradas, incluso reticulando la pelfcula de 5 EVA a temperatura mejorada durante un periodo de tiempo reducido.
Por el contrario, la pelfcula de sellado (Ejemplos Comparativos 1-3), que contienen 10% o mas en peso de alquil peroxi ester mostraron ocurrencia de burbujas y amarilleo.
Aplicabilidad industrial
La pelfcula de sellado para celula solar de la invencion tiene productividad excelente y buena apariencia y, ademas, 10 posee resistencia a la luz, resistencia al calor y a la humedad y resistencia al calor. Por lo tanto, el uso de la pelfcula de sellado proporciona una celula solar que tiene productividad excelente, buena apariencia y resistencia mejorada a la luz y resistencia al calor y a la humedad.
Claims (14)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Una pelfcula de sellado para una celula solar que comprende copoUmero de etileno-acetato de vinilo y un peroxido organico,en la que el peroxido organico comprende un peroxido organico A que tiene una temperature de vida media de 10 horas de 110 a 130°C y un peroxido organico B que tiene una temperature de vida media de 10 horas de 80 a 100°C,caracterizada por queuna relacion en peso (peroxido organico B/peroxido organico A) del peroxido organico B con respecto al peroxido organico A esta en el rango de 3/97 a 9/91.
- 2. Una pelfcula se sellado para una celula solar como se define en la reivindicacion 1, en la que el peroxido organico A es un peroxido de dialquilo representado por la siguiente formula I:[Formula 1]
R1 R1, 1 1
R3-0-0-G-R2-C-0— O-R3 (I)
II R1 R1en la que cada uno de R1 representa independientemente un grupo alquilo de 1 a 3 atomos de carbono, R2 representa un grupo etileno, un grupo etinileno o un grupo fenileno, y cada uno de R3 representa independientemente un grupo alquilo ramificado de 3 a 5 atomos de carbono o un grupo fenilo, yel peroxido organico B es peroxi ester representado por la siguiente formula II:[Formula 2]oIIR4-0-0-C-0-R5 (II)en la que R4 representa un grupo alquilo ramificado de 3 a 5 atomos de carbono y R5 representa un grupo alquilo ramificado de 6 a 9 atomos de carbono, o peroxi cetal representado por la siguiente formula III:[Formula 3]O-O-R6R7 — C—R* (HI)IO-O-R6en la que cada uno de R6 representa un grupo alquilo ramificado de 3 a 8 atomos de carbono, y cada uno de R7 y R8 representa independientemente un grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 8 atomos de carbono, en la que R7 y R8 pueden unirse entre sf para formar un anillo de 5 a 9 atomos de carbono oel peroxido organico B es una combinacion de peroxi ester representado por la Formula (II) y peroxi cetal representado por la Formula (III). - 3. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en la reivindicacion 1 o 2, en la que una relacion en peso (peroxido organico B/peroxido organico A) del peroxido organico B con respecto al peroxido organico A esta en el rango de 3/97 a 7/93).
- 4. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en la reivindicacion 2 o 3, en la que en la formula I,R1 representa un grupo metilo, R2 representa un grupo etileno y R3 representa una grupo tert-butilo.51015202530
- 5. - Una peKcula de sellado para una celula solar como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en la que, en la formula II, R4 representa un grupo tert-butilo, y R5 representa un grupo 2-etilhexilo.
- 6. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en la que, en la formula III, R6 representa un grupo tert-hexilo, y R7 y R8 se unen entre sf para formar 3,3,5- trimetilciclohexilo.
- 7. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el peroxido organico esta contenido en la cantidad de 0,1 a 5,0 partes en peso sobre la base 100 partes en peso del copolfmero de etileno-acetato de vinilo.
- 8. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que esta contenido un agente auxiliar en la cantidad de 0,1 a 5,0 partes en peso sobre la base de 100 partes en peso del copolfmero de etileno-acetato de vinilo.
- 9. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que contiene, ademas, un absorbedor de ultravioleta de dihidroxidimetoxibenzofenona.
- 10. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que contiene, ademas, un agente de union de silano.
- 11. - Una pelfcula de sellado para una celula solar como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que una unidad recurrente de acetato de vinilo del copolfmero de etileno-acetato de vinilo esta contenida en la cantidad de 10 a 36% en peso sobre la base del peso del copolfmero de etileno-acetato de vinilo.
- 12. - Una celula solar que comprende un material de proteccion transparente del lado delantero, un material de proteccion del lado trasero y elementos fotovoltaicos sellados entre ellos por una pelfcula de sellado, en la que la pelfcula de sellado para una celula solar, como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, esta interpuesta entre el material de proteccion transparente del lado delantero y el material de proteccion del lado trasero que deben reticularse y combinarse entre sf.
- 13. - Un proceso para la preparacion de una celula solar que comprende interponer dos pelfculas de sellado entre un material de proteccion transparente del lado delantero y un material de proteccion del lado trasero, interponer elementos fotovoltaicos entre las dos pelfculas de sellado y unirlas bajo presion para sellar los elementos fotovoltaicos, en el que se utiliza la pelfcula de sellado para una celulas solar, como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, y despues de interponer los elementos fotovoltaicos, se unen bajo presion y calentamiento a temperatura de 135 a 180°C durante 5 a 15 minutos para que se reticulen y se combinen entre sf.
- 14. - Un proceso para la preparacion de una celula solar como se define en la reivindicacion 13, en el que la temperatura esta en el rango de 155 a 180°C.
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