ES2713965T3 - Películas encapsulantes de conversión descendente multicapa y dispositivos electrónicos que las incluyen - Google Patents

Películas encapsulantes de conversión descendente multicapa y dispositivos electrónicos que las incluyen Download PDF

Info

Publication number
ES2713965T3
ES2713965T3 ES13896824T ES13896824T ES2713965T3 ES 2713965 T3 ES2713965 T3 ES 2713965T3 ES 13896824 T ES13896824 T ES 13896824T ES 13896824 T ES13896824 T ES 13896824T ES 2713965 T3 ES2713965 T3 ES 2713965T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
film
electronic device
layer
encapsulating
rare earth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13896824T
Other languages
English (en)
Inventor
John A Naumovitz
Hongyu Chen
Yan Huang
Ada Yu Zhang
Zhi Xu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Global Technologies LLC
Rohm and Haas Co
Original Assignee
Dow Global Technologies LLC
Rohm and Haas Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Global Technologies LLC, Rohm and Haas Co filed Critical Dow Global Technologies LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2713965T3 publication Critical patent/ES2713965T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/306—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl acetate or vinyl alcohol (co)polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/308—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising acrylic (co)polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/206—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/422—Luminescent, fluorescent, phosphorescent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/72—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242—Non-permeable
    • B32B2307/7246—Water vapor barrier
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/12—Photovoltaic modules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18—Metal complexes
    • C09K2211/182—Metal complexes of the rare earth metals, i.e. Sc, Y or lanthanide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Una película encapsulante que comprende: (a) una primera capa que comprende una resina encapsulante; y (b) una segunda capa que comprende una resina encapsulante y al menos un complejo organometálico de tierras raras, en donde la resina encapsulante de la primera capa y la resina encapsulante de la segunda capa son diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en EVA y copolímero de etileno/alfa-olefina.

Description

DESCRIPCION
PeKculas encapsulantes de conversion descendente multicapa y dispositivos electronicos que las incluyen
Campo de la invencion
En un aspecto, la invencion se refiere a pelfculas encapsulantes multicapa, mientras que, en otro aspecto, la invencion se refiere a aumentar la eficiencia de las celulas solares utilizando una pelfcula encapsulante de conversion descendente.
Antecedentes de la invencion
Las pelfculas encapsulantes utilizadas en modulos fotovoltaicos (FV) tienen varios requisitos, que incluyen una buena adhesion a varios componentes, la capacidad de proteger el modulo fotovoltaico y las celulas solares y evitar la penetracion de humedad en las celulas, y un buen aislamiento electrico. Ademas, las pelfculas encapsulantes deben permitir el paso maximo de luz a las celulas solares para maximizar la generacion de energfa.
El documento EP 2 080 785 A1 describe modulos de celulas solares que comprenden una composicion de resina fluorescente que comprende un copolfmero de etileno-acetato de vinilo que contiene 0,01 al 10% en masa de un complejo organometalico de tierras raras que emite fluorescencia en un intervalo de longitud de onda de 550 a 900 nm.
Todos los materiales celulares tienen algunas limitaciones cuando se trata de las longitudes de onda que los materiales pueden convertir efectivamente en electricidad. Por ejemplo, algunas partes de la region UV y la region IR no se pueden convertir efectivamente en energfa electrica. Esto es energfa desperdiciada.
Para capturar esta energfa desperdiciada, se desean materiales que se conviertan hacia arriba o hacia abajo en longitudes de onda que de otra manera senan inutilizables en longitudes de onda utilizables. Por ejemplo, los materiales de conversion descendente toman fotones de longitud de onda UV y los convierten en longitudes de onda mas largas que pueden ser utilizadas por las celulas solares. De manera similar, los materiales de conversion ascendente toman fotones de la region IR y los convierten en longitudes de onda mas cortas que pueden ser utilizadas por las celulas solares. Estos materiales de conversion, sin embargo, tienen limitaciones de eficiencia y costo. Dichos materiales de conversion ascendente y conversion descendente tienen tipicamente una transmision optica inferior en el espectro util o requieren una cantidad tan grande de aditivos que no es rentable implementar las pelfculas.
Existe la necesidad de pelfculas encapsulantes de bajo costo que conviertan a la baja las longitudes de onda UV no utilizadas en fotones de menor energfa que podnan ser absorbidos por una celula fotovoltaica para aumentar la eficiencia de la celula y reducir la temperatura del modulo.
Compendio de la invencion
La presente invencion se refiere a una pelfcula encapsulante multicapa que comprende al menos dos capas. Una primera capa comprende una resina encapsulante, y una segunda capa comprende una resina encapsulante y al menos un convertidor descendente que es un complejo organometalico de tierras raras. La resina encapsulante de la primera capa y la resina encapsulante de la segunda capa son diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en EVA y copolfmero de etileno/alfa-olefina. El convertidor descendente puede estar presente en una cantidad de al menos el 0,0001% en peso en base al peso total de la pelfcula encapsulante.
En una realizacion, la presente invencion es una pelfcula encapsulante multicapa que tiene al menos tres capas con una capa que comprende una resina encapsulante y al menos un convertidor descendente (es decir, complejo organometalico de tierras raras) y al menos una capa que comprende una resina encapsulante y ningun convertidor descendente. Capas adicionales de una pelfcula encapsulante multicapa pueden o no incluir un convertidor descendente. La cantidad total de convertidor descendente en una pelfcula encapsulante multicapa puede ser de al menos el 0,0001% en peso en base al peso total de la pelfcula encapsulante.
En otra realizacion, la presente invencion es un dispositivo electronico, tal como un modulo fotovoltaico, que incluye una pelfcula encapsulante multicapa que tiene al menos una celula fotovoltaica. Una primera capa de la pelfcula multicapa incluye una resina encapsulante, y una segunda capa incluye una resina encapsulante y al menos un convertidor descendente, como un complejo organometalico de tierras raras. El convertidor descendente puede estar presente en una cantidad de al menos el 0,0001% en peso en base al peso total de la pelfcula encapsulante.
Descripcion detallada de la realizacion preferida
Definiciones
Los intervalos numericos en esta descripcion son aproximados y, por lo tanto, pueden incluir valores fuera del intervalo a menos que se indique lo contrario. Los intervalos numericos incluyen todos los valores desde e incluyendo los valores inferior y superior, en incrementos de una unidad, siempre que haya una separacion de al menos dos unidades entre cualquier valor inferior y cualquier valor superior. Como ejemplo, si una propiedad de composicion, ffsica u otra, como, por ejemplo, el peso molecular, la viscosidad, el mdice de fusion, etc., es de 100 a 1.000, se pretende que todos los valores individuals, como 100, 101, 102, etc., y los subintervalos como 100 a 144, 155 a 170, 197 a 200, etc., se enumeren expresamente. Para intervalos que contienen valores que son menores que uno o que contienen numeros fraccionarios mayores que uno (por ejemplo, 1,1, 1,5, etc.), se considera que una unidad es 0,0001, 0,001, 0,01 60,1, segun corresponda. Para intervalos que contienen numeros de un solo dfgito de menos de diez (por ejemplo, de 1 a 5), una unidad se considera normalmente 0,1. Estos son s6lo ejemplos de lo que se pretende espedficamente, y todas las combinaciones posibles de valores numericos entre el valor mas bajo y el valor mas alto enumerado deben considerarse expresamente expresadas en esta descripci6n. A menos que se indique lo contrario, implfcito en el contexto, o habitual en la tecnica, todas las partes y porcentajes son en peso.
"Que comprende", "que incluye", "que tiene" y expresiones similares no pretenden excluir la presencia de ningun componente, etapa o procedimiento adicional, ya sea que el mismo se describa espedficamente o no. Con el fin de evitar cualquier duda, todos los procesos reivindicados mediante el uso de la expresi6n "que comprende" pueden incluir una o mas etapas adicionales, piezas de equipos o componentes y/o materiales, a menos que se indique lo contrario. Por el contrario, la expresi6n "que consiste esencialmente en” excluye del alcance de cualquier menci6n posterior a cualquier otro componente, etapa o procedimiento, excepto aquellos que no son esenciales para la operatividad. La expresi6n "que consiste en" excluye cualquier componente, etapa o procedimiento que no este espedficamente delineado o enumerado. El termino "o", a menos que se indique lo contrario, se refiere a los miembros enumerados en forma individual, asf como en cualquier combinaci6n.
El "contacto directo" es una configuraci6n mediante la cual una primera capa, pelfcula o componente contacta inmediatamente con una segunda capa, pelfcula o componente sin capas intermedias y/o sin ningun material intermedio ubicado entre las capas, pelfculas o componentes.
Como se usa en este documento, el termino "encapsulante" se refiere a las pelfculas utilizadas como capas de encapsulaci6n en m6dulos fotovoltaicos.
Como se usa en este documento, la expresi6n "dispositivo electr6nico" se refiere a cualquier dispositivo que tenga un componente electr6nico encerrado entre al menos dos capas de pelfcula. Los dispositivos electr6nicos incluyen, por ejemplo, paneles de cristal lfquido, celulas solares, celulas fotovoltaicas, m6dulos fotovoltaicos, dispositivos electroluminiscentes y unidades de pantalla de plasma.
"Interpolfmero" significa un polfmero preparado por la polimerizaci6n de al menos dos tipos diferentes de mon6meros. Este termino generico incluye copolfmeros, generalmente empleados para referirse a polfmeros preparados a partir de dos tipos diferentes de mon6meros, y polfmeros preparados a partir de mas de dos tipos diferentes de mon6meros, por ejemplo, terpolfmeros, tetrapolfmeros, etc.
Como se usa en el presente documento, el termino "multicapa" se refiere a una estructura que tiene al menos dos capas. Por ejemplo, el termino "multicapa", cuando se usa en referencia a una estructura de pelfcula, incluye pelfculas que tienen al menos dos, al menos tres y al menos cuatro capas.
"Poliolefina", "PO" y terminos similares significan un polfmero derivado de olefinas simples. Muchas poliolefinas son termoplasticas y, para los fines de esta invenci6n, pueden incluir una fase de caucho. Las poliolefinas representativas incluyen polietileno, polipropileno, polibuteno, poliisopreno y sus diversos interpolfmeros.
Pelfculas encapsulantes de conversi6n descendente multicapa
En un aspecto, se proporciona una pelfcula encapsulante de conversi6n descendente multicapa que tiene al menos dos capas y convertidores descendentes al menos una capa. En una realizaci6n, la pelfcula encapsulante de conversi6n descendente multicapa es una pelfcula de dos capas. Dicha pelfcula de encapsulante de conversi6n descendente de dos capas incluye solo dos capas, cada una de las cuales comprende al menos una resina encapsulante y, opcionalmente, aditivos, como, por ejemplo, compatibilizadores, estabilizadores de UV y funcionalizaci6n para la adhesi6n de vidrio. Al menos una capa de la pelfcula encapsulante de conversi6n descendente de dos capas incluye al menos un convertidor descendente. Preferiblemente, solo una capa de una pelfcula de encapsulante de conversi6n descendente de dos capas contendra al menos un convertidor descendente. Se puede usar mas de una resina encapsulante en una sola capa de una pelfcula encapsulante de conversi6n descendente de dos capas.
En otro aspecto, se proporciona una pelfcula encapsulante de conversi6n descendente multicapa que tiene al menos tres capas y convertidores descendentes en al menos una capa. Cada capa en una pelfcula de encapsulaci6n de conversi6n descendente multicapa de este tipo que tiene al menos tres capas comprende al menos una resina encapsulante y, opcionalmente, aditivos, tales como, por ejemplo, compatibilizadores y estabilizadores UV. Se proporciona al menos un convertidor descendente en al menos una de las capas. Preferiblemente, al menos una capa de una pelfcula de encapsulante de conversi6n descendente multicapa que tiene al menos tres capas no incluye un convertidor descendente. Mas preferiblemente, al menos dos capas de una pelfcula de encapsulante de conversi6n descendente multicapa que tiene al menos tres capas no incluye un convertidor descendente. Se puede usar mas de una resina encapsulante en una sola capa de una pelfcula encapsulante de conversi6n descendente multicapa que tiene al menos tres capas.
En algunas realizaciones, las capas ademas de las capas de resina encapsulante pueden incluirse en las pelfculas encapsulantes multicapa de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento.
En cualquiera de las realizaciones de una pelfcula encapsulante de conversion descendente multicapa descrita en el presente documento, la pelfcula puede contener al menos el 90 por ciento en peso (% en peso) de resina encapsulante, preferiblemente al menos el 95% en peso y mas preferiblemente al menos el 98% en peso de resina encapsulante, en base al peso total de la pelfcula encapsulante de conversion descendente. A lo sumo, la cantidad total de resina encapsulante en cualquier realizacion de una pelfcula encapsulante de conversion descendente descrita en el presente documento puede ser del 99,999% en peso, en base al peso total de la pelfcula encapsulante de conversion descendente. Esto incluye cantidades del 9o% en peso al 99,999% en peso, del 95-99,999% en peso y del 98-99,999% en peso de resina encapsulante.
Las pelfculas encapsulantes de conversion descendente multicapa segun cualquier realizacion descrita en el presente documento pueden contener al menos el 0,0001% en peso, preferiblemente al menos el 0,001% en peso y mas preferiblemente al menos el 0,01% en peso de al menos un convertidor descendente, en base al peso total de pelfcula encapsulante de conversion descendente. A lo sumo, el convertidor descendente puede estar presente en una cantidad del 10% en peso, preferiblemente del 5% en peso y mas preferiblemente del 2% en peso, en base al peso total de la pelfcula de encapsulante de conversion descendente. Esto incluye intervalos del 0,0001-10% en peso, 0,001-5% en peso y 0,01-2% en peso. En realizaciones que usan mas de un convertidor descendente, la cantidad total de convertidor descendente puede ser de al menos el 0,0001% en peso, preferiblemente de al menos el 0,001% en peso y mas preferiblemente de al menos el 0,01% en peso, en base al peso total de pelfcula encapsulante de conversion descendente. Como maximo, la cantidad total de todos los convertidores descendentes presentes en una pelfcula multicapa como se describe en el presente documento puede estar presente en una cantidad del 10% en peso, preferiblemente del 5% en peso y mas preferiblemente del 2% en peso, en base al peso total de pelfcula encapsulante de conversion descendente. Esto incluye intervalos del 0,0001-10% en peso, del 0,001-5% en peso y del 0,01-2% en peso.
Cuando se usan otros aditivos en una pelfcula encapsulante de conversion descendente multicapa, los aditivos se pueden usar en las cantidades conocidas y estandar recomendadas en la tecnica. Normalmente, la cantidad total de aditivo usado no es mayor que el 10% en peso, preferiblemente no mayor que el 5% en peso, y mas preferiblemente no mayor que el 2% en peso.
Las pelfculas de conversion descendente multicapa se pueden hacer por coextrusion, laminacion de capas individuales o recubrimiento por extrusion de un material sobre una pelfcula base. En una realizacion, las pelfculas de conversion descendente multicapa se fabrican por coextrusion o laminacion.
Resina encapsulante
Los copolfmeros de poliolefina utiles en una pelfcula de encapsulante de conversion descendente multicapa de acuerdo con cualquier realizacion descrita en el presente documento incluyen, pero sin limitacion, interpolfmeros o copolfmeros de poliolefina y, mas preferiblemente, interpolfmeros de etileno-alfa-olefina. Las alfa-olefinas preferidas para uso en la presente invencion se designan por la formula CH2=CHR*, donde R* es un grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 12 atomos de carbono. Los ejemplos de a-olefinas adecuadas incluyen, pero sin limitacion, propileno, isobutileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno y 1-octeno. Una a-olefina particularmente preferida es propileno.
Convertidores descendentes
En cualquiera de las realizaciones descritas en la presente, al menos un convertidor descendente se proporciona en al menos una capa de las pelfculas encapsulantes de conversion descendente multicapa. Los convertidores descendentes son complejos organometalicos de tierras raras que pueden convertir la luz de longitud de onda corta en luz de longitud de onda mas larga. Preferiblemente, los convertidores descendentes utiles en la presente invencion tienen una fuerte absorcion en el intervalo de UV de aproximadamente 200-550 nm, preferiblemente 225-500 nm, y producen emisiones de aproximadamente 400-1200 nm, preferiblemente de 500-900 nm, y con maxima preferencia, de 600-800 nm.
Los convertidores descendentes adecuados para uso en la presente invencion incluyen complejos organometalicos de tierras raras que absorben la luz UV y emiten luz roja con alta eficiencia. Como se usa en la presente, un dispositivo electronico que incluye una capa con un convertidor descendente como se describe en la presente tiene una alta eficiencia cuando el dispositivo electronico muestra un aumento en la eficiencia del modulo absoluto superior al 0,05% en comparacion con un dispositivo electronico comparable identico al dispositivo electronico, excepto en que el dispositivo electronico comparable no incluye un convertidor descendente o un complejo organometalico de tierras raras. Por ejemplo, la alta eficiencia se puede caracterizar por un aumento en la eficiencia absoluta del modulo superior al 0,05%, o un aumento en la eficiencia absoluta del modulo de al menos el 0,07%, al menos el 0,08% o al menos el 0,09%, en comparacion con un dispositivo electronico comparable identico al dispositivo electronico, excepto en que el dispositivo electronico comparable no incluye un convertidor descendente. En algunas realizaciones, la alta eficiencia puede caracterizarse por un aumento en la eficiencia absoluta del modulo de al menos el 0,1% en comparacion con un dispositivo electronico comparable como se describio anteriormente. Como se usa en la presente, la eficiencia absoluta del modulo se determina colocando las pelfculas en la celula solar y registrando la curva caractenstica de voltaje-corriente (IV) utilizando un simulador solar de clase AAA (irradiacion espectral de referencia AM 1.5). El porcentaje de eficiencia (% Eff) se calcula como la potencia maxima generada por la celula solar (W) dividida por la irradiacion solar total (1000 W/m2 por el area de la celula solar (m2)).
Estos convertidores descendentes o complejos organometalicos de tierras raras se pueden dopar en resinas encapsulantes y formar una pelfcula encapsulante multicapa sin absorcion de luz visible. Mas de un tipo de convertidor descendente puede estar presente en una capa dada de una pelfcula encapsulante de conversion descendente multicapa y, en algunas realizaciones, se pueden proporcionar diferentes convertidores descendentes en capas diferentes de una pelfcula encapsulante de conversion descendente, especialmente cuando la pelfcula encapsulante de conversion descendente es una pelfcula multicapa que contiene al menos tres capas.
Los iones de tierras raras utiles en un convertidor descendente incluyen, entre otros, europio (Eu), terbio (Tb), lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm ), samario (Sm), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), thulium™ e iterbio (Yb). Estos iones de tierras raras se pueden complejar con varios ligandos para producir complejos organicos de tierras raras adecuados para su uso como convertidores descendentes en las presentes pelfculas encapsulantes de conversion descendente de dos capas y de varias capas. Los ligandos adecuados incluyen, pero sin limitacion, materiales a base de p-dicetona, tales como dibenzoilmetano; tenoiltrifluoacetona; acitilacetona; 1,3-difenil-1,3-propanodiona; acetilacetona; benzoilacetona; di-benzoilacetona; diisobutirilmetano; 3-metilpentano-2,4-diona; 2,2-dimetilpentano-3,5-diona; 2-metil-1,3-butanodiona; 1,3-butanodiona; 3-fenil-2,4-pentanodiona; 1,1,1-trifluoro-2,4-pentanodiona; 1,1,1-trifluoro-5,5-dimetil-2,4-hexanodiona; 2,2,6,6-tetrametil-3,5-heptanodiona; 3-metil-2,4-pentanodiona; 1,3-difenil-2-metil-1,3-propanodiona; y 1-etoxi-1,3-butanodiona.
Los acidos hidroxflicos tambien se pueden emplear como ligandos. Otros ligandos incluyen trioctilamina, oxido de trioctilfosfina (TOPO), bipiridilo, cloruro de tricaprililmetilamonio, triisooctilamina, 1,10-fenantrolina y compuestos aromaticos (como acido salidclico y acido benzoico).
Un ejemplo de complejo de Eu es Eu(TTA)3bipy, en el que TTA es tenoiltrifluoacetona y bipy es bipiridilo. Este complejo tiene una fuerte absorcion en el intervalo UV de 250 nm a 450 nm y produce una fuerte emision roja de 612 nm. Otro ejemplo de complejo Eu es Eu(TTA)3phen, en el que phen es 1,10-fenantrolina. Eu(TTA)3phen tiene una fuerte absorcion en el intervalo UV de 250 nm a 400 nm y produce una fuerte emision roja de 614 nm.
Un ejemplo de complejo Tb es Tb(ssal)3, en donde ssal es acido sulfosalidlico. Tb(ssal)3 tiene una fuerte absorcion en el intervalo UV de 250 nm a 360 nm y produce una fuerte emision verde de 550 nm. Un complejo de Sm de ejemplo es Sm(TTA)3, en el que TTA y phen son como se describio anteriormente. Sm(TTA)3phen tiene una fuerte absorcion en el intervalo UV de 250 nm a 400 nm y produce una emision roja de 647 nm y 697 nm.
Los convertidores descendentes se pueden agregar a una resina encapsulante usando un enfoque de fusion en masa fundida y dispersando los complejos en una poliolefina. Por ejemplo, los convertidores descendentes se proporcionan normalmente en forma solida (es decir, como un polvo fino). Varias cantidades de los complejos de tierras raras se incorporan en la resina encapsulante mediante mezcla en estado fundido usando un Haake (marca Polylab) a 60-80 rpm a 200 °C durante 10 minutos. Sin embargo, en otras realizaciones ejemplares, los complejos de tierras raras se pueden agregar a las resinas encapsulantes usando cualquier proceso o tecnica conocida en el arte.
Otros componentes
Otros aditivos, incluidos convertidores descendentes adicionales, estabilizadores UV y compatibilizadores, pueden usarse en cualquier capa o combinacion de capas de las pelfculas encapsulantes de conversion descendente multicapa como se describe aqrn. Estos aditivos pueden incorporarse con una resina encapsulante utilizando procesos y tecnicas estandar conocidos en el arte.
Los estabilizadores UV, los compatibilizadores y otros aditivos similares son conocidos en la tecnica. Los materiales adicionales de conversion descendente pueden incluir, por ejemplo, y sin limitacion:
(a) nanopartfculas inorganicas seleccionadas de
(i) compuestos de nanopartfculas que contienen cationes lantanidos fotoluminiscentes tales como La, Ce, Pr, Eu, Nd, Pm, Sm, Tb, Dy, Ho, Er, Tm e Yb;
(ii) puntos cuanticos seleccionados del grupo de compuestos de nanocristales semiconductores que pueden producir mas de un exciton a partir de un foton de alta energfa de la luz solar, incluidos compuestos que comprenden una o mas de las nanopartfculas (i) o compuestos de nanocristales semiconductores (ii) mencionados anteriormente que tienen una estructura de nucleo-coraza, donde las nanopartfculas o los nanocristales tienen un intervalo de tamano de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 200 nm; y
(iii) puntos cuanticos dopados con metales de tierras raras, especialmente Yb, como los puntos cuanticos de ZnO dopados con Yb, QC de fosforos basados en fluoruro y oxido activados por iones individuales Pr3+, y fosforos de QC activados por iones duales/ternarios de tierras raras tales como Gd3+-Eu3+, Gd3+-Tb3+ y fosforos activados por iones duales de Pr3+-Mn2+; y
(b) aditivos de conversion descendente luminiscentes organicos seleccionados de rodamina, cumarina, rubreno, tris (8-oxoquinolina)aluminio (III) (Alq3), N,N,N',N'-tetrafenilbenzidina (TDP), Gaq2Cl, tinte de perileno, naftaleno, acido carbonico, violantrona, iso-violantrona y derivados de estos aditivos.
Dispositivos electronicos
En un dispositivo electronico u otra estructura laminada pueden incluirse pelfculas encapsulantes de conversion descendente multicapa, como las descritas en cualquier realizacion anterior. En un aspecto preferido de la invencion, las pelfculas encapsulantes de conversion descendente multicapa se usan en una celula o modulo fotovoltaico.
En general, los modulos fotovoltaicos comprenden, en secuencia, a partir de la "pelfcula superior" con la que la luz entra en contacto inicialmente: (i) una hoja superior o transmisora de luz que cubre la pelfcula, que usualmente incluye vidrio, (ii) una pelfcula de encapsulacion frontal, (iii) celulas fotovoltaicas, (iv) una pelfcula de encapsulacion posterior y (v) una pelfcula de lamina posterior, que usualmente comprende vidrio u otro sustrato de capa posterior de estructura de pelfcula polimerica. El numero de celulas fotovoltaicas en un dispositivo electronico determinado variara segun la naturaleza y el uso del dispositivo.
Las pelfculas de (i)-(v) de un modulo fotovoltaico descrito anteriormente se unen mediante laminacion. A traves de la laminacion, la lamina superior se pone en contacto directo con la pelfcula de encapsulacion frontal, y la lamina posterior se pone en contacto directo con la pelfcula de encapsulacion posterior. Las celulas fotovoltaicas estan aseguradas entre las pelfculas de encapsulacion frontal y posterior, y en contacto directo con ellas.
Las pelfculas multicapa de la presente invencion se usan preferiblemente en un modulo fotovoltaico u otro dispositivo electronico como una pelfcula de encapsulacion frontal. Los convertidores descendentes presentes en las pelfculas multicapa de conversion descendente convierten las longitudes de onda de la luz de otra manera inutilizable o menos utilizable por las celulas fotovoltaicas (es decir, 200-550 nm) en longitudes de onda utilizables (400-1000 nm). Si bien las pelfcuias de la presente invencion tambien pueden usarse como pelfculas de encapsulacion posterior, su uso como tal tendra poco o ningun efecto en el modulo fotovoltaico.
Las pelfculas de encapsulacion posterior y las pelfculas de lamina posterior pueden ser cualquier pelfcula de encapsulacion posterior y la pelfcula de lamina posterior conocidas en la tecnica. Los encapsulantes posteriores se basan en poliolefinas o se basan en EVA, y las pelfculas de lamina posterior pueden incluir, entre otras, laminas de refuerzo de poliamida/poliamida/poliamida (AAA), laminas de refuerzo de poli(fluoruro de vinilo)/tereftalato de polietileno (PET)/poliamida (TPA), laminas de refuerzo de fluoropolfmero/tereftalato de polietileno/poliamida (FPA), laminas de refuerzo de poliamida/PET/ poliamida (APA), laminas de refuerzo de Tedlar (o poli(fluoruro de vinilo))/(PET)/Tedlar (o poli(fluoruro de vinilo)) (TPT), laminas de refuerzo de Kynar (o poli (fluoruro de vinilideno))/PET/Kynar (o poli(fluoruro de vinilideno)) (KPK), laminas de refuerzo de fluoropolfmero/PET/fluoropolfmero (FPF).
Las pelfculas de conversion descendente multicapa descritas en la presente, incluidas las pelfculas multicapa que tienen al menos dos capas y las pelfculas multicapa que tienen al menos tres capas, tienen un beneficio potencial para una amplia gama de tecnologfas de celulas fotovoltaicas y no se pretende que esten limitadas por el material celular. En general, las celulas utiles con las pelfculas de la presente invencion tienen un intervalo util total de aproximadamente 400-1100 nm. Por ejemplo, los materiales celulares incluyen, pero sin limitacion, silicio multicristalino, silicio monocristalino, silicio amorfo, telururo de cadmio (CdTe), cobre, indio, galio, selenio (CIGS), cobre, indio, selenio (CIS) y arseniuro de galio (GaAs), asf como otros materiales conocidos en la tecnica que pueden operar en el intervalo de 400-1100 nm.
Ejemplos
Preparacion del complejo convertidor de tierras raras Eu(TTA)3phen
Materiales:
TTA: 4,4,4-trifluoro-1-(2-tienil)-1,3-butadiona disponible en TCI Company
Phen: 1,10-fenantrolina disponible de Sinopharm Chemical Reagent Company
EVA: etileno-acetato de vinilo (densidad 0,957 g/cc, mdice de fusion 43 g/10 min, punto de fusion 63 °C) disponible de DuPont como Elvax 150W
Se disuelven 0,446 g (1 mmol) de Eu(NO3)3-6H2O en 10 ml de etanol y la solucion se anade lentamente a la solucion mixta de TTA (0,666 g, 3 mmol) y phen (0,198 mg, 1 mmol) en 20 ml de etanol bajo agitacion a 70 °C. El valor del pH se ajusta a 6,5-7. La solucion se deja reaccionar durante 2 horas. El precipitado cristalino se recoge y se seca a 80 °C.
Preparacion de pelfculas encapsulantes de conversion descendente multicapa
La resina base utilizada en los siguientes ejemplos es el copoKmero termoplastico de etileno/1-octeno ENGAGE 8200 que tiene una densidad de 0,870 g/cc medida por la norma ASTM D792, un mdice de fusion (MI) de 5 g/10 min medido por la norma ASTM D-1238 (190 °C/2,16 kg), un punto de fusion de 59 °C medido por calorimetna de barrido diferencial (DSC), un modulo secante del 2% de 1570 psi (10,8 MPa) medido por la norma ASTM D-790 y una temperatura de transicion vftrea (Tg) de -53 °C medida por DSC.
Varias cantidades del complejo Eu(TTA)3phen del complejo de tierras raras preparado anteriormente se incorporan en el polfmero. La mezcla de complejo polimerico se prepara mezclando con un Haake (marca Polylab) a 60-80 rpm a 200 °C durante 10 minutos, seguido de un proceso de enfriamiento rapido. Las muestras compuestas se colocan en un molde y se comprimen a 110 °C en una pelfcula con un espesor de 0,25 mm. Una pelfcula encapsulante multicapa que tiene dos capas se fabrica presionando las dos capas, las cuales tienen un espesor de 0,25 mm, en una pelfcula con un espesor total de 0,5 mm.
La tabla 1 a continuacion muestra la composicion de los diversos ejemplos y los ejemplos comparativos. Las pelfculas encapsulantes con y sin convertidores descendentes se prueban para determinar su mejora de eficiencia relativa (An (%)). La eficiencia se determina colocando las pelfculas en la celula solar y registrando la curva caractenstica de voltaje-corriente (IV) utilizando un simulador solar de clase AAA (irradiacion espectral de referencia AM 1,5). El porcentaje de eficiencia (% Eff) se calcula como la potencia maxima generada por la celula solar (W) dividida por la irradiancia solar total (1000 W/m2 por el area de la celula solar (m2)). La eficiencia se determina para dos celulas solares diferentes, CIGS y CdTe. La eficiencia de CIGS y CdTe con pelfcula ENGAGE 8200 en blanco (0,5 mm de grosor) es del 11,26% y del 10,45%, respectivamente.
Tabla 1: Composicion de la pelfcula y mejora de la eficiencia.
Figure imgf000007_0001
* denota ejemplo comparativo (no hay convertidores descendentes presentes en ninguna capa. Las muestras 5 y 6 no son representativas de la invencion.
Para una comparacion adicional, se analiza una pelfcula de una sola capa de encapsulante del mismo espesor (0,5 mm) y con la misma cantidad total de Eu(TTA)3phen. La mejora de la eficiencia relativa se muestra en la Tabla 2, a continuacion.
Tabla 2: Comparacion de los Ejemplos 11 y 12 con una pelfcula de una sola capa con la misma carga total compleja
Figure imgf000008_0001
* denota ejemplo comparativo (monocapa)
Como se muestra, las pelfculas multicapa con convertidores descendentes concentradas en una sola capa y al menos una capa que no tiene convertidores descendentes tienen una mayor eficacia que las pelfculas encapsulantes de una sola capa con la misma cantidad total de convertidores descendentes. Al utilizar pelfculas encapsulantes multicapa con convertidores descendentes en una sola capa, o pelfculas encapsulantes multicapa con convertidores descendentes en al menos una capa y al menos una capa sin convertidores descendentes, se mejora la eficacia de los modulos de celulas fotovoltaicas y el costo total de los materiales convertidores descendentes se puede reducir.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una pelfcula encapsulante que comprende:
(a) una primera capa que comprende una resina encapsulante; y
(b) una segunda capa que comprende una resina encapsulante y al menos un complejo organometalico de tierras raras,
en donde la resina encapsulante de la primera capa y la resina encapsulante de la segunda capa son diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en EVA y copolfmero de etileno/alfa-olefina.
2. La pelfcula segun la reivindicacion 1, en la que el complejo organometalico de tierras raras esta presente en una cantidad de al menos el 0,0001% en peso en base al peso total de la pelfcula encapsulante.
3. Un dispositivo electronico que comprende:
una pelfcula encapsulante frontal que comprende
una primera capa que comprende al menos una resina encapsulante, y
una segunda capa que comprende al menos una resina encapsulante y al menos un complejo organometalico de tierras raras en una cantidad de al menos el 0,0001% en peso en base al peso total de la pelfcula de encapsulacion frontal,
en donde la resina encapsulante de la primera capa y la resina encapsulante de la segunda capa son diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en EVA y copolfmero de etileno/alfa-olefina; y
al menos una celula fotovoltaica (FV).
4. El dispositivo electronico segun la reivindicacion 3, que comprende un aumento en la eficiencia del modulo absoluto superior al 0,05% en comparacion con un dispositivo electronico comparable identico al dispositivo electronico, excepto en que el dispositivo electronico comparable no incluye un complejo organometalico de tierras raras, en donde la eficiencia del modulo absoluta se determina colocando las pelfculas en la celula solar y registrando la curva caractenstica de voltaje-corriente (IV) utilizando un simulador solar de clase AAA (irradiacion espectral de referencia AM 1,5).
5. El dispositivo electronico segun la reivindicacion 3, que comprende un aumento en la eficiencia del modulo absoluta de al menos el 0,1% en comparacion con un dispositivo electronico comparable identico al dispositivo electronico, excepto en que el dispositivo electronico comparable no incluye un complejo organometalico de tierras raras, en donde la eficiencia del modulo absoluta se determina colocando las pelfculas en la celula solar y registrando la curva caractenstica de voltaje-corriente (IV) utilizando un simulador solar de clase AAA (irradiacion espectral de referencia AM 1,5).
6. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en los que el complejo organometalico de tierras raras esta presente en una cantidad del 0,01-2% en peso en base al peso total de la pelfcula encapsulante.
7. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en los que la resina encapsulante de la segunda capa es un interpolfmero de etileno/a-olefina.
8. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en los que la resina encapsulante de la segunda capa es una poliolefina injertada con silano.
9. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende, ademas, una tercera capa que comprende una resina encapsulante.
10. La pelfcula o dispositivo electronico segun la reivindicacion 9, en los que la tercera capa comprende, ademas, al menos un complejo organometalico de tierras raras.
11. La pelfcula o dispositivo electronico segun la reivindicacion 10, en los que la cantidad total de complejo organometalico de tierras raras presente en la pelfcula encapsulante es de al menos el 0,0001% en peso en base al peso total de la pelfcula encapsulante.
12. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en los que la segunda capa incluye al menos dos complejos organometalicos de tierras raras.
13. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en los que el complejo organometalico de tierras raras absorbe luz UV que tiene una longitud de onda de aproximadamente 200-550 nm.
14. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en los que el complejo organometalico de tierras raras emite luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 400-1200 nm.
15. La pelfcula o dispositivo electronico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en los el al menos un complejo organometalico de tierras raras es un complejo a base de Eu, Tb o Sm.
ES13896824T 2013-11-04 2013-11-04 Películas encapsulantes de conversión descendente multicapa y dispositivos electrónicos que las incluyen Active ES2713965T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2013/086510 WO2015062108A1 (en) 2013-11-04 2013-11-04 Multilayer down-converting encapsulant films and electronic devices including the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2713965T3 true ES2713965T3 (es) 2019-05-24

Family

ID=53003207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13896824T Active ES2713965T3 (es) 2013-11-04 2013-11-04 Películas encapsulantes de conversión descendente multicapa y dispositivos electrónicos que las incluyen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10424682B2 (es)
EP (1) EP3066695B1 (es)
JP (1) JP6371843B2 (es)
KR (1) KR102155926B1 (es)
CN (1) CN105684161B (es)
BR (1) BR112016009996B1 (es)
ES (1) ES2713965T3 (es)
WO (1) WO2015062108A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106867091A (zh) * 2011-03-31 2017-06-20 陶氏环球技术有限公司 包含下转换材料的透光热塑性树脂及其在光伏模块中的用途
CA2951224A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Sekisui Chemical Co., Ltd. Intermediate film for laminated glass, and laminated glass
US11041119B2 (en) 2017-11-30 2021-06-22 Jonathan Melman Europium beta-diketonate luminescent material
US11695089B2 (en) 2019-12-31 2023-07-04 Industrial Technology Research Institute Solar cell modules
CN112382684A (zh) * 2020-09-28 2021-02-19 希腊布莱特公司 具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板
CN112201757A (zh) * 2020-10-16 2021-01-08 浙江浙能技术研究院有限公司 一种基于光下转换材料的半透明钙钛矿太阳电池

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07202243A (ja) 1993-12-28 1995-08-04 Bridgestone Corp 太陽電池モジュール
US5672643A (en) 1995-09-29 1997-09-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Fluorescent dye blends
US6514594B1 (en) 2000-11-09 2003-02-04 Avery Dennison Corporation Fluorescent polymeric articles having screening layer formed from U.V. light absorbing polymer
KR100682928B1 (ko) 2005-02-03 2007-02-15 삼성전자주식회사 양자점 화합물을 포함하는 에너지 변환막 및 양자점 박막
JP2006303033A (ja) 2005-04-18 2006-11-02 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 太陽電池モジュール
JP2007230955A (ja) 2006-03-02 2007-09-13 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 共重合性をもつ希土類金属錯体、その製造方法及びそれを用いた樹脂組成物
US20070295383A1 (en) 2006-03-31 2007-12-27 Intematix Corporation Wavelength-converting phosphors for enhancing the efficiency of a photovoltaic device
CA2666666C (en) 2006-10-18 2011-07-12 Sanvic Inc. Fluorescent resin composition and solar battery module using the same
JP2008195674A (ja) 2007-02-14 2008-08-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Ｅｖａ樹脂とグラフト共重合可能な希土類金属錯体及びその製造方法
WO2009002551A1 (en) 2007-06-26 2008-12-31 Qd Vision, Inc. Photovoltaic devices including quantum dot down-conversion materials useful for solar cells and materials including quantum dots
US8039736B2 (en) 2008-08-18 2011-10-18 Andrew Clark Photovoltaic up conversion and down conversion using rare earths
WO2009157879A1 (en) 2008-06-26 2009-12-30 National University Of Singapore A photovoltaic apparatus
US20100139749A1 (en) * 2009-01-22 2010-06-10 Covalent Solar, Inc. Solar concentrators and materials for use therein
EP2417219B1 (en) 2009-04-06 2013-05-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Luminescent converter for a phosphor- enhanced light source comprising organic and inorganic phosphors
US20110139218A1 (en) 2009-10-01 2011-06-16 7Solar Technologies, Inc. Encapsulant material for photovoltaic modules
JP5920215B2 (ja) * 2010-05-26 2016-05-18 日立化成株式会社 波長変換型太陽電池封止材、及び太陽電池モジュール
CN102905513A (zh) * 2010-05-28 2013-01-30 旭硝子株式会社 波长转换膜
JP5542547B2 (ja) * 2010-06-29 2014-07-09 日本ポリエチレン株式会社 太陽電池モジュール、太陽電池封止材用組成物及びそれからなる太陽電池封止材
US20130236710A1 (en) * 2010-12-06 2013-09-12 Konica Minolta , Inc. Gas-barrier film, method for producing gas-barrier film, and electronic device
KR20130138293A (ko) 2010-12-16 2013-12-18 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 실란 함유 열가소성 폴리올레핀 코폴리머 수지, 필름, 그의 제조방법 및 이 수지와 필름을 포함하는 광기전 모듈 라미네이트 구조물
CN102093628A (zh) 2010-12-31 2011-06-15 南京大学 光转换用eva胶膜
US9117952B2 (en) * 2011-02-10 2015-08-25 Lg Chem, Ltd. Front sheet of solar cell, method of manufacturing the same and photovoltaic module comprising the same
CN102185019A (zh) 2011-03-29 2011-09-14 东华大学 一种下转换材料应用于晶硅光伏电池的方法
CN106867091A (zh) * 2011-03-31 2017-06-20 陶氏环球技术有限公司 包含下转换材料的透光热塑性树脂及其在光伏模块中的用途
EP2530723A3 (en) * 2011-06-03 2014-01-15 Sony Corporation Photovoltaic device comprising silicon microparticles
JP2013079179A (ja) * 2011-10-05 2013-05-02 Konica Minolta Advanced Layers Inc 波長変換部材およびそれを用いた太陽光発電モジュール
CN102559079A (zh) * 2012-01-09 2012-07-11 苏州泰科尼光伏材料有限公司 一种用于太阳能电池封装的eva胶膜
CN102632611B (zh) * 2012-04-27 2014-12-10 昊辰（无锡）塑业有限公司 太阳能电池封装胶膜
CN102965039A (zh) 2012-12-17 2013-03-13 无锡量紫谷新材料科技发展有限公司 太阳能电池转光eva胶膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102155926B1 (ko) 2020-09-14
WO2015062108A1 (en) 2015-05-07
JP6371843B2 (ja) 2018-08-08
CN105684161A (zh) 2016-06-15
JP2016538716A (ja) 2016-12-08
BR112016009996A2 (pt) 2017-08-01
US20160260857A1 (en) 2016-09-08
EP3066695A1 (en) 2016-09-14
US10424682B2 (en) 2019-09-24
BR112016009996B1 (pt) 2021-08-03
CN105684161B (zh) 2018-10-12
KR20160083008A (ko) 2016-07-11
EP3066695A4 (en) 2017-06-21
EP3066695B1 (en) 2018-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2713965T3 (es) Películas encapsulantes de conversión descendente multicapa y dispositivos electrónicos que las incluyen
US20140007940A1 (en) Light transmitting thermoplastic resins comprising down conversion material and their use in photovoltaic modules
TWI395806B (zh) 封裝材料
JPWO2008047427A1 (ja) 蛍光性樹脂組成物及びそれを用いた太陽電池モジュール
CN101740649A (zh) 太阳能电池板及其制备方法
EP1984746A2 (en) Photon-conversion materials (pcms) in polymer solar cells-enhancement efficiency and prevention of degradation
CN102891203A (zh) 荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池
US20190148578A1 (en) Solar cell module
JP2012069865A (ja) 太陽電池封止材及びそれを用いた太陽電池モジュール
CN105684163B (zh) 波长转换型封装材料组合物、波长转换型封装材料层及使用其的太阳能电池模组
KR101792323B1 (ko) 광학시트
JP6597058B2 (ja) 発光材料
KR20100009235A (ko) 태양 전지 모듈용 시트 및 이를 포함한 태양전지 모듈
JP2014220353A (ja) 太陽電池
CN102544148A (zh) 包含磷光化合物的太阳能电池前封装材料
JP2016025108A (ja) 波長変換型封止材層、および、それを用いた太陽電池モジュール
WO2015064688A1 (ja) 波長変換型封止材組成物、波長変換型封止材層、および、それを用いた太陽電池モジュール
TW201628207A (zh) 波長轉換型太陽電池模組
JP2017061610A (ja) 波長変換材料、波長変換シート及びこれを用いた太陽電池モジュール
US20110297226A1 (en) Photovoltaic cell and its transparent light conversion powder
JP2016115852A (ja) 太陽電池モジュール
KR20140081939A (ko) 태양전지용 백시트 및 이를 사용한 태양전지 모듈
CN102446999A (zh) 一种光电转换装置及其制造方法