ES2687045T3 - Encapsulante de un módulo fotovoltaico - Google Patents

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Stéphane Bizet
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Abstract

Encapsulante (22) de módulo fotovoltaico (20), destinado a recubrir una pila fotovoltaica (10), que comprende: - un copolímero de etileno-acrilato de alquilo, estando comprendido el índice de fluidez MFI de dicho copolímero entre 1 g/10 min y 40 g/10 min; - un silano, que representa entre 0,1% y 0,5% del peso de dicha composición; caracterizado por que comprende además un agente reticulante que representa entre 0,1% y 0,5% del peso de la composición y por que dicho copolímero representa al menos 99% del peso de dicha composición.

Description

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DESCRIPCION
Encapsulante de un módulo fotovoltaico Campo de la invención
La presente invención tiene como objetivo un encapsulante de módulo fotovoltaico a base de un copolímero de etileno- acrilato de alquilo en el que un agente reticulante (peróxidos o isocianatos o cualquier otro componente que tenga una función de reticulación) no está presente más que en proporciones muy reducidas. La presente invención se refiere también a un módulo fotovoltaico, o a la utilización de esta composición de encapsulante en dicho módulo, que comprenda, además de la capa de encapsulante, al menos una capa adyacente que forma “frontsheet" o “backsheet", más generalmente estas tres capas sucesivas, “frontsheet", encapsulante y ‘‘backsheet".
El calentamiento climático, unido a los gases de efecto invernadero liberados por las energías fósiles, ha llevado al desarrollo de soluciones energéticas alternativas que no emiten dichos gases durante su funcionamiento, como por ejemplo los módulos fotovoltaicos. Un módulo fotovoltaico comprende una “pila fotovoltaica", siendo capaz dicha pila de transformar la energía luminosa en electricidad.
Existen numerosos tipos de estructuras de paneles fotovoltaicos.
En la figura 1, se ha representado una pila fotovoltaica clásica; esta pila fotovoltaica 10 comprende células 12, una célula que contiene un captador fotovoltaico 14, generalmente a base de silicio tratado para obtener propiedades fotoeléctricas, en contacto con colectores de electrones 16 colocados encima (colectores superiores) y debajo (colectores inferiores) del captador fotovoltaico. Los colectores 16 superiores de una célula están unidos a los colectores 16 inferiores de otra célula 12 mediante barras conductoras 18, constituidas generalmente por una aleación de metales. Todas estas células 12 están conectadas entre sí, en serie y/o en paralelo, para formar la pila fotovoltaica 10. Cuando la pila fotovoltaica 10 se coloca debajo de una fuente luminosa, produce una corriente eléctrica continua, que puede ser recuperada en los terminales 19 de la pila 10.
Con referencia a la Figura 2, el módulo fotovoltaico 20 comprende la pila fotovoltaica 10 de la Figura 1 recubierta en un “encapsulante", estando éste compuesto por una parte superior 22 y una parte inferior 23. Una capa protectora superior 24 (conocida en inglés con el término “frontsheet", utilizado en la parte siguiente de la presente memoria) y una capa protectora en la parte posterior del módulo (conocida en inglés con el término “backsheet", también utilizado en la parte siguiente de la presente memoria) 26 están colocadas a ambos lados de la pila encapsulada.
La protección contra el choque y la humedad de la pila fotovoltaica 10 se garantiza mediante la capa protectora superior 24, generalmente de vidrio.
El backsheet 26, por ejemplo una película multicapa a base de polímero fluorado y de tereftalato de polietileno, contribuye a la protección contra la humedad del módulo fotovoltaico 20 y al aislamiento eléctrico de las células 12 para evitar cualquier contacto con el medio ambiente exterior.
El encapsulante 22 debe ajustarse perfectamente a la forma del espacio existente entre la pila fotovoltaica 10 y las capas protectoras 24 y 26 para evitar la presencia de aire, lo que limitaría el rendimiento del módulo fotovoltaico. El encapsulante 22 también debe impedir el contacto de las células 12 con el agua y el oxígeno del aire, para limitar la corrosión. La parte superior del encapsulante 22 está comprendida entre la pila 10 y la capa protectora superior 24. La parte inferior del encapsulante 22 está comprendida entre la pila 10 y el backsheet 26.
En presencia de radiación solar, se crea un calentamiento en el interior del módulo solar y se pueden alcanzar temperaturas de 80°C (o más) por lo que es necesario que las capas estén perfectamente unidas entre sí a lo largo del ciclo de vida del módulo.
Estado de la técnica
Actualmente, la mayoría del mercado de la encapsulación fotovoltaica corresponde a formulaciones a base de un EVA en el que se añade un peróxido, un silano y diversos aditivos funcionales.
El EVA presenta muchas cualidades y propiedades interesantes para esta aplicación. En efecto, principalmente confiere muy buenas propiedades de transparencia, resistencia mecánica, resistencia al envejecimiento y de forma general excelentes propiedades termomecánicas y mecánicas. Por otra parte, este termoplástico es relativamente poco costoso de forma que su empleo para esta aplicación se ha vuelto casi imprescindible.
No obstante, el tipo de encapsulante a base de EVA, con peróxido y silano presenta un inconveniente importante.
En efecto, cuando las condiciones del medio ambiente están degradadas, es decir cuando el encapsulante EVA envejece en medioambientes cálidos y húmedos (DHT “Damp Heat Test": 85°C/85% HR “Humedad Relativa"), este componente está expuesto a hidrólisis lo que provoca la aparición de ácido acético, origen del amarilleo del encapsulante y de la corrosión de las conexiones metálicas del módulo fotovoltaico.
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El experto en la técnica podría considerar reemplazar el EVA por un copolímero de etileno-acrilato de alquilo pero esta solución, que efectivamente evita los problemas específicos ligados al EVA cuando éste está presente en un medio ambiente difícil, no permite la obtención de un módulo fotovoltaico correcto. En efecto, durante la laminación, se forman numerosas burbujas en el transcurso de la reticulación debido al peróxido presente en cantidades notables.
Por otra parte, el documento WO 2006095911 propone una solución mediante la utilización de una formulación a base de un copolímero de etileno-acrilato de alquilo cuya temperatura de fusión (T en °C), obtenida según la norma JIS K 7121, respondería a la siguiente fórmula: -3,0X+125 > T >-3,0X+109. Representando el elemento X la tasa molar de comonómero polar (acrilato). Por otra parte, este documento propone la asociación de un silano a este copolímero para aportar las propiedades adhesivas sobre el vidrio.
Sin embargo, dicha formulación no permitiría la obtención de un encapsulante eficaz a largo plazo. En efecto, el silano presenta el inconveniente de no permitir un buen nivel de adhesión sobre el vidrio cuando no está químicamente unido al polímero.
Así, en la actualidad se busca una solución de encapsulación a base de un componente alternativo al EVA, que presente propiedades igualmente interesantes, a la vez que elimina el riesgo de emisión de ácido acético.
Esta solución tendrá que permitir, por otra parte, la utilización de silano, que permite en particular la fijación a la pared del “frontsheet", es decir a un componente de vidrio cerámico o de vidrio sintético (clásicamente PMMA).
Breve descripción de la invención
La Solicitante ha constatado, después de diferentes experimentos y manipulaciones, que una composición a base de un copolímero de etileno-acrilato de alquilo y de silano podía, con una tasa muy baja de agente(s) de reticulación, presentar propiedades termomecánicas y características físico-químicas extremadamente satisfactorias.
Así, la presente invención se refiere a un encapsulante de módulo fotovoltaico, destinado a revestir una pila fotovoltaica, que comprende:
- un copolímero de etileno-acrilato de alquilo, estando comprendido el índice de fluidez MFI de dicho copolímero entre 1 g/10 min y 40 g/10 min;
- un silano, que representa entre 0,1% y 0,5% del peso de dicha composición;
caracterizado por que comprende además un agente reticulante que representa entre 0,1% y 0,5% del peso de la composición y por que dicho copolímero representa al menos 99% del peso de dicha composición.
La Solicitante ha descubierto en efecto que había un interés muy particular en realizar una “reticulación incompleta”. El agente reticulante, preferentemente elegido en la familia de los monoperoxicarbonatos y más precisamente que consiste en el Luperox® TBEC o (OO-terc-butil-O-(2-etilhexil)-monoperoxicarbonato), presente en muy baja cantidad, permite el injerto del silano en el copolímero y reticula suficientemente este último para hacerlo resistente a la deslizamiento sin tener que alcanzar un nivel de gel significativo. Esta tasa muy reducida de peróxido evita cualquier problema de aparición de burbujas en la etapa de laminación.
Esta “reticulación incompleta” presenta la ventaja de poderse realizar en la etapa de laminación, tal como se hace actualmente, pero también desde la extrusión de la película encapsulante, permitiendo así a continuación una laminación más rápida.
La composición según la invención presente en primer lugar las siguientes ventajas:
- la imposibilidad de aparición de ácido acético, más generalmente de ningún ácido, en el transcurso de su utilización sean cuales sean las condiciones medioambientales;
- la conservación de excelentes propiedades adhesivas de la composición a lo largo de la duración de vida de la composición, en particular en su empleo como encapsulante de un módulo fotovoltaico;
- mejorar las propiedades ópticas en el curso del envejecimiento en un medio ambiente difícil;
- la conservación de excelentes propiedades termomecánicas y características físico-químicas, al menos tan satisfactorias como la solución actual a base de EVA (agente reticulante y silano).
Otras características y particularidades de la mezcla primaria de la invención se presentan a continuación:
- ventajosamente, el agente reticulante pertenece a la familia de los monoperoxicarbonatos, preferentemente consiste en el OO-terc-butil-O-(2-etilhexil)-monoperoxicarbonato,
- preferentemente, para dicho copolímero, la tasa másica de etileno está comprendida entre 50% y 85%, preferentemente entre 60% y 84%, y la tasa másica de acrilato de alquilo está comprendida entre 15% y 50%, preferentemente entre 16% y 40%;
- ventajosamente, el silano consiste en vinilsilano o silanos (met)acrílicos;
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- según una precisión no limitativa de la invención, el silano consiste en el metacriloxipropilsilano;
- ventajosamente, el agente reticulante representa menos de 0,3% del peso de la composición;
- preferentemente dicho copolímero presenta un índice de fluidez MFI comprendido entre 2 g/10 min y 10 g/10 min;
- según una posibilidad ofrecida por la invención, la composición consiste únicamente en los susodichos copolímeros, agente reticulante y silano;
- según otra posibilidad ofrecida por la invención, la composición comprende además aditivos destinados a conferir propiedades particulares adicionales, en particular plastificantes, promotores de adhesión, estabilizantes y absorbentes de UV, antioxidantes, agentes retardadores de llama y/o cargas.
La invención se refiere igualmente a la utilización del encapsulante tal como se ha descrito anteriormente en un módulo fotovoltaico.
Finalmente, la invención se refiere a un módulo fotovoltaico que comprende una estructura formada por una asociación de al menos un encapsulante y un frontsheet o backsheet, caracterizado por que el encapsulante es tal como se ha descrito anteriormente.
Descripción de las figuras anexas
La descripción que sigue se da únicamente a modo ilustrativo y no limitativo en referencia a las figuras anexas, en las que:
La Figura 1, ya descrita, representa un ejemplo de pila fotovoltaica, siendo las partes (a) y (b) vistas de %, mostrando la parte (a) una célula antes de conexión y la parte (b) una vista después de conexión de 2 células; la parte (c) es una vista superior de una pila fotovoltaica completa.
La Figura 2, ya descrita, representa un corte transversal de un módulo fotovoltaico, cuyo captador fotovoltaico “clásico” está encapsulado mediante una película de encapsulante superior y una película de encapsulante inferior.
Descripción detallada de la invención
Tratándose del copolímero de etileno-acrilato de alquilo, se trata de un componente bien conocido por el experto en la técnica. Las particularidades propias de este copolímero, en el marco de la presente invención, proceden esencialmente de las proporciones másicas (o en peso) de etileno y de acrilato de alquilo y del índice de fluidez MFI del copolímero, expresado en gramos por 10 minutos y medido a 190°C bajo una carga de 2,16 kg.
La tasa másica de etileno está comprendida entre 50% y 85%, preferentemente entre 60% y 84%, y la tasa másica de acrilato de alquilo está comprendida entre 15% y 50%, preferentemente entre 16% y 40%.
El índice de fluidez MFI (“Melt Flow Index") del copolímero está comprendido entre 1 g/10 min y 40 g/10 min, preferentemente entre 2 g/10 min y 10 g/10 min.
A modo de ejemplo no limitativo, la Solicitante explota comercialmente un componente denominado LOTRYL® que es un copolímero de etileno-acrilato de alquilo.
El experto en la técnica sabe perfectamente cómo realizar/fabricar dicho copolímero, según las diferentes cantidades de cada uno de los dos monómeros. A continuación, la invención se presenta con un copolímero de etileno-acrilato de alquilo de tipo específico pero ha sido demostrado por la titular que la composición de encapsulante según la invención respondía a los objetivos fijados cuando el copolímero varía en los intervalos de tasa de etileno y de acrilato de alquilo definidos anteriormente, eventualmente de forma ligeramente superior cuando dicho copolímero presenta tasas de etileno y de acetato de vinilo elegidos en los intervalos preferidos para estos dos monómeros.
Tratándose del silano, son compuestos químicos que permiten las interacciones de adhesión entre el encapsulante y el vidrio. A modo de ejemplos de silano, se pueden citar el metacrilato de 3-trimetoxisililpropilo, el viniltrimetoxisilano o cualquier otro silano portador de una función reactiva frente a un agente reticulante tipo peróxido. Preferentemente, el silano en la composición según la invención es el metacrilato de 3-trimetoxisililpropilo. No obstante, se obtendrían resultados equivalentes o sensiblemente equivalentes eligiendo otro silano de la familia de los vinilsilanos o silanos (met)acrílicos.
Tratándose del agente reticulante, este elemento que se descompone para iniciar y propagar reacciones químicas (con el silano para el injerto de este último en las cadenas de copolímeros) y de reticulación (del copolímero) es bien conocido por el experto en la técnica y no presenta ninguna dificultad para su fabricación/preparación.
Hay que destacar aquí que una familia particular de agente reticulante es la que mejor responde a los objetivos fijados en el marco de la presente solicitud de patente: se trata de los monoperoxicarbonatos, y entre ellos en particular el
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OO-terc-butil-O-(2-etilhexil)-monoperoxicarbonato que es vendido principalmente por la Solicitante con la marca Luperox® TBEC.
La composición que forma el encapsulante según la invención podrá comprender eventualmente un cierto número de aditivos destinados a conferir propiedades particulares adicionales.
Se podrán añadir plastificantes para facilitar la realización y mejorar la productividad del procedimiento de fabricación de la composición y de las estructuras. Se citarán como ejemplos los aceites minerales parafínicos aromáticos o naftalénicos que permiten también mejorar el poder de adherencia de la composición según la invención. También se pueden citar como plastificantes los ftalatos, azelatos, adipatos y el fosfato de ticresilo.
Los promotores de adhesión, aunque no son necesarios, pueden añadirse ventajosamente para mejorar el poder de adherencia de la composición cuando éste debe ser particularmente elevado. El promotor de adhesión es un ingrediente no polimérico; puede ser orgánico, cristalino, mineral y más preferentemente semimineral semiorgánico. Entre éstos, se pueden citar los titanatos.
En esta aplicación particular de la composición a los módulos fotovoltaicos, como la radiación UV puede provocar un ligero amarilleo de la composición utilizada como encapsulante de dichos módulos, se pueden añadir estabilizantes frente al UV y absorbentes de UV tales como el benzotriazol, la benzofenona y las otras aminas impedidas, para asegurar la transparencia del encapsulante en el tiempo de vida. Estos compuestos pueden ser por ejemplo a base de benzofenona o de benzotriazol. Se puede añadir en cantidades inferiores al 10% en masa de la masa total de la composición y preferentemente de 0,05 a 3%.
También se podrán añadir antioxidantes para limitar el amarilleo durante la fabricación del encapsulante, tales como los compuestos fosforados (fosfonitos y/o fosfitos) y los fenólicos impedidos. Se pueden añadir estos antioxidantes en cantidades inferiores al 10% en masa de la masa total de la composición y preferentemente de 0,05 a 3%.
También se pueden añadir agentes retardadores de la llama. Estos agentes pueden ser halogenados o no halogenados. Entre los agentes halogenados, se pueden citar los productos bromados. También se pueden utilizar como agentes no halogenados los aditivos a base de fósforo, tales como el fosfato de amonio, polifosfato, fosfinato o pirofosfato, el cianurato de melanina, el pentaeritritol, las zeolitas así como las mezclas de estos agentes. La composición puede comprender estos agentes en proporciones que van de 3 a 40% en relación a la masa total de la composición.
También se pueden añadir pigmentos como por ejemplo el dióxido de titanio, compuestos colorantes o blanqueantes en proporciones que van generalmente del 5% al 15% en relación a la masa total de la composición.
También se pueden añadir cargas, en particular minerales, para mejorar la resistencia termomecánica de la composición. De forma no limitativa, se darán como ejemplos la sílice, la alúmina o los carbonatos de calcio o los nanotubos de carbono o incluso las fibras de vidrio. Se podrán utilizar las arcillas modificadas o no modificadas que están mezcladas en el orden nanométrico; esto permite obtener una composición todavía más transparente.
Reticulación/preparación del encapsulante y producción de una película encapsulante según la invención (destinada a ser incorporada a un módulo fotovoltaico):
Clásicamente, es necesaria una reticulación para adaptar las propiedades termomecánicas del encapsulante a base de EVA, en particular cuando la temperatura se eleva mucho. En este caso, en el marco de la presente invención, la reticulación no es completa debido a una tasa de agente(s) reticulantes muy pequeña, pero permite el injerto del silano en las cadenas de copolímero y una reticulación parcial de este copolímero.
Los otros elementos de la composición, es decir el silano y eventualmente las cargas, se añaden al agente reticulante y al susodicho copolímero de forma clásica, bien conocidos por el experto en la técnica.
Con respecto a los aspectos mencionados anteriormente, el manual titulado “Handbook of polymer foams and technology", principalmente en las páginas 198 a 204, proporciona enseñanzas complementarias a las que se puede referir el experto en la técnica.
En relación a los aspectos de la invención relativos a la utilización de la composición termpoplástica en un módulo fotovoltaico, el experto en la técnica se puede referir por ejemplo al Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Wiley, 2003. En efecto, la composición de la invención se puede realizar como encapsulante o encapsulante-backsheet en un módulo fotovoltaico, cuya estructura se describe en relación a las figuras anexas.
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Materiales empleados para formar las formulaciones ensayadas:
Lotryl® 17BA07: copolímero de etileno-acrilato de butilo cuya tasa de acrilato es de 17% en peso del copolímero y el MFI de 7 g/10 min. (190°C, 2,13 kg). Se obtiene según un procedimiento en autoclave y su temperatura de fusión es de 89°C.
En las tablas de resultados presentadas a continuación, este Lotryl® se designa por las iniciales 17BA07.
Lotryl® 20MA08: copolímero de etileno-acrilato de metilo cuya tasa de acrilato es de 20% en peso del copolímero y el MFI de 8 g/10 min. (190°C, 2,13 kg). Se obtiene según un procedimiento en autoclave y su temperatura de fusión es de 75°C.
En las tablas de resultados presentadas a continuación, este Lotryl® se designa por las iniciales 20MA08.
Lotryl® 35BA40: copolímero de etileno-acrilato de butilo cuya tasa de acrilato es de 35% en peso del copolímero y el MFI de 40 g/10 min. (190°C, 2,13 kg). Se obtiene según un procedimiento en autoclave y su temperatura de fusión es de 66°C.
En las tablas de resultados presentadas a continuación, este Lotryl® se designa por las iniciales 35BA40.
Lotryl® 35BA320: copolímero de etileno-acrilato de butilo cuya tasa de acrilato es de 35% en peso del copolímero y el MFI de 320 g/10 min. (190°C, 2,13 kg). Se obtiene según un procedimiento en autoclave y su temperatura de fusión es de 65°C.
En las tablas de resultados presentadas a continuación, este Lotryl® se designa por las iniciales 35BA320.
Lotryl® 28MA07: copolímero de etileno-acrilato de metilo cuya tasa de acrilato es de 28% en peso del copolímero y el MFI de 7 g/10 min. (190°C, 2,13 kg). Se obtiene según un procedimiento en autoclave y su temperatura de fusión es de 68°C.
En las tablas de resultados presentadas a continuación, este Lotryl® se designa por las iniciales 28MA07.
Lotryl® 7BA01: copolímero de etileno-acrilato de butilo cuya tasa de acrilato es de 7% en peso del copolímero y el MFI de 1 g/10 min. (190°C, 2,13 kg). Se obtiene según un procedimiento en autoclave y su temperatura de fusión es de 105°C.
En las tablas de resultados presentadas a continuación, este Lotryl® se designa por las iniciales 7BA01.
Evatane® 3345PV: copolímero de etileno-acrilato de vinilo cuya tasa de acetato es de 33% en peso del copolímero y el MFI de 45 g/10 min. (190°C, 2,13 kg). En las tablas de resultados presentadas a continuación, este Evatane® se designa por las iniciales 3345PV.
Dynasylan MEMO: 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano vendido por la sociedad Evonik. En las tablas de resultados presentadas a continuación, este silano se designa por las iniciales MTS.
Luperox® TBEC: OO-terc-butil-O-(2-etilhexil)-monoperoxicarbonato, vendido por la sociedad solicitante Arkema, designado en adelante TBEC.
Luperox® 101: 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)-hexano, vendido por la sociedad solicitante Arkema, designado en adelante 101.
Obtención de las películas y formulaciones ensayadas:
Realización de las películas:
Las películas encapsulantes se obtienen por extrusión de granulados de polímeros impregnados.
Los silanos y, según corresponda, el peróxido se añaden por impregnación de los granulados de Lotryl o Evatane. Los granulados y el líquido se colocan en un frasco y el frasco se deposita en un mezclador de rodillos durante 3 horas a la velocidad de 60 rotaciones por minuto.
Después de impregnación, estos granulados, así como los granulados eventualmente adicionales, se colocan en la tolva de introducción de una extrusora de hilera plana de ancho 10 cm.
La extrusión se realiza a una temperatura adaptada a la composición, así para composiciones a base de Luperox TBEC, esta temperatura está limitada a 90°C, ya que por encima de esta temperatura el peróxido se descompone. Para composiciones a base de Luperox 101, esta temperatura puede alcanzar 100°C a 110°C.
Esta extrusión permite la obtención de una bobina de película cuya tirada a la salida de la extrusora se regula de forma que se obtenga una película de espesor comprendido entre 350 y 550 pm (micrómetro).
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Realización de los módulos de ensayo:
Para caracterizar las formulaciones, se obtienen módulos de ensayo por laminación en caliente.
La estructura de un módulo de ensayo es variable según las características que se van a realizar:
- medida de deslizamiento y de propiedades ópticas por transmisión: Vidrio (4 mm)/Película de
5 encapsulante/Vidrio (4 mm).
- medida de adhesión: Vidrio (4 mm)/Película de encapsulante/ Blacksheet Apolhya
El laminador utilizado es proporcionado por la sociedad Penergy. Las condiciones de laminación dependen de la composición de las películas laminadas.
Así en el caso de una formulación a base de TBEC, el ciclo respetado es el siguiente:
Duración (s) T°(C) Vup (mBar) Vdown (mBar)
Prestart
10 85 0 1.000
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10 85 0 0
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180 85 0 0
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10 85 900 0
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10 85 1.000 0
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600 150 1.000 0
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360 150 1.000 0
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- 50 0 1.000
10 Por otra parte, en el caso de una formulación a base de Luperox 101, la temperatura se ajusta en función de la temperatura de descomposición más elevada de este peróxido. El ciclo respetado es por lo tanto el siguiente:
Duración (s) T°(C) Vup (mBar) Vdown (mBar)
Prestart
10 110 0 1.000
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10 110 0 0
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180 110 0 0
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10 110 900 0
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600 170 1.000 0
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- 50 0 1.000
Ensayos realizados en las probetas (composiciones E1 a E4 y EC1 a EC5):
La presente invención se ilustra más en detalle en los ejemplos no limitativos siguientes.
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Las composiciones designadas E1, E2, E3 y E4 en la tabla siguiente son composiciones según la invención mientras que las composiciones EC1, EC2, EC3, EC4 y EC5 son composiciones según la técnica anterior y/o no conformes a la presente invención.
Constituyente 1 Tasa(% en peso de la composición) Constituyente 2 Tasa(% en peso de la composición) Constituyente 3 Tasa(% en peso de la composición)
E1
28MA07 99,5 MTS 0,3 TBEC 0,2
E2
17BA07 99,6 MTS 0,3 101 0,1
E3
20MA08 99,6 MTS 0,3 101 0,1
E4
35BA40 99,3 MTS 0,3 TBEC 0,4
EC1
EVA3345PV 98,2 MTS 0,3 TBEC 1,5
EC2
20MA08 99,7 MTS 0,3 - -
EC3
7BA01 99,6 MTS 0,3 101 0,1
EC4
35BA320 99,2 MTS 0,3 TBEC 0,5
EC5
35BA40 98,7 MTS 0,3 TBEC 1,0
Se observará que las probetas consideradas anteriormente presentan cantidades idénticas de silano, fijadas en 0,3% del peso de la composición. No obstante, ensayos complementarios han permitido identificar que la cantidad de silano en la composición podía estar comprendida entre 0,1% y 0,5% en peso de dicha composición.
Los ejemplos de composición según la invención presentan todos los mismos espesores pero se entiende que el experto en la técnica podrá hacerlas variar en función de la aplicación del módulo fotovoltaico y de las prestaciones de este último.
Medidas de propiedades ópticas por transmitancia:
Las propiedades ópticas por transmitancia se miden en estructuras vidrio/encapsulante/vidrio mediante un espectrocolorímetro de la marca Minolta. Las condiciones de medida son las siguientes:
• longitud de onda: 360 nm-740 nm (nanómetro)
• Iluminante: C
• Ángulo: 2°
• Apertura de medida: LAV 25 mm (milímetro)
• Fondo: placa blanca “Cera” + claraboyas
Dos datos numéricos se sacan de esta medida:
Haze: el Haze corresponde al nivel de turbidez de la estructura estudiada. Se calcula según la norma ASTM D-1003- 007)
Transparencia: el nivel de transparencia se calcula tomando el valor medio de la transmitancia entre 400 y 740 nm, corregida de las contribuciones respectivas de las capas de vidrio y de las interfaces vidrio/aire y vidrio/encapsulante, y luego normalizada a un espesor de 200 pm. La transparencia también se ha evaluado en el curso de un envejecimiento DHT (Damp Heat Test-85°C/85% Humedad relativa/2000 h).
Para satisfacer las exigencias de la invención, el ensayo de transparencia debe mostrar un resultado superior a 96% y el ensayo de Haze un resultado inferior a 20.
Ensayo de deslizamiento
El ensayo de deslizamiento se realiza sobre estructuras vidrio/encapsulante/vidrio (con placas de vidrio de longitud L = 70 mm). Después de laminación, los módulos de ensayo se colocan sobre una estructura metálica que forma un ángulo de 70°C con la horizontal. Cada módulo se fija por un reborde que cubre una parte del espesor de la primera capa de vidrio.
Esta estructura se coloca a 100°C en una estufa. Bajo el peso de la segunda capa de vidrio, se puede observar un deslizamiento. El valor del deslizamiento medido es por lo tanto la distancia recorrida por la segunda placa de vidrio
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después de 500 horas en estas condiciones. Esta distancia está comprendida entre 0 mm (no hay deslizamiento) y 70 mm (deslizamiento completo, separación de la estructura).
Para satisfacer las exigencias de la invención, la medida de deslizamiento debe mostrar un resultado inferior a 4 mm. Ensayo de adhesión sobre una capa de vidrio
El nivel de adhesión entre el encapsulante y el vidrio se mide sobre estructuras vidrio/encapsulante/backsheet a partir de un ensayo de separación a 90°C efectuado a 50 mm/min (milímetro por minuto) con un dinamómetro Zwick 1445. El backsheet utilizado para esta medida es una monocapa formada por Apolhya®, fabricado y vendido por la Solicitante. Las condiciones de medidas son las siguientes:
• Velocidad de desplazamiento de la traviesa: 50 mm/min
• Ancho de corte de la probeta: 10 mm
• Ángulo de separación: 90°C
El resultado de adhesión se expresa en N/mm.
Para satisfacer las exigencias de la invención, la medida de adhesión debe mostrar un resultado superior a 3,5 N/mm.
También se han realizado ensayos sobre el encapsulante para verificar que esta nueva estructura conserva excelentes propiedades, es decir propiedades idénticas, con relación a las propiedades de un encapsulante según el descrito en el documento WO 09138679, es decir principalmente respecto a sus propiedades mecánicas, termomecánicas, ignífugas y sus propiedades de aislamiento eléctrico. Estos ensayos han resultado positivos.
Las propiedades de amarilleo del encapsulante, formulado tal como se ha descrito en la presente invención, se han evaluado en el curso de un envejecimiento DHT (Damp Heat Test - 85°C/85% Humedad relativa/2.000 h). Los resultados obtenidos han resultado mejores que los obtenidos para una formulación según la técnica anterior.
Las composiciones según la invención cumplen por lo tanto los criterios para poder ser utilizados muy ventajosamente como aglutinante o encapsulante en los módulos solares.
Resultados de los ensayos en las probetas de las diferentes formulaciones:
Composiciones
Adhesión (N/mm) Propiedades ópticas de transmitancia Deslizamiento 70°/110°C (mm/70mm-500 h)
to
DHT 2.000 h
%T400pm (%)
Haze
%T400pm (%)
E1
6,7 99,5 1,5 98 2,5
E2
3,8 94 15 93,8 1,5
E3
6,2 98 3 97,6 2
E4
4,6 99,7 0,9 99,2 3,5
* O LU
6,2* 99,6* 1* 93,5 0*
EC2
0,9 97,6 3,5 97 70
EC3
3,5 91 25 89,8 1
EC4
4,2 99,6 0,9 99,3 12
EC5
Ninguna medida realizada, presencia de una cantidad muy grande de burbujas en la capa de encapsulante
*Los resultados obtenidos con la probeta EC1 (formulación según la técnica anterior) son buenos, pero se ha detectado la formación de ácido acético durante el envejecimiento DHT y provoca un amarilleo grande de este encapsulante.
Este fenómeno no se observa en ninguna muestra realizada según la presente invención.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Encapsulante (22) de módulo fotovoltaico (20), destinado a recubrir una pila fotovoltaica (10), que comprende:
    - un copolímero de etileno-acrilato de alquilo, estando comprendido el índice de fluidez MFI de dicho copolímero entre 1 g/10 min y 40 g/10 min;
    - un silano, que representa entre 0,1% y 0,5% del peso de dicha composición;
    caracterizado por que comprende además un agente reticulante que representa entre 0,1% y 0,5% del peso de la composición y por que dicho copolímero representa al menos 99% del peso de dicha composición.
  2. 2. Encapsulante (22) según la reivindicación 1, caracterizado por que el agente reticulante pertenece a la familia de los monoperoxicarbonatos, preferentemente consiste en el OO-terc-butil-O-(2-etilhexil)-monoperoxicarbonato.
  3. 3. Encapsulante (22) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que, para dicho copolímero, la tasa másica de etileno está comprendida entre 50% y 85%, preferentemente entre 60% y 84%, y la tasa másica de acrilato de alquilo está comprendida entre 15% y 50%, preferentemente entre 16% y 40%.
  4. 4. Encapsulante (22) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el silano consiste en un vinilsilano o silanos (met)acrílicos.
  5. 5. Encapsulante (22) según la reivindicación 4, caracterizado por que el silano consiste en el metacrilato de 3- trimetoxisililpropilo.
  6. 6. Encapsulante (22) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente reticulante representa menos de 0,3% del peso de la composición.
  7. 7. Encapsulante (22) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho copolímero presenta un índice de fluidez MFI comprendido entre 2 g/10 min y 10 g/10 min.
  8. 8. Encapsulante (22) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición consiste únicamente en los susodichos copolímeros, agente reticulante y silano.
  9. 9. Encapsulante (22) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la composición comprende además aditivos destinados a conferir propiedades particulares adicionales, en particular plastificantes, promotores de adhesión, estabilizantes y absorbentes de UV, antioxidantes, agentes retardadores de llama y/o cargas.
  10. 10. Utilización del encapsulante (22) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en un módulo fotovoltaico (20).
  11. 11. Módulo fotovoltaico (20) que comprende una estructura formada por una asociación de al menos un encapsulante (22) y un frontsheet (24) o un backsheet (26), caracterizado por que el encapsulante (22) es según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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