ES2845642T3 - Película de condensación de luz, módulo de célula solar y molde de transferencia - Google Patents

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Abstract

Una película, que es una película de concentración de luz (10, 20, 83, 90, 100) que comprende una estructura cóncavo-convexa fina alterna en al menos una superficie, en la que - la altura cóncavo-convexa (H) es de 2,7-9,6 μm y el paso cóncavo-convexo (P) es de 0,05-50 μm, - cada parte cóncavo-convexa tiene una forma periférica de al menos un polígono seleccionado entre un triángulo, un cuadrilátero y un hexágono y tiene una forma de sección transversal de una semiesfera o una parábola, - la película concentra al menos una de la luz solar directa y la luz solar difusa, y - la película está hecha de al menos una fluororesina seleccionada entre poli(clorotrifluoroetileno), un copolímero de etileno/tetrafluoroetileno (TFE), un copolímero de etileno/clorotrifluoroetileno (CTFE), un copolímero de CTFE/TFE, un copolímero de TFE/hexafluoropropileno (HFP), un copolímero de TFE/perfluoro(alquilviniléter), fluoruro de polivinilideno y un copolímero de TFE/HFP/etileno.

Description

DESCRIPCIÓN
Película de condensación de luz, módulo de célula solar y molde de transferencia
Campo técnico
La presente invención se refiere a una película de concentración de luz, un módulo fotovoltaico y un molde de transferencia.
Antecedentes de la técnica
El reciente aumento de la importancia de la generación de energía fotovoltaica en respuesta a los problemas emergentes de recursos energéticos y los problemas ambientales globales ha llevado a una expansión activa de la generación de energía fotovoltaica y al desarrollo de tecnologías de suministro de energía.
La generación de energía fotovoltaica tiene como objetivo alcanzar el nivel de costos de la energía de uso general en términos de rentabilidad. Por consiguiente, se han deseado células solares producibles a un coste de producción de módulo reducido y que tengan una alta eficacia de generación.
Para aumentar la eficacia de generación, se puede aumentar la eficacia de concentración de luz de la célula de la batería solar. Las partes ópticas convencionales para la concentración de luz son, por ejemplo, (1) lentes (lentes esféricas o asféricas), (2) espejos cóncavos y (3) películas planas.
Las películas planas desarrolladas son, por ejemplo, partes ópticas como lentes Fresnel como se describe en el documento JP-B-3687836. Sin embargo, una película plana convencional no puede lograr una concentración altamente eficaz de un rayo de luz que incide en la película en un ángulo poco profundo desde la dirección en el plano de la película. Por esta razón, si las películas planas se utilizan como películas de concentración de luz para una célula solar, la batería necesita ser, para una generación de energía eficiente, una célula solar de seguimiento solar que ajuste la orientación de las células de la batería solar a la dirección de la radiación de luz solar. Dado que las células solares de seguimiento solar son sistemas controlados para que los elementos de enfoque siempre estén orientados hacia el sol, la estructura general de los sistemas es complicada y causa problemas relacionados con el costo y el equipo.
Otra película plana conocida es un elemento óptico que utiliza un holograma. Por ejemplo, se utiliza un holograma producido fijando un patrón de difracción de holograma sobre un material fotosensible mediante interferencia láser. Dicho patrón de difracción de holograma se forma mediante un método para registrar los márgenes de interferencia de la luz de referencia (por ejemplo, luz láser) y la luz del objeto en un material fotosensible (por ejemplo, gelatina dicromatada), y fijando ópticamente la información de amplitud compleja de la luz del objeto en la superficie de grabación.
Además de dicho holograma formado fijando un patrón de difracción de holograma sobre un material fotosensible mediante interferencia láser, se han desarrollado hologramas generados por computadora (CGH) formados calculando patrones de difracción usando una computadora.
El documento JP-A-2002-228819 describe una rama óptica que tiene al menos un primer sistema óptico; un elemento de holograma con un patrón de rejilla de difracción formado para ramificar la luz radiante emitida desde el primer sistema óptico en una pluralidad de haces y para hacer converger los haces en una pluralidad de puntos; y una pluralidad de segundos sistemas ópticos con receptores de luz dispuestos en posiciones correspondientes a los puntos. Aquí, la fase óptica del plano de difracción del elemento holograma puede diseñarse mediante holografía generada por computadora usando una computadora. Sin embargo, estos elementos de holograma convencionales no pueden concentrar los rayos de luz que inciden en varios ángulos.
Un método conocido para reducir la pérdida de reflexión para captar eficazmente los rayos de la luz solar en varios ángulos es formar una estructura de ojo de polilla (ojo de insecto) en la superficie de una película. Este método forma objetos finos y transparentes como conos, pirámides triangulares y pirámides cuadrangulares en una superficie de una película para reducir la pérdida de reflexión y concentrar eficientemente los rayos de luz externos. Sin embargo, con este método, la tasa de captura (transmitancia) de la luz solar cae en gran medida en un ángulo con un plano horizontal de menos de 10°, lo que conduce a una concentración ineficaz de la luz solar. Además, la superficie de la película se contamina fácilmente para dañar la durabilidad. El método tampoco tiene una productividad favorable.
El documento EP-A_2270 553 describe un elemento óptico que tiene una función antirreflectante, que comprende (i) una base que tiene una superficie principal y (ii) una pluralidad de estructuras salientes o empotradas dispuestas en la superficie principal de la base en un paso fino de < la longitud de onda de la luz visible; en donde la superficie principal de la base, la superficie principal que tiene las estructuras sobre la misma, tiene hidrofilicidad, y un ángulo de contacto de la superficie principal de la base, teniendo la superficie principal las estructuras sobre la misma, con el agua pura es < 30°.
El documento EP-A-2447 740 describe un artículo antirreflectante que tiene transmitancia de luz, que comprende una pluralidad de porciones convexas dispuestas en una primera superficie colocada en un lado visible y una segunda superficie opuesta a la primera superficie, en donde el espacio medio de las porciones convexas es < 400 nm, la relación (H1/W1) de la altura H1 de las porciones convexas y el ancho W1 de los fondos de las porciones convexas es > 1,3, en la primera superficie, y la relación (H2/W2) de la altura H2 de las porciones convexas y el ancho W2 de los fondos de las porciones convexas es mayor que la relación (H1/W1), en la segunda superficie.
Compendio de la invención
Problema técnico
La presente invención tiene como objetivo proporcionar una película de concentración de luz capaz de concentrar al menos una de la luz solar directa y la luz solar difusa con alta eficacia; un módulo fotovoltaico que tiene la película de concentración de luz; y un molde de transferencia (matriz) para producir la película de concentración de luz.
Solución al problema
La presente invención se refiere a una película, que es una película de concentración de luz (10, 20, 83, 90, 100) que comprende una estructura cóncavo-convexa fina alterna en al menos una superficie, en la que
- la altura cóncavo-convexa (H) es de 2,7-9,6 pm y el paso cóncavo-convexo (P) es de 0,05-50 pm,
- cada parte cóncavo-convexa tiene una forma periférica de al menos un polígono seleccionado de un triángulo, un cuadrilátero y un hexágono y tiene una forma de sección transversal de una semiesfera o una parábola,
- la película concentra al menos uno de la luz solar directa y la luz solar difusa, y
- la película está hecha de al menos una fluororesina seleccionada de poli(clorotrifluoroetileno), un copolímero de etileno/tetrafluoroetileno (TFE), un copolímero de etileno/clorotrifluoroetileno (CTFE), un copolímero de CTFE/TFE, un copolímero de TFE/hexafluoropropileno (HFP), un copolímero de TFE/perfluoro(alquilviniléter), fluoruro de polivinilideno y un copolímero de TFE/HFP/etileno.
Las partes cóncavo-convexas están preferiblemente firmemente dispuestas con un lado de cada polígono superpuesto a un lado de un polígono adyacente.
La película de concentración de luz es preferiblemente transmisiva.
La presente invención también se refiere a un módulo fotovoltaico que incluye la película de concentración de luz anterior.
La presente invención también se refiere a un módulo fotovoltaico que incluye: una célula de batería solar; una capa de material de sellado con la célula de batería solar sellada en el interior; y la película de concentración de luz anterior formada en cualquiera o ambos lados de la capa de material de sellado.
La presente invención también se refiere a un módulo fotovoltaico que incluye: una célula de batería solar; una capa de material de sellado con la célula de batería solar sellada en el interior; una capa translúcida formada en cualquiera o ambos lados de la capa de material de sellado; y la película de concentración de luz anterior dispuesta sobre la capa translúcida.
La presente invención también se refiere a un molde de transferencia que incluye una estructura cóncavo-convexa alterna inversa de la estructura cóncavo-convexa de la película de concentración de luz anterior, en al menos una superficie.
El molde de transferencia de la presente invención está hecho preferiblemente de una resina termoplástica, una resina termoendurecible o al menos un material inorgánico seleccionado entre níquel, silicio, cuarzo y vidrio.
Efectos ventajosos de la invención
La película de concentración de luz de la presente invención (también denominada como la presente película de concentración de luz de aquí en adelante) que tiene la estructura anterior puede concentrar al menos una de la luz solar directa y la luz solar difusa con alta eficacia. El uso de la película de concentración de luz para un módulo fotovoltaico aumenta la eficacia de concentración de luz y la eficacia de generación de energía, y reduce el costo. El molde de transferencia (matriz) de la presente invención se puede utilizar para producir la película de concentración de luz anterior.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente un ejemplo de la película de concentración de luz de la presente invención.
La Figura 2 es una vista en planta que ilustra un ejemplo de forma cóncavo-convexa de la película de concentración de luz de la presente invención.
La Figura 3 es una vista en sección transversal de una realización de una película de concentración de luz (no según la invención reivindicada) tomada a lo largo de la línea A-A en la Figura 2.
La Figura 4 es una vista en sección transversal de una realización de la película de concentración de luz tomada a lo largo de la línea A-A en la Figura 2.
La Figura 5 es una vista en sección transversal de una realización de la película de concentración de luz tomada a lo largo de la línea B-B en la Figura 2.
La Figura 6 es una vista en planta que ilustra un ejemplo de la forma cóncavo-convexa de la película de concentración de luz de la presente invención.
La Figura 7 es una vista en planta que ilustra otro ejemplo de la forma cóncavo-convexa de la película de concentración de luz de la presente invención.
La Figura 8 es una vista que ilustra esquemáticamente una realización del módulo fotovoltaico de la presente invención.
La Figura 9 es una vista que ilustra esquemáticamente otra realización del módulo fotovoltaico de la presente invención.
La Figura 10 es una vista esquemática que ilustra un ejemplo del proceso de formación de una película de concentración de luz poniendo en contacto un molde de transferencia (matriz) con un material orgánico.
La Figura 11 es una vista en sección transversal de una realización de la película de concentración de luz tomada a lo largo de la línea B-B en la Figura 2.
La Figura 12 es un gráfico que muestra la transmitancia de luz de las películas de concentración de luz producidas en el Ejemplo 7.
La Figura 13 es una fotografía de microscopio electrónico de la superficie de la película de concentración de luz producida en el ejemplo 1 (estudio 7).
La Figura 14 es una vista para describir un simulador solar utilizado en el ejemplo 6.
La Figura 15 es un gráfico que muestra los resultados del ejemplo 6.
Descripción de las realizaciones
La presente invención se describe en detalle a continuación.
La Figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de la estructura de una película de concentración de luz de la invención. La presente película de concentración de luz tiene una estructura cóncavo-convexa fina alterna en al menos una superficie como se ilustra en la Figura 1. La presente película de concentración de luz presenta una altura cóncavo-convexa (H) de 2,7-9,6 gm, y un paso cóncavo-convexo (P) de 0,05-50 gm.
El ajuste de la altura cóncavo-convexa (H) y el paso cóncavo-convexo (P) en los rangos respectivos anteriores permite la concentración de al menos uno de la luz solar directa y la luz solar difusa con alta eficacia. Sin embargo, si la altura cóncavo-convexa (H) y el paso cóncavo-convexo (P) se salen de los respectivos rangos, aunque sea un poco, no solo disminuye la eficacia de concentración de luz, sino que también puede dispersarse la luz. Aquí, la luz solar directa es luz solar que no se difunde ni se refleja antes de incidir. La luz solar difusa es la luz solar que se difunde, por ejemplo, por aire y vapor antes de incidir.
Para una mayor transmitancia de luz y una mayor eficacia de concentración de luz de la película de concentración de luz, la altura cóncavo-convexa (H) es preferiblemente de al menos 5,4 gm. Una altura cóncavo-convexa (H) demasiado grande hace que la película de concentración de luz refleje muchos de los rayos de luz que inciden sobre la película, especialmente en un ángulo de al menos 85° con respecto a la dirección normal de la película, lo que posiblemente puede disminuir la transmitancia de la luz. de la película.
Para una transmitancia de luz más alta y una eficacia de concentración de luz más alta de la película de concentración de luz, el paso cóncavo-convexo (P) es preferiblemente de al menos 0,10 gm, más preferiblemente de al menos 0,12 gm y particularmente preferiblemente de al menos 0,14 gm, mientras que es preferiblemente 36 gm como máximo, más preferiblemente 4,50 gm como máximo, y particularmente preferiblemente 2,25 gm como máximo.
La Figura 2 es una vista en planta que ilustra un ejemplo de la forma cóncavo-convexa de la película de concentración de luz. Aquí, las partes cóncavo-convexas están formadas cada una por una periferia hexagonal 12 y una parte no periférica 22. La parte no periférica 22 está formada por pendientes 13 y una superficie base 14 ilustrada en la Figura 1. La superficie base 14 tiene una centro 23 de la parte cóncavo-convexa. La Figura 3 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A de la Figura 2, e ilustra una sección transversal ejemplar de una estructura cóncavo-convexa alterna de una película de concentración de luz (no según la invención reivindicada). En la película de concentración de luz ilustrada en la Figura 3, las partes cóncavo-convexas están formadas por una base inferior 31, las pendientes 13 y la periferia 12. Las periferias forman los picos de las partes convexas, y las bases inferiores 31 corresponden a las superficies base 14 en la Figura 1. Como se ilustra en la Figura 3, la altura cóncavo-convexa (H) de cada parte cóncavo-convexa es la altura desde la superficie base 14 (base inferior 31) hasta la periferia 12 que forma la parte cóncavo-convexa y el paso cóncavo-convexo (P) es la distancia entre los centros 23 de las partes cóncavo-convexas adyacentes. Cuando la altura de la periferia no es constante, la altura cóncavo-convexa (H) es la altura desde la superficie base 14 (base inferior 31) hasta el punto más alto de la periferia.
La altura cóncavo-convexa (H) y el paso cóncavo-convexo (P) pueden ser cada uno casi constantes o pueden ser variables. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 11, la forma de la sección transversal (forma de línea de borde) de la periferia 12 puede ser una parábola con una intersección 161 de las periferias de partes cóncavo-convexas adyacentes que sirven como el pico o el punto más bajo. Preferiblemente, el paso cóncavo-convexo (P) es casi constante porque las partes cóncavo-convexas se pueden disponer firmemente sobre la superficie de la película de concentración de luz y se puede aumentar la eficacia de concentración de luz.
En la presente película de concentración de luz, la forma de las partes convexas o las partes cóncavas que forman las periferias de las respectivas partes cóncavo-convexas es al menos un polígono seleccionado entre un triángulo, un cuadrilátero y un hexágono. Figs. 2, 6 y 7 son cada una una vista frontal que ilustra esquemáticamente la superficie de la película de concentración de luz de la presente invención. La Figura 2 ilustra un ejemplo en el que se forma una estructura cóncavo-convexa hexagonal alterna en la superficie de la película de concentración de luz. Las Figs. 11 y 12 ilustran cada una un ejemplo en el que se forma una estructura cóncavo-convexa cuadrangular o triangular alterna sobre la superficie de la película de concentración de luz.
En la película de concentración de luz de la presente invención, las partes cóncavo-convexas están preferiblemente dispuestas firmemente con un lado de cada polígono superpuesto a un lado de un polígono adyacente. En la Figura 2, la forma de las periferias 12 (líneas limítrofes) formadas por las partes convexas o las partes cóncavas es una forma hexagonal derecha, y las partes convexas o las partes cóncavas están dispuestas firmemente con un lado de cada hexágono regular superpuesto al lado de un hexágono regular adyacente. Cuando se disponen partes cóncavo­ convexas triangulares, cuadrangulares o hexagonales para formar una forma de panal en la película de concentración de luz, el área de las periferias de las partes cóncavo-convexas se puede reducir, de modo que se pueda lograr una alta eficacia de concentración de luz.
La forma de las partes convexas o las partes cóncavas que forman la periferia de las partes cóncavo-convexas es al menos un polígono seleccionado de un triángulo rectángulo, un cuadrado y un hexágono regular para dar excelentes propiedades de concentración durante todo el día a la película de concentración de luz.
La forma de la sección transversal de las partes cóncavas o las partes convexas que forman las partes cóncavo­ convexas es una semiesfera o una parábola. Estas se prefieren por su alta eficacia de concentración de luz. La semiesfera o la parábola pueden constituir una parte cóncava o una parte convexa si son respectivamente una semiesfera o una parábola en una sección transversal paralela a la dirección normal a la superficie de la película. Dicho de otra manera, la estructura cóncavo-convexa alterna puede ser verticalmente positiva/negativa invertida; por ejemplo, las periferias de las partes cóncavo-convexas pueden ser partes cóncavas como se ilustra en las Figs. 3 y 7 a 10, o pueden ser partes convexas como se ilustra en las Figs. 4 y 6. Las pendientes que constituyen las partes cóncavo-convexas tienen preferentemente el menor desnivel. Las pendientes que constituyen las partes cóncavo­ convexas más preferiblemente no son escaleras y son aún más preferiblemente suaves.
La Figura 4 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A de la Figura 2. Las Figs. 5 y 11 son vistas en sección transversal tomadas a lo largo de la línea B-B ilustrada en la Figura 2. Cada una de estas figuras ilustra una realización en la que la forma de la sección transversal es una parábola (forma de cuenco). La forma de la sección transversal puede ser una semiesfera. En la Figura 4, las periferias 12 de las partes cóncavo-convexas son partes convexas, estando las partes superiores 23 de las parábolas en el lado de la película. Las periferias de las partes cóncavo-convexas pueden ser partes cóncavas para formar parábolas en forma de cúpula que se proyectan desde la película (no ilustrada). En este caso, las partes superiores de las parábolas constituyen las partes superiores de las partes convexas.
Especialmente cuando la forma de la sección transversal de las partes cóncavo-convexas es una semiesfera o una parábola, la altura cóncavo-convexa (H) es al menos 0,05 gm, preferiblemente al menos 0,68 gm y más preferiblemente al menos 2,7 gm. El paso cóncavo-convexo (P) es al menos 0,05 gm, preferiblemente al menos 0,10 gm, y más preferiblemente al menos 0,14 gm, mientras que es 50 gm como máximo, preferiblemente 36 gm como máximo y más preferiblemente 4,50 gm como máximo.
La película de concentración de luz de la presente invención puede tener una estructura cóncavo-convexa fina alterna en una superficie, siendo la otra superficie lisa. La película puede tener una estructura cóncavo-convexa fina alterna en ambas superficies. Aquí, la luz puede irradiarse a cualquier superficie. Además, las formas cóncavo-convexas pueden dar una calidad estética a la película de concentración de luz.
La presente película de concentración de luz es preferiblemente una película de concentración de luz transmisiva. La "película transmisora de concentración de luz" se refiere a una película de concentración de luz que, al recibir luz en una superficie, emite la luz desde la superficie opuesta a la superficie que recibió la luz.
La película de concentración de luz tiene preferiblemente una transmitancia de luz de al menos 81%, más preferiblemente de al menos 89%, y aún más preferiblemente de al menos 94%, para luz con una longitud de onda de 600 nm que incide en la película en un ángulo de al menos 80° desde la dirección normal a la película. El aumento de la transmitancia de luz del material orgánico que forma la película de concentración de luz también puede aumentar la eficacia de concentración de luz. Además, el aumento de la transmitancia de la luz puede suprimir el deterioro debido a factores (por ejemplo, calor acumulado) para permitir el uso a largo plazo, de modo que la película puede ser particularmente adecuada para aplicaciones como las células solares. La transmitancia de la luz se puede medir mediante un método que utiliza un espectrofotómetro ultravioleta-visible de ángulo variable (producto de Otsuka Electronics Co., Ltd.).
Aquí, un ángulo de 0 ° desde la dirección normal es el ángulo del eje vertical, y un ángulo de 85° desde la dirección normal es un ángulo de 5° desde el eje horizontal. La transmitancia de luz puede ser un valor determinado promediando los valores medidos cada 5° en el rango de 0 a 85° por el número de valores medidos.
El material para formar la presente película de concentración de luz es un material orgánico que es una fluororesina como se describe a continuación.
La fluororesina tiene preferiblemente un índice de refracción de 1,30-1,65 a una longitud de onda de 350-800 nm. El límite superior del índice de refracción es más preferiblemente 1,60, aún más preferiblemente 1,55 y particularmente preferiblemente 1,45. El índice de refracción se puede medir mediante un método que utiliza el refractómetro de Abbe (termómetro digital 2T, producto de Atago Co., Ltd.). La medición se realizó a 25°C utilizando una línea D de sodio con una longitud de onda de 589 nm como fuente de luz. El índice de refracción óptimo en aplicaciones de película de concentración de luz es, por ejemplo, preferiblemente 1,34, 1,38 o 1,40, y más preferiblemente 1,42.
El material orgánico es una fluororesina. Hasta ahora, los materiales de polimetilmetacrilato (PMMA) se han utilizado para componentes ópticos plásticos. Los materiales de PMMA se mezclan con aditivos como plastificantes e inhibidores de oxidación térmica en el moldeo, por lo que los materiales de PMMA, cuando se utilizan en elementos de enfoque para células solares, provocan problemas como el amarilleado (aumento del valor AYI) para ser prácticamente inutilizables.
Las fluororesinas tienen excelentes propiedades tales como resistencia a la intemperie, resistencia al calor, resistencia a la permeación del vapor de agua y transparencia que evitan el deterioro de los materiales causado, por ejemplo, por la luz solar, de modo que la película de concentración de luz tiene una durabilidad a largo plazo. Las fluororesinas también tienen una excelente transmitancia de luz.
La fluororesina puede ser cualquier fluororesina procesable en estado fundido como se define a continuación, pero preferiblemente es un homopolímero o copolímero que tiene una unidad de repetición derivada de al menos un monómero etilénico fluorado.
La fluororesina puede obtenerse polimerizando monómeros etilénicos fluorados solamente o polimerizando monómeros etilénicos fluorados y monómeros etilénicos sin un átomo de flúor.
La fluororesina tiene preferiblemente una unidad de repetición derivada de al menos un monómero etilénico fluorado seleccionado entre fluoruro de vinilo [VF], tetrafluoroetileno [TFE], fluoruro de vinilideno [VdF], clorotrifluoroetileno [CTFE], fluoruro de vinilo, hexafluoropropileno [HFP], hexafluoroisobuteno, a monómero representado por CH2=CZ1(CF2)nZ2 (donde Z1 es H o F, Z2 es H, F o Cl, y n es un número entero de 1 a 10), perfluoro(alquilviniléter) [PAVE] representado por CF2=CF-ORf1 (donde Rf1 representa un grupo perfluoroalquilo C1-8) y un derivado de alquil perfluorovinil éter representado por CF2=CF-O-CH2-Rf2 (donde Rf2 es perfluoroalquilo C1-5).
Los ejemplos de PAVE incluyen perfluoro(metilviniléter) [PMVE], perfluoro(etilviniléter) [PEVE], perfluoro(propilviniléter) [PPVE] y perfluoro(butilviniléter). Entre estos, PMVE, PEVE y PPVE son los más preferidos.
El derivado de alquilperfluoroviniléter es preferiblemente uno en el que Rf2 es una grupo perfluoroalquilo C1-3, y más preferiblemente uno representado por CF2=CF-O-CH2-CF2CF3.
La fluororesina puede tener una unidad de repetición derivada de un monómero etilénico sin un átomo de flúor. En términos de mantenimiento de propiedades como la resistencia al calor y la resistencia química, también se prefiere la fluororesina con una unidad de repetición derivada de un monómero etilénico C5 o inferior. También se prefiere que la fluororesina tenga al menos un monómero etilénico no fluorado seleccionado entre etileno, propileno, 1-buteno, 2-buteno, cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno y un ácido carboxílico insaturado.
El ácido carboxílico insaturado preferiblemente tiene al menos un enlace insaturado carbono-carbono copolimerizable por molécula, y tiene al menos un grupo carboniloxi [-C(=O)-O-] por molécula. El ácido carboxílico insaturado puede ser un ácido monocarboxílico insaturado alifático o un ácido policarboxílico insaturado alifático que tiene al menos dos grupos carboxilo, tales como los ácidos carboxílicos insaturados mencionados en el documento WO 2005/100420 A1.
El ácido carboxílico alifático insaturado es preferiblemente al menos uno seleccionado de ácido (met)acrílico, ácido crotónico, ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, anhídrido itacónico, ácido citracónico, anhídrido citracónico, ácido mesacónico y ácido aconítico.
La fluororesina es al menos una seleccionada de policlorotrifluoroetileno [PCTFE], copolímero de etileno [Et]/TFE [ETFE], copolímero de Et/CTFE, copolímero de CTFE/TFE, copolímero de TFE/HFP [FEP], copolímero de TFE/PAVE [PFA], fluoruro de polivinilideno [PVdF] y copolímero de TFE/HFP/etileno [EFEP], y preferiblemente al menos una fluororesina seleccionada entre PCTFE, ETFE, EFEP, copolímero CTFE/TFE, FEP, PFa y PVdF.
El copolímero de clorotrifluoroetileno [CTFE]/tetrafluoroetileno [TFE] preferiblemente tiene una relación molar de unidades CTFE a unidades TFE de CTFE:TFE = 2:98 a 98: 2, más preferiblemente 5:95 a 90:10, y aún más preferiblemente 20:80 a 90:10. Un número demasiado pequeño de unidades CTFE tiende a dificultar el procesamiento de la masa fundida, mientras que un número demasiado grande de unidades de CTFE puede deteriorar la resistencia al calor y la resistencia química en el moldeo.
El copolímero de CTFE/TFE es preferiblemente un copolímero de CTFE, TFE y un monómero copolimerizable con CTFE y TFE. Los ejemplos de monómero copolimerizable con CTFE y TFE incluyen etileno, VdF, HFP, un monómero representado por CH2=CZ1(CF2)nZ2 (donde Z1 es H o F, Z2 es H, F o Cl, y n es un número entero de 1 a 10), un perfluoro(alquilviniléter) [PAVE] representado por CF2=CF-ORf1 (donde Rf1 es perfluoroalquilo C1-8) y un derivado de alquilperfluoroviniléter representado por CF2=CF-O-CH2-Rf5 (donde Rf5 es perfluoroalquilo C1-5). Entre estos, se prefiere más al menos uno de etileno, VdF, HFP y PAVE, y se prefiere más PAVE.
Los ejemplos de PAVE incluyen perfluoro(metilviniléter) [PMVE], perfluoro(etilviniléter) [PEVE], perfluoro(propilviniléter) [PPVE] y perfluoro(butilviniléter). Entre estos, PMVE, PEVE y PPVE son los más preferidos.
El derivado de alquilperfluoroviniléter es preferiblemente uno en el que Rf5 es perfluoroalquilo C1-3, y más preferiblemente uno representado por CF2=CF-O-CH2-CF2CF3.
El copolímero de CTFE/TFE tiene preferiblemente 0,1-10% en moles de unidades monoméricas derivadas de un monómero copolimerizable con CTFE y TFE, y 90-99,9% en moles en total de unidades CTFE y unidades TFE. Es probable que una cantidad demasiado pequeña de la unidad monomérica copolimerizable deteriore la moldeabilidad, la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y la resistencia al agrietamiento por tensión, mientras que una cantidad demasiado grande tiende a deteriorar las propiedades tales como resistencia al calor, propiedades mecánicas y productividad. El límite inferior de la unidad monomérica derivada de un monómero copolimerizable con CTFE y TFE es más preferiblemente 0,5% en moles, y el límite superior del mismo es más preferiblemente 5% en moles.
Se prefiere el FEP porque puede proporcionar una resistencia al calor particularmente excelente. FEP no está particularmente limitado, pero es preferiblemente un copolímero con 70-99% en moles de unidades TFE y 1-30% en moles de unidades HFP, y más preferiblemente un copolímero con 80-97% en moles de unidades TFE y 3-20% en moles de unidades HFP. Una cantidad de unidades de TFE de menos del 70% en moles tiende a disminuir las propiedades mecánicas, mientras que una cantidad de más del 99% en moles tiende a incrementar el punto de fusión muy alto para disminuir la moldeabilidad.
El FEP puede ser un copolímero de TFE, HFP y un monómero copolimerizable con TFE y HFP donde el monómero puede ser uno de los monómeros mencionados como ejemplos del monómero copolimerizable con CTFE y TFE. Los ejemplos del monómero incluyen perfluoro(alquilviniléter) [PAVE] representado por CF2=CF-ORf6 (donde Rf6 es perfluoroalquilo C1-5), un monómero de vinilo representado por CZ3Z4=CZ5(CF2)nZ6 (donde Z3 , Z4 y Z5 cada uno independientemente son H o F, Z6 es H, F o Cl, y n es un número entero de 2-10), y un derivado de alquilperfluoroviniléter representado por CF2=CF-OCH2-Rf7 (donde Rf7 es perfluoroalquilo C1-5). Entre estos, se prefiere PAVE. Los ejemplos de PAVE y el derivado de alquilperfluoroviniléter son los mismos que los mencionados como ejemplos del monómero copolimerizable con CTFE y TFE.
El FEP tiene preferiblemente 0,1-10% en moles de unidades monoméricas derivadas de un monómero copolimerizable con TFE y HFP, y 90-99,9% en moles en total de unidades TFE y unidades HFP. Una cantidad de unidades monoméricas copolimerizables de menos de 0,1% en moles tiende a deteriorar la moldeabilidad, la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y la resistencia al agrietamiento por tensión, mientras que una cantidad de más del 10% en moles tiende a deteriorar la resistencia al calor, las propiedades mecánicas y productividad.
Se prefiere el PFA porque puede proporcionar una resistencia al calor particularmente excelente. El PFA no está particularmente limitado, pero es preferiblemente un copolímero con 70-99% en moles de unidades de TFE y 1-30% en moles de unidades PAVE, y más preferiblemente un copolímero con 80-98,5% en moles de unidades de t Fe y 1,5-20% en moles de unidades PAVE. Una cantidad de unidades de TFE de menos del 70% en moles tiende a disminuir las propiedades mecánicas, mientras que una cantidad de más del 99% en moles tiende a incrementar el punto de fusión muy alto para disminuir la moldeabilidad.
Los ejemplos de PAVE incluyen los mencionados anteriormente. Entre estos, al menos uno de PMVE, PEVE y PPVE es más preferido, y PMVE es aún más preferido.
El PFA puede ser un copolímero de TFE, PAVE y un monómero copolimerizable con TFE y PAVE, y el monómero puede ser cualquiera de los monómeros mencionados como ejemplos del monómero copolimerizable con CTFE y TFE. Los ejemplos del monómero incluyen un monómero de vinilo representado por CZ3Z4=CZ5(CF2)nZ6 (donde Z3 , Z4 y Z5 cada uno independientemente son H o F, Z6 es H, F o Cl, y n es un número entero de 2-10), y un derivado de alquilperfluoroviniléter representado por CF2=CF-OCH2-Rf7 (donde Rf7 es perfluoroalquilo C1-5). Los ejemplos del derivado de alquilperfluoroviniléter son los mismos que los mencionados como ejemplos del monómero copolimerizable con CTFE y TFE.
El PFA tiene preferiblemente 0,1-10% en moles de unidades monoméricas derivadas de un monómero copolimerizable con TFE y PAVE, y 90-99,9% en moles en total de unidades TFE y unidades PAVE. Una cantidad de unidades monoméricas copolimerizables de menos de 0,1% en moles tiende a deteriorar la moldeabilidad, la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y la resistencia al agrietamiento por tensión, mientras que una cantidad de más del 10% en moles tiende a deteriorar la resistencia al calor, las propiedades mecánicas y productividad.
Se prefiere el ETFE porque mejora las propiedades mecánicas. La relación molar de unidades de TFE y unidades de etileno es preferiblemente de 20:80 a 90:10, más preferiblemente de 37:63 a 85:15 y aún más preferiblemente de 38:62 a 80:20.
El ETFE puede ser un copolímero de TFE, etileno y un monómero copolimerizable con TFE y etileno. Los ejemplos del monómero copolimerizable incluyen monómeros de las fórmulas CH2=CZ7 Rf3 , CF2=CFRf3 , CF2=CFORf3 y CH2=C(Rf3)2 (donde Z7 es H o F, y Rf3 es fluoroalquilo que puede contener un átomo de oxígeno enlazable con éter distinto de HFP). Entre estos, los monómeros vinílicos fluorados representados por CF2=CFRf3 , CF2=CFORf3 y CH2=CZ7 Rf3 son preferidos, y un perfluoro(alquilviniléter) [PAVE] representado por CF2=CF-ORf4 (donde Rf4 es perfluoroalquilo C1-5) y un monómero de vinilo fluorado representado por CH2=CZ7 Rf3 donde Rf3 es fluoroalquilo C1-8 son más preferidos.
Los ejemplos específicos del monómero de vinilo que contiene flúor de la fórmula anterior incluyen 1,1-dihidroperfluoropropeno-1,1,1-dihidroperfluorobuteno-1; 1,1,5-trihidroperfluoropenteno-1,1,1,7-trihidroperfluorohepteno-1; 1,1,2-trihidroperfluorohexeno-1; 1,1,2-trihidroperfluoroocteno-1; 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilviniléter; perfluoro(metilviniléter); perfluoro(propilviniléter); perfluorobuteno-1,3,3,3-trifluoro-2-(trifluorometil)propeno-1; 2,3,3,4,4,5,5-heptafluoro-1-penteno (CH2=CFCF2CF2CF2H).
El monómero copolimerizable con TFE y etileno puede ser cualquiera de los ácidos carboxílicos alifáticos insaturados mencionados anteriormente, tales como ácido itacónico y anhídrido itacónico.
El monómero copolimerizable con TFE y etileno se usa preferiblemente en una cantidad de 0,1 a 10% en moles, más preferiblemente de 0,1 a 5% en moles, y particularmente preferiblemente de 0,2 a 4% en moles, con respecto a la cantidad de polímero fluorado.
El EFEP tiene preferiblemente una relación molar de unidades de TFE a unidades de etileno de 20:80 a 90:10, más preferiblemente de 37:63 a 85:15 y aún más preferiblemente de 38:62 a 80:20. El hexafluoropropileno se usa preferiblemente en una cantidad de 0,1 a 10% en moles, más preferiblemente de 0,1 a 5% en moles, y particularmente preferiblemente de 0,2 a 4% en moles, con respecto a la cantidad de polímero fluorado.
La fluororesina es aún más preferiblemente al menos una fluororesina seleccionada entre ETFE, EFEP, PCTFE, FEP, PFA y PVdF. El PMMA que se ha utilizado como material de concentración tiene una transmitancia de luz total del 90% como máximo y muestra una gran cantidad de absorción de luz, particularmente en el lado de menor longitud de onda. ETFE, EFEP, PCTFE, FEP, PFA y PVdF son materiales con alta transmitancia de luz y también una alta propiedad de película delgada y, por lo tanto, pueden suprimir la absorción y la reflexión de la luz para aumentar la eficacia de la concentración de luz.
En una realización preferida, la fluororesina es un polímero perhalo. El uso de un polímero perhalo da como resultado propiedades excelentes, como la resistencia química. El polímero perhalo es un polímero en el que cada átomo de carbono que constituye la cadena principal del polímero está unido a un átomo de halógeno. El polímero perhalo es preferiblemente al menos uno de los copolímeros de CTFE/TFE, FEP y PFA anteriores.
La cantidad de cada monómero que constituye el copolímero se puede calcular combinando apropiadamente RMN, FT-IR, análisis elemental y análisis de fluorescencia de rayos X dependiendo de la especie de monómero.
La fluororesina en la presente invención es preferiblemente una que tenga un punto de fusión de 160-270°C. El peso molecular de la fluororesina está preferiblemente en el intervalo que permite que la película de concentración de luz exprese las propiedades deseadas, tales como propiedades mecánicas. Por ejemplo, si se toma un índice de fluidez [MFR] como índice del peso molecular, la fluororesina tiene preferiblemente un MFR de 0,5-100 g/10 min a cualquier temperatura en el rango de 230-350°C que es un rango de temperatura de moldeo para fluororesinas en general. El punto de fusión de cada resina utilizada en la presente memoria es una temperatura correspondiente al valor máximo en una curva de calor de fusión determinada aumentando la temperatura de la resina a una velocidad de 10°C/min utilizando un dispositivo DSC (producto de SEIKO Co.). El MFR se determina midiendo el peso (g) del polímero que sale de una boquilla (diámetro: 2 mm, longitud: 8 mm) por unidad de tiempo (10 min) a cada temperatura bajo una carga de 5 kg utilizando un indexador de fusión (producto de Toyo Seiki Seisaku-Sho Ltd.).
La fluororesina puede obtenerse mediante un método de polimerización conocido tal como polimerización en suspensión, polimerización en disolución, polimerización en emulsión y polimerización en bloque. En la polimerización, las condiciones tales como temperatura y presión, el iniciador de la polimerización y otros aditivos usados pueden ajustarse apropiadamente dependiendo de la composición deseada y la cantidad de fluororesina.
El método para formar una película de un material orgánico puede ser un método conocido adecuado para el uso pretendido. Por ejemplo, si es necesario controlar el espesor de la película, los métodos que se pueden emplear son el revestimiento por rodillo, revestimiento por huecograbado, revestimiento por micrograbado, revestimiento por flujo, revestimiento por barra, revestimiento por pulverización, revestimiento por matriz, revestimiento por rotación, revestimiento por inmersión y prensado en caliente por lotes.
La película de concentración de luz tiene preferiblemente una transmitancia de luz de al menos 81% para la luz con una longitud de onda de 600 nm que entra en la película a un ángulo de al menos 80° desde la dirección normal a la película. La transmitancia de luz se puede medir mediante un método que usa un fotodetector, es decir, un método que usa un espectrofotómetro de ultravioleta-visible de ángulo variable (producto de Otsuka Electronics Co., Ltd.). Alternativamente, la transmitancia de la luz puede calcularse mediante la simulación utilizando una herramienta de diseño óptico Rigorous Coupled Wave Analysis (RCWA).
El espesor de la película de concentración de luz se puede ajustar de forma apropiada dependiendo del uso pretendido, pero es preferiblemente, por ejemplo, de 0,03 a 20 mm, y más preferiblemente de 0,1 a 5 mm. Un espesor en el rango anterior es adecuado para películas de concentración de luz para células solares.
El espesor de la película se determina midiendo el espesor máximo de la película de concentración de luz utilizando un medidor de espesor.
La película de concentración de luz tiene preferiblemente un índice de amarillo (valor AYI) de 20 como máximo, más preferiblemente de 10 como máximo y aún más preferiblemente de 5 como máximo.
El índice de amarillo (valor AYI) se determina midiendo la película de concentración de luz sometida a una prueba de olla a presión bajo una atmósfera de 105°C y 100% de HR durante 200 horas usando un colorímetro.
La presente película de concentración de luz puede recoger incluso la luz que incide sobre la película a un ángulo reducido desde la dirección en el plano de la película y, por tanto, es capaz de concentrar la luz con alta eficacia. Por esta razón, la película de concentración de luz, cuando se usa para un módulo fotovoltaico, puede lograr una generación altamente eficiente (es decir, concentración de luz desde todas las direcciones) con una célula solar que es del tipo sin seguimiento solar, es decir, no de un tipo de seguimiento solar que permite que la célula solar se mueva para orientarse hacia el sol durante todo el día. La película también permite que la célula solar recoja la luz solar directa y la luz solar difusa. Esto permite la recogida eficaz de luz difusa que no podría haberse recogido, estuviera soleado o nublado. Por lo tanto, una célula solar de este tipo puede lograr, por ejemplo, un costo de generación de energía reducido, un equipo simple y un costo reducido en comparación con las baterías solares convencionales.
La presente película de concentración de luz es adecuada para células solares, usos de concentración de luz en edificios, instalaciones comerciales y casas comunes, y otros usos tales como dispositivos de microfluidos, dispositivos ópticos, soportes de grabación y difusores de LED. Ejemplos de dispositivos de microfluidos incluyen chips de microreactores y micro TAS.
Los ejemplos de dispositivos ópticos incluyen microlentes y elementos ópticos. El producto de la presente invención también puede ser, por ejemplo, un biochip, un filtro antirreflectante o un catalizador de soporte.
La presente película de concentración de luz se puede producir mediante un método que incluye una etapa de formación de una película de concentración de luz que tiene una estructura cóncavo-convexa alterna. En una realización preferida, el método de producción anterior incluye una etapa para formar un molde de transferencia (matriz) que tiene una estructura cóncavo-convexa alterna inversa (patrón invertido) correspondiente a la estructura cóncavo-convexa de la película; y una etapa para formar una película de concentración de luz que tiene una estructura cóncavo-convexa alterna al poner la matriz en contacto con una película producida a partir de un material orgánico, o una etapa para formar una película de concentración de luz que tiene una estructura cóncavo-convexa alterna mediante moldeo por inyección con la matriz anterior o mediante moldeo bajo calor o temperatura normal, o mediante impresión UV.
El molde de transferencia anterior es otro aspecto de la presente invención. El presente molde de transferencia está hecho preferiblemente de una resina termoplástica, una resina termoendurecible o al menos un material inorgánico seleccionado entre níquel, silicio, cuarzo y vidrio.
El molde de transferencia (matriz) anterior se puede producir mediante fotolitografía de irradiar una sustancia con una fuente de luz como haces de electrones (EB), láser de argón (longitud de onda de la fuente de luz: 363 nm), láser semiconductor azul (longitud de onda de la fuente de luz: 405 nm) , láser de criptón (longitud de onda de la fuente de luz: 413 nm) o láser de helio-cadmio (longitud de onda de la fuente de luz: 442 nm) mientras cambia la intensidad según las partes de irradiación. El desarrollo de la capa protectora después de la exposición produce una capa protectora maestra que tiene una estructura cóncavo-convexa alterna que corresponde a las intensidades de la fuente de luz de los rayos de electrones irradiados. La superficie de la capa protectora de la capa protectora maestra se somete a incineración (grabado) por plasma, o se deposita directamente una película de metal sobre la superficie de la capa protectora desarrollada por electroformado, y luego la capa protectora se separa del sustrato. De ese modo, se obtiene una matriz de metal.
Alternativamente, la película de metal se puede someter directamente a un proceso de corte de manera que se produce una matriz de metal.
Aquí, la "estructura cóncavo-convexa alterna inversa (patrón invertido) de la estructura cóncavo-convexa" se refiere al patrón cóncavo-convexo opuesto del patrón cóncavo-convexo alterno de la película de concentración de luz, y puede, cuando se pone en contacto con el material orgánico objetivo, formar la estructura cóncavo-convexa alterna de la presente película de concentración de luz sobre el material.
El método para poner el molde de transferencia en contacto con un material orgánico puede ser, por ejemplo, un método que pone en contacto la superficie del molde con forma de patrón inverso con una película hecha de un material orgánico para transferir la estructura cóncavo-convexa alterna, o un método que somete el material a moldeo por inyección utilizando el molde como un patrón metálico.
En otra realización preferida, el método de producción de la película de concentración de luz incluye una etapa de irradiar una película hecha de un material orgánico con láser para formar una película de concentración de luz.
La capa protectora maestra anterior es aún otro aspecto de la presente invención. La capa protectora maestra de la presente invención incluye un sustrato de vidrio y una capa protectora formada en al menos una superficie del sustrato de vidrio. La capa protectora tiene, en la superficie opuesta al sustrato de vidrio, la misma estructura cóncavo-convexa alterna que la estructura cóncavo-convexa alterna que se forma en la película de concentración de luz.
La capa protectora es preferiblemente una capa fotoprotectora positiva. Además, la capa protectora es preferiblemente una capa fotoprotectora con un agente sensibilizante que tiene un grupo diazida de quinona (por ejemplo, un compuesto de diazida de naftoquinona) y una resina estructural tal como una resina soluble alcalina (por ejemplo, resina fenólica Novolac).
La presente capa protectora maestra se puede producir de forma adecuada mediante un método de producción que incluye las etapas de: aplicar un líquido de revestimiento que contiene una capa fotoprotectora a un sustrato de vidrio, y secar el líquido para formar una película de revestimiento; cocer la película de revestimiento para formar una capa protectora sobre el sustrato de vidrio; irradiar la capa protectora con láser para formar un patrón de exposición; y retirar la capa protectora en la región de exposición usando un revelador, lavando el producto resultante y obteniendo así una capa protectora maestra que tiene una estructura cóncavo-convexa alterna.
El láser para la exposición puede ser, por ejemplo, los haces de electrones (EB) mencionados anteriormente, láser de argón (longitud de onda de la fuente de luz: 363 nm), láser semiconductor azul (longitud de onda de la fuente de luz: 405 nm), láser de criptón (longitud de onda de la fuente de luz: 413 nm) o láser de helio-cadmio (longitud de onda de la fuente de luz: 442 nm).
El espesor de la película protectora es preferiblemente de 1 a 50 pm para producir un molde de transferencia que tiene la estructura cóncavo-convexa alterna inversa de la estructura cóncavo-convexa alterna deseada.
La presente película de concentración de luz se puede utilizar en varios campos ópticos. Por ejemplo, se puede utilizar para células solares e iluminación en edificios, instalaciones comerciales y casas comunes. Para el uso de iluminación, la luz se puede utilizar para iluminación (por ejemplo, LED) en fábricas de plantas y como sustituto de la retroiluminación de un televisor.
La presente película de concentración de luz también puede difundir la luz incidente y también es útil como sustituto de una placa de difusión para difundir la luz emitida por una fuente de luz LED utilizada, por ejemplo, en un televisor LED.
Un módulo fotovoltaico que incluye la presente película de concentración de luz es aún otro aspecto de la presente invención. El presente módulo fotovoltaico, que tiene la película de concentración de luz anterior, puede concentrar la luz en una amplia gama de ángulos y, por lo tanto, puede generar energía con alta eficacia incluso cuando se utiliza para una célula solar sin seguimiento solar. El módulo fotovoltaico se puede utilizar tanto para células solares de seguimiento solar como para no seguimiento solar pero, con la capacidad de concentración de luz en una amplia gama de ángulos, se utiliza preferiblemente para células solares sin seguimiento solar. El módulo fotovoltaico de la presente invención puede ser una célula solar flexible que sea flexible.
El presente módulo fotovoltaico se instala preferiblemente para permitir que la superficie lisa de la película de concentración de luz quede expuesta al aire. No se requiere que la presente película de concentración de luz reciba la luz solar en la superficie con una estructura cóncavo-convexa fina alterna, y puede concentrar la luz con una alta eficacia de concentración de luz incluso cuando la superficie lisa de la película de concentración de luz se ajusta para estar expuesta. al aire. Ajustar la superficie lisa de la película de concentración de luz para exponerla al aire conduce a propiedades antiincrustantes elevadas.
El presente módulo fotovoltaico es también un módulo fotovoltaico que incluye: una célula de batería solar; una capa de material de sellado con la célula de batería solar sellada en el interior; y una película de concentración de luz formada en cualquiera o ambos lados de la capa de material de sellado. La Figura 8 es una vista en sección transversal que ilustra esquemáticamente una realización del módulo fotovoltaico de la presente invención. Un módulo fotovoltaico 800 en la presente realización tiene células de batería solar 81, una capa de material de sellado 82 con las células de batería solar 81 selladas en el interior, y una película de concentración de luz 83 formada en cada lado de la capa de material de sellado 82.
El presente módulo fotovoltaico es también un módulo fotovoltaico que incluye: una célula de batería solar; una capa de material de sellado con la célula de batería solar sellada en el interior; una capa translúcida formada en cualquiera o ambos lados de la capa de material de sellado; y la película de concentración de luz formada sobre la capa translúcida. La Figura 9 es una vista en sección transversal que ilustra una realización del presente módulo fotovoltaico. Un módulo fotovoltaico 900 en la presente realización tiene las células de batería solar 81, la capa de material de sellado 82 con las células de batería solar 81 selladas en el interior, una capa translúcida 84 formada en cada lado de la capa de material de sellado 82, y las películas de concentración de luz 83 formadas en las respectivas capas translúcidas 84. Puede formarse una capa translúcida en cada lado de la capa de material de sellado, y puede formarse una película de concentración de luz solo en cualquiera de las capas translúcidas.
La célula de batería solar puede ser cualquier célula de batería solar que pueda generar energía tras la recepción de la luz, tal como una célula de batería solar formada a través de una unión pn entre un semiconductor de tipo n y un semiconductor de tipo p. El semiconductor de tipo n y el semiconductor de tipo p utilizados no están particularmente limitados y cada uno puede formarse utilizando un material utilizado típicamente para baterías solares. Los ejemplos de los mismos incluyen semiconductores del grupo IV como Si y Ge, semiconductores compuestos del grupo III-V como GaAs, InP y AlGaAs, semiconductores compuestos del grupo II-VI como CdS, CdTe y Cu2S, semiconductores compuestos del grupo I-III-VI como CuInSe2 , CuInS2 y Cu (In, Ga) Se2 , semiconductores orgánicos como ftalocianina y poliacetileno, laminados de triple unión como InGaP/(In) GaAs/Ge y semiconductores como CdTe. Se puede utilizar cualquiera de las células de batería solar cristalina, células de batería solar amorfa y células de batería solar microcristalina. Además, la célula de batería solar, ya sea que forme una célula solar de tipo solar de efecto cuántico o de tipo sensibilizador de colorante, puede concentrar la luz en una amplia gama de ángulos y, por lo tanto, puede generar energía con alta eficacia, ya sea que forme un célula solar de seguimiento solar o no seguimiento solar. Normalmente, una célula solar incluye cables conectados a las células de la batería solar.
El presente módulo fotovoltaico puede incluir un elemento de enfoque que tiene una estructura a la que se unen una lente de Fresnel cilíndrica y una película de concentración de luz mediante una capa adhesiva respectivamente, o que tiene una estructura a la que se une una película de concentración de luz solo mediante una capa adhesiva; y una célula de batería solar. Un módulo fotovoltaico con un elemento de enfoque que tiene una lente Fresnel y una película de concentración de luz concentra la luz en el plano usando la película de concentración de luz, concentra aún más la luz en un punto usando la lente Fresnel y recibe la luz concentrada en la célula de batería solar. De esta manera, la concentración de luz se logra proporcionando una distancia entre el elemento de enfoque y la célula de la batería solar. Por consiguiente, se puede reducir el tamaño de la célula de batería solar y, por tanto, se puede reducir el coste.
Dado que la presente película de concentración de luz se puede utilizar para un elemento de enfoque y puede concentrar la luz en una amplia gama de ángulos, la eficacia de la concentración de luz en el plano del elemento de enfoque se puede incrementar significativamente. Aquí sólo se requiere que el elemento de enfoque tenga la película de concentración de luz anterior y puede tener una forma como un plano o una cúpula (semiesfera). El elemento de enfoque tiene preferiblemente una lente así como la película de concentración de luz. Los ejemplos de la lente incluyen, pero no se limitan particularmente a, lentes de prisma, lentes de ojo de mosca, una matriz de lentes, lentes de Fresnel lineales, lentes de Fresnel cilíndricas, lentes Fresnel descritas más adelante y lentes lenticulares.
La lente está hecha preferiblemente de una fluororesina. Cuando la lente está hecha de una fluororesina, la durabilidad de la lente como elemento de enfoque se mejora para que sea adecuada para usos tales como células solares. Los ejemplos preferidos de la fluororesina usada para la lente incluyen las fluororesinas mencionadas anteriormente como los ejemplos para la película de concentración de luz. La fluororesina es preferiblemente al menos una fluororesina seleccionada entre ETFE, PCTFE, EFEP, FEP y PVdF.
El elemento de enfoque puede tener además al menos una lente seleccionada de una lente de Fresnel y una lente lenticular, así como la película de concentración de luz. La lente de Fresnel y la lente lenticular pueden ser, respectivamente, cualquier lente comúnmente llamada lente de Fresnel y lente lenticular. De este modo, los haces de luz de todas las direcciones concentrados en el plano de la película de concentración de luz pueden concentrarse más en un punto mediante la lente de Fresnel o la lente lenticular. La película de concentración de luz sola puede concentrar los rayos de luz desde todas las direcciones, pero el uso de la película de concentración de luz junto con una lente de Fresnel o una lente lenticular mejora el control de la distancia de concentración de luz y la densidad de la luz, aumentando así de manera fácil y significativa la eficacia de la generación de energía.
El control de los resultados del holograma generado por computadora permite que la película de concentración de luz de la presente invención concentre la luz solar en el plano y tenga la función de concentrar la luz, con alta precisión, en un punto de una manera más uniforme y aplanática que una lente de Fresnel convencional y una lente lenticular.
Aún otro aspecto de la presente invención es un módulo fotovoltaico de película delgada orgánica, que incluye una estructura cóncavo-convexa fina alterna en al menos una superficie, teniendo el módulo una altura cóncavo-convexa (H) de 0,05-15 pm y un paso cóncavo-convexo (P) de 0,05-50 pm. El presente módulo fotovoltaico de película delgada orgánica, que tiene formas cóncavo-convexas finas en la superficie, permite la concentración de luz en una amplia gama de ángulos y permite, cuando se utiliza para una célula solar sin seguimiento solar, una generación de energía altamente eficiente. Las formas finas cóncavo-convexas se forman preferiblemente en la superficie donde la luz incide en la película. Ejemplos del módulo fotovoltaico de película delgada orgánica de la presente invención incluyen un módulo fotovoltaico de película delgada orgánica que tiene una capa de barrera con formas cóncavo-convexas finas, un sustrato de película, un electrodo transparente (electrodo positivo), una capa de transporte de orificios positiva, una capa activa, una capa de bloque de agujeros, un electrodo (electrodo negativo) y una capa de barrera. El método de formación de las formas cóncavo-convexas es el mismo que el descrito anteriormente.
Aún otro aspecto de la presente invención es un módulo fotovoltaico de película delgada orgánica que incluye la presente película de concentración de luz. El presente módulo fotovoltaico de película delgada orgánica, que tiene la película de concentración de luz, permite la concentración de luz en una amplia gama de ángulos y permite, incluso cuando se utiliza para una célula solar sin seguimiento secundario, una generación de energía altamente eficiente. El módulo fotovoltaico de película delgada orgánica se puede utilizar para células solares tanto de seguimiento solar como de no seguimiento solar pero, con la capacidad de concentración de la luz en una amplia gama de ángulos, es particularmente adecuado para una célula solar sin seguimiento solar. El presente módulo fotovoltaico de película delgada orgánica se instala preferiblemente para permitir que la superficie lisa de la película de concentración de luz quede expuesta al aire. Los ejemplos del presente módulo fotovoltaico de película delgada orgánica incluyen un módulo fotovoltaico de película delgada orgánica que tiene una película de concentración de luz, un electrodo transparente (electrodo positivo), una capa de transporte de orificios positiva, una capa activa, una capa de bloque de orificios positiva, un electrodo (electrodo negativo) y un sustrato de sellado. Puede proporcionarse un sustrato de película entre la película de concentración de luz y el electrodo transparente.
Ejemplos
La presente invención se describe en base a ejemplos y ejemplos comparativos posteriores.
Ejemplo 1 (estudios 1-9)
(I) Cálculo de simulación de concentración de luz
El patrón teórico cóncavo-convexo se calculó mediante simulación para el caso en el que la película de concentración de luz tiene una transmitancia de luz que tiene una longitud de onda de 600 nm de al menos 81 % cuando la luz incide en la película en un ángulo de al menos 80° desde la dirección normal de la película, utilizando una herramienta de diseño óptico Rigorous Coupled Wave Analysis (RCWA). Aquí, el patrón teórico cóncavo-convexo de la película de concentración de luz se calculó asumiendo que el índice de refracción del material que constituye la película era de 1,40, el espesor (máximo) de la película era de 50 pm y la longitud de onda de la luz incidente era 600 nm.
(2) Ejemplo de producción 1 de molde de transferencia
Los datos del patrón calculado del patrón cóncavo-convexo teórico se convirtieron al formato de datos DXF, con el cual se dibujó el dato CAD de conversión en un sustrato de película protectora utilizando un dispositivo de dibujo, mediante el cual se produjeron moldes de transferencia (matrices) cuadrados de 24 mm. Aquí, los moldes de transferencia cuadrados de 24 mm se conectaron uno al lado del otro para formar un patrón. El níquel se depositó directamente sobre el patrón y el molde metálico hecho de níquel formado en el patrón se separó del patrón. Este método también permite la producción de un molde grande (molde de transferencia grande (matriz)) con cuadrados de 1 m.
(3) Ejemplo de producción 2 del molde de transferencia
Se usó fotolitografía láser directa para producir un molde de transferencia (matriz) que tiene la estructura cóncavo­ convexa alterna inversa del patrón cóncavo-convexo de concentración de luz deseado de la película de concentración de luz que se calculó por RCWA. Es decir, se irradió una capa protectora (AZ1350: producto de Clariant) aplicada a un sustrato de vidrio con un grosor de 10 pm con láser semiconductor azul (longitud de onda de la fuente de luz: 405 nm) con diferentes intensidades dependiendo de los sitios.
La capa protectora se desarrolló usando un revelador (AZ-Developer producido por Clariant) a una temperatura ambiente de 20°C durante un tiempo de desarrollo de 1 minuto con oscilación, lo que resultó en una capa protectora maestra que tiene una película de capa protectora con formas rectangulares cóncavo-convexas formadas dependiendo de las intensidades de la fuente de luz de irradiación. Se depositó níquel directamente sobre la película protectora y el patrón metálico formado en la película protectora se separó de la película protectora. Se produjeron nueve moldes de transferencia mediante este método. La altura cóncavo-convexa (H) y el paso cóncavo-convexo (P) de cada molde de transferencia se muestran en la Tabla 1.
(4) Producción de película de concentración de luz
Se usó una película de ETFE como película de material orgánico para formar una estructura cóncavo-convexa fina alterna (patrón cóncavo-convexo de concentración de luz).
Usando un dispositivo de nanoimpresión NANOIMPRINTER NM-0501 (producido por MEISYO KIKO Co., Ltd.), los 9 moldes de transferencia que se muestran en la Tabla 1 se presionaron cada uno contra una película de ETFE (Neoflon ETFE producido por Daikin Industries, Ltd., temperatura de deformación térmica: 104°C, espesor de película: 100 pm), que es un material orgánico, durante 3 minutos a 250°C bajo una presión de 4 MPa.
De ese modo, se formaron 9 películas de concentración de luz que tenían partes cóncavo-convexas con una forma periférica de un hexágono y una forma de sección transversal de una parábola, como se ilustra en la Figura 2. Se determinó la transmitancia promedio de cada una de estas películas. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
La forma de la sección transversal del patrón formado en la superficie de cada una de las películas de concentración de luz producidas se observó utilizando un dispositivo de medición de perfil de superficie sin contacto tipo sonda láser (producido por Mitaka Kohki Co., Ltd.) o microscopio confocal láser (producido por KEYENCE CORP.). Como resultado, se observó que las películas de concentración de luz obtenidas tenían las respectivas formas de los moldes transferidas con precisión, y tenían una forma en sección transversal de una parábola como se ilustra en las Figs. 4 y 11. La superficie de la película de concentración de luz producida (Estudio 7) se observó con un microscopio electrónico de barrido (SEM) (S4000 producido por Hitachi, Ltd.). La fotografía tomada se muestra en la Figura 13.
Ejemplo comparativo
Para evaluar las capacidades de concentración de luz de las películas de concentración de luz del Ejemplo 1, se compararon las transmitancias de las películas con las de una película óptica con una estructura convencional de ojo de polilla (cono con un diámetro de base de 0,1 pm y una altura de 0,3 pm) y una película de fluororesina sin procesar (ETFE) sin un patrón de superficie cóncavo-convexa (Tabla 2).
Como resultado, las películas de concentración de luz del Ejemplo 1 tenían cada una una capacidad de concentración de luz muy aumentada para haces de luz con un ángulo de incidencia de al menos 80° desde la dirección normal, en comparación con las películas del Ejemplo comparativo.
[Tabla 1]
Figure imgf000013_0001
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(Método de producción continua de película de concentración de luz)
También se puede formar una película de concentración de luz capaz de concentrar la luz desde cualquier dirección, como se ilustra en la Figura 10, sacando continuamente una película de fluororesina de ETFE o FEP (nombre comercial: Neoflon ETFE o FEP, producida por Daikin Industries, Ltd.) de un rollo de película; usando un dispositivo de impresión, poner en contacto una matriz que tiene el patrón inverso del patrón cóncavo-convexo deseado con la película de fluororesina para transferir el patrón cóncavo-convexo a la película de fluororesina; someter la película a un proceso de adhesión usando rollos; y cortar la película en los tamaños deseados usando un cortador.
(Método para producir un módulo fotovoltaico que tiene capacidad de concentración de luz)
Una película de concentración de luz producida por el método anterior se adhiere a la superficie de un módulo fotovoltaico usando, por ejemplo, un adhesivo de uretano, ionómero, resina de silicona, resina termoplástica o resina termoplástica (EVA) que contiene un compuesto termoendurecible, de modo que se forma un módulo de concentración de luz. Dicho módulo de concentración de luz que sirve como módulo fotovoltaico se colocó para cubrir toda la superficie para obtener un elemento de enfoque con una capacidad para concentrar la luz desde todas las direcciones. En consecuencia, se puede lograr una generación de energía de células solares altamente eficiente.
Ejemplo 2
Se preparó una película de concentración de luz que tenía un patrón cóncavo-convexo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que, durante el uso de un dispositivo de nanoimpresión (NANOIMPRINTER NM-0501, producido por Meisyo Kiko Co., Ltd.), se formó una capa de revestimiento para UV (PAK-01: producida por Toyo Gosei Co., Ltd.) que tenía un espesor de 10 pm sobre la superficie de una base de transferencia, y se presionó un molde de transferencia contra la capa de revestimiento para UV a una presión de 1 MPa y temperatura ambiente durante un minuto, con irradiación de 2000 mJ de luz ultravioleta.
Ejemplo 3
De la misma manera que en el Ejemplo 1, se produjeron 63 películas de concentración de luz que tenían diferentes alturas cóncavo-convexas (H) y pasos cóncavo-convexos (P). Las películas de concentración de luz obtenidas se irradiaron con luz en un ángulo de incidencia de 85° desde la dirección normal (un ángulo a un plano horizontal de 5°) para medir la transmitancia de la luz. La forma de las partes cóncavo-convexas es la misma que en el ejemplo 1. Los resultados se muestran en la Tabla 3 y la Figura 12.
[Tabla 3 ]
Figure imgf000015_0001
Ejemplo 4
La película de concentración de luz del estudio 7 en el ejemplo 1 se adhirió con calor a la superficie de vidrio de un módulo fotovoltaico de silicio policristalino a 135°C durante 20 minutos, usando una resina termoplástica de 150 pm de espesor (EVA: producto de Sanvic) que contenía un agente de curado por calor. De ese modo, se produjo un módulo fotovoltaico.
El 7 de abril y el 8 de abril de 2012, se dejaron afuera el módulo fotovoltaico y un módulo fotovoltaico sin película de concentración de luz (módulo sin película: blanco) y se midió la potencia de salida [Wh] de cada módulo. El módulo fotovoltaico con la película de concentración de luz produjo una potencia de salida un 6,7% más alta que el módulo blanco bajo el clima nublado el 7 de abril, y produjo una potencia de salida un 3,27% más alta que el módulo blanco bajo el clima soleado/nublado el 8 de abril.
Los resultados del experimento del 7 de abril de 2012 se muestran en la Tabla 4. Los resultados del experimento del 8 de abril de 2012 se muestran en la Tabla 5.
[Tabla 4]
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[Tabla 5]
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Ejemplo 5
La película de concentración de luz del estudio 7 en el ejemplo 1 se adhirió con calor a un electrodo transparente de un módulo fotovoltaico de película delgada orgánica usando una resina termoplástica que contenía un agente termoendurecible, por lo que se produjo un módulo fotovoltaico de película delgada orgánica.
La película de concentración de luz de la presente invención que tiene la estructura anterior se puede usar en una amplia gama de campos tales como un elemento de enfoque para células solares y sustitución de iluminación por iluminación solar.
Ejemplo 6
La película de concentración de luz del estudio 7 en el ejemplo 1 se adhirió con calor a la superficie de vidrio de un módulo fotovoltaico de silicio policristalino a 135°C durante 20 minutos, usando una resina termoplástica de 150 pm de espesor (EVA: producto de Sanvic) que contenía un agente de curado por calor. De ese modo, se produjo un módulo fotovoltaico.
El valor de la corriente de cortocircuito del módulo fotovoltaico en cada ángulo de incidencia se midió mediante un nuevo método de evaluación utilizando un nuevo simulador solar encontrado por los presentes inventores. El método de medición puede reflejar la trayectoria del sol a lo largo del día y la cantidad de luz solar a lo largo del día a las condiciones de evaluación, lo que permite evaluar las propiedades de salida del módulo fotovoltaico en condiciones cercanas a las condiciones de generación de energía de Módulos fotovoltaicos ya instalados.
El esquema del simulador solar usado se muestra en la Figura 14. Como se ilustra en la Figura 14, un simulador solar 190 usado tiene una fuente de luz 61, una fuente de luz 63, un filtro de corrección espectral 62 frente a la fuente de luz 61, y un filtro de corrección espectral 64 frente a la fuente de luz 63. Los filtros modifican las respectivas distribuciones espectrales de luz a las distribuciones espectrales deseadas antes de que los haces de luz alcancen un filtro de mezcla de longitud de onda 67. El filtro de mezcla de longitud de onda 67 combina los haces de luz de longitudes de onda en las dos distribuciones de espectros diferentes para producir luz solar artificial. La luz solar artificial producida por la combinación de haces de luz es reflejada por un reflector 68 en el ángulo deseado, pasa a través de una lente colimadora 69 y se irradia a un módulo fotovoltaico 195 sostenido en una plataforma 193.
Una de la fuente de luz 61 y la fuente de luz 63 es una fuente de luz de xenón y la otra es una fuente de luz halógena.
La plataforma 193 tiene un ajustador de ángulo 196. El ajustador de ángulo 196 tiene una base 197, un soporte 198 capaz de inclinarse en un ángulo predeterminado desde el normal de la base 197, y un tornillo de enganche 199 que acopla de manera giratoria el soporte 198 con la base 197. Al soporte 198 se fija la plataforma 193.
En el simulador solar, la plataforma que tenía el módulo fotovoltaico encima se inclinó 5° a la vez que se utilizaba el ajustador de ángulo de modo que el módulo fotovoltaico se irradió con la luz de la fuente de luz en un ángulo de incidencia de 0 a 85°. Se registraron los valores de corriente de cortocircuito emitidos por el módulo fotovoltaico. Aquí, los valores de la corriente de cortocircuito de un módulo fotovoltaico sin una película de concentración de luz se midieron de la misma manera. Los resultados se muestran en la Tabla 6. En la Tabla 6, una relación de amplificación representa una relación entre el valor de la corriente de cortocircuito emitida por el módulo fotovoltaico que tiene la película de concentración de luz y el valor de la corriente de cortocircuito emitida por el módulo fotovoltaico sin una película de concentración de luz.
[Tabla 6]
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En la Figura 15 se muestra un gráfico de las relaciones de amplificación de los valores de corriente de cortocircuito en algunos ángulos de incidencia. La generación de energía en un ángulo de incidencia de al menos 60° se aumenta considerablemente (aumento del 4,6%).
Lista de señales de referencia
10, 20, 90, 100 Película de concentración de luz
11 Material de base
81 Célula de batería solar
82 Capa de material de sellado
83 Película de concentración de luz
84 Capa translúcida
800, 900 Módulo fotovoltaico
50 Película
51 Rollo de película
52 Matriz
53 Dispositivo de impresión
54 Rodillo
55 Cortador
161 Intersección de las periferias de las respectivas partes cóncavo-convexas
190 Simulador solar
195 Módulo fotovoltaico

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una película, que es una película de concentración de luz (10, 20, 83, 90, 100) que comprende una estructura cóncavo-convexa fina alterna en al menos una superficie, en la que
- la altura cóncavo-convexa (H) es de 2,7-9,6 pm y el paso cóncavo-convexo (P) es de 0,05-50 pm,
- cada parte cóncavo-convexa tiene una forma periférica de al menos un polígono seleccionado entre un triángulo, un cuadrilátero y un hexágono y tiene una forma de sección transversal de una semiesfera o una parábola,
- la película concentra al menos una de la luz solar directa y la luz solar difusa, y
- la película está hecha de al menos una fluororesina seleccionada entre poli(clorotrifluoroetileno), un copolímero de etileno/tetrafluoroetileno (TFE), un copolímero de etileno/clorotrifluoroetileno (CTFE), un copolímero de CTFE/TFE, un copolímero de TFE/hexafluoropropileno (HFP), un copolímero de TFE/perfluoro(alquilviniléter), fluoruro de polivinilideno y un copolímero de TFE/HFP/etileno.
2. La película según la reivindicación 1, en la que las partes cóncavo-convexas están dispuestas firmemente con un lado de cada polígono superpuesto a un lado de un polígono adyacente.
3. La película según la reivindicación 1 o 2, en la que la al menos una fluororesina tiene un índice de refracción de 1,30-1,65.
4. La película según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que es transmisiva.
5. Un módulo fotovoltaico (195, 800, 900) que comprende la película según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4.
6. El módulo fotovoltaico (195, 800, 900) según la reivindicación 5, que comprende:
- una célula de batería solar (81);
- una capa de material de sellado (82) con la célula de batería solar (81) sellada en el interior; y
- la película según cualquiera de las reivindicaciones 1 -6 formada en cualquiera o ambos lados de la capa de material de sellado (82).
7. El módulo fotovoltaico (195, 800, 900) según la reivindicación 5, que comprende:
- una célula de batería solar (81);
- una capa de material de sellado (82) con la célula de batería solar (81) sellada en el interior;
- una capa translúcida (84) formada en cualquiera o ambos lados de la capa de material de sellado (82); y
- la película según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 dispuesta sobre la capa translúcida (84).
8. Un molde de transferencia que comprende una estructura cóncavo-convexa alterna inversa de la estructura cóncavo-convexa de la película según la reivindicación 1 o 2 en al menos una superficie.
9. El molde de transferencia según la reivindicación 8, que está hecho de una resina termoplástica, una resina termoendurecible o al menos un material inorgánico seleccionado del grupo que consiste en níquel, silicio, cuarzo y vidrio.
10. Una capa protectora maestra que comprende
- un sustrato de vidrio, y
- una capa protectora formada en al menos una superficie del sustrato de vidrio,
teniendo la capa protectora la estructura cóncavo-convexa alterna de la película según la reivindicación 1 o 2 en la superficie opuesta al sustrato de vidrio.
11. Un módulo fotovoltaico de película delgada orgánica que comprende la película según cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013149803A (ja) * 2012-01-19 2013-08-01 Keiwa Inc 太陽電池モジュール用フロントシート及びこれを用いた太陽電池モジュール
EP2793271A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-22 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Solar photovoltaic module
CN103441176A (zh) * 2013-08-29 2013-12-11 江苏尚特光伏科技有限公司 一种新型太阳能光伏板组件
CN103823261B (zh) * 2014-03-10 2016-03-09 宁波东旭成新材料科技有限公司 一种增亮膜
FR3023977B1 (fr) * 2014-07-16 2017-11-24 Thales Sa Module photovoltaique comprenant une optique de concentration avec des motifs sub-longueurs d'onde et generateur solaire pour satellite comprenant ledit module
HUP1400380A2 (hu) * 2014-08-07 2016-03-29 Ecosolifer Ag Napelem cella elrendezés
JP6415942B2 (ja) * 2014-11-20 2018-10-31 国立研究開発法人物質・材料研究機構 薄膜太陽電池用三次元微細構造パターン基板と薄膜太陽電池
US20170302223A1 (en) * 2015-10-16 2017-10-19 Ameristar Solar, LLC Solar panel stealth and heat management
SG11201803179YA (en) * 2015-11-04 2018-05-30 Lintec Corp Curable resin film and first protective film forming sheet
CN106057965B (zh) * 2016-05-31 2019-09-24 浙江京华激光科技股份有限公司 一种光转向膜生产工艺
WO2017218816A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Lumen Llc Photovoltaic systems for collection of diffuse and direct sun light and systems and methods of optimizing same
CN106301197B (zh) * 2016-10-14 2018-08-17 唐荣芬 八面低倍聚光光伏单元体及其构成的光伏组件和发电装置
US10937915B2 (en) 2016-10-28 2021-03-02 Tesla, Inc. Obscuring, color matching, and camouflaging solar panels
US20180130921A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-10 Tesla, Inc. System and methods for achieving a micro louver effect in a photovoltaic cell
CN106549074A (zh) * 2016-12-08 2017-03-29 上海空间电源研究所 一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件及其制备方法
US10239613B2 (en) 2017-01-23 2019-03-26 Ameristar Solar, LLC Solar power tethered drone
US10376528B2 (en) * 2017-03-10 2019-08-13 Tecton Group, Llc Composition comprising ketone body and nicotinamide adenine dinucleotide modulator and methyl donor
JP6789178B2 (ja) * 2017-06-07 2020-11-25 三菱電機株式会社 太陽電池モジュール
WO2019004325A1 (ja) * 2017-06-29 2019-01-03 パナソニック株式会社 レンズアレイ及びレンズアレイの製造方法
FR3069544B1 (fr) * 2017-07-28 2020-05-15 Arkema France Procede de preparation d'un film de polymere fluore reticule
EP3683299A4 (en) * 2017-09-15 2021-06-23 AGC Inc. MICROCHANNEL CHIP
FR3089977B1 (fr) * 2018-12-17 2021-09-10 Arkema France Polymères fluorés électroactifs réticulables comprenant des groupements photoactifs
TWI707536B (zh) * 2018-12-25 2020-10-11 明新學校財團法人明新科技大學 螢光太陽能集光器
CN110112246A (zh) * 2019-05-14 2019-08-09 肇庆东洋铝业有限公司 光伏电池间隙反光膜及光伏电池组件
US20240021743A1 (en) * 2020-10-25 2024-01-18 David O. Giacomini Three dimensional concave hemisphere solar cells
CN114639751B (zh) * 2020-12-01 2023-12-01 隆基绿能科技股份有限公司 柔性光伏器件及生产方法
CN113451781B (zh) * 2021-05-28 2022-07-08 西安电子科技大学 一种超小型化的2.5维吸透一体化频选吸波器
JP7509721B2 (ja) * 2021-07-06 2024-07-02 恵和株式会社 光学シート積層体、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及びバックライトユニットの製造方法
CN114140608A (zh) * 2021-12-09 2022-03-04 江苏提米智能科技有限公司 一种光伏板标记方法、装置、电子设备及存储介质

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6021686B2 (ja) 1980-08-08 1985-05-29 旭硝子株式会社 常温硬化可能な含フツ素共重合体
JPS62174213A (ja) 1985-10-15 1987-07-31 Daikin Ind Ltd 含フツ素共重合体およびフツ素樹脂塗料
JP2787326B2 (ja) 1989-03-03 1998-08-13 関西ペイント株式会社 硬化性組成物
JPH02232250A (ja) 1989-03-03 1990-09-14 Kansai Paint Co Ltd 樹脂組成物、硬化性組成物及び塗料組成物
JPH02232251A (ja) 1989-03-03 1990-09-14 Kansai Paint Co Ltd 樹脂組成物、硬化性組成物及び塗料組成物
FR2644466B1 (fr) 1989-03-15 1992-08-14 Solvay Procede pour la fabrication de polymeres du fluorure de vinylidene et utilisation des polymeres du fluorure de vinylidene pour la formulation de peintures
JP2722802B2 (ja) 1989-10-13 1998-03-09 ダイキン工業株式会社 塗料用組成物
JP3087286B2 (ja) 1990-05-22 2000-09-11 ダイキン工業株式会社 フッ化ビニリデン共重合体およびそれを含有した硬化用組成物
JPH07110890B2 (ja) 1990-06-29 1995-11-29 ダイキン工業株式会社 含フッ素共重合体およびそれを用いた塗料用組成物
JP3687836B2 (ja) 1993-06-07 2005-08-24 日本特殊光学樹脂株式会社 フレネルレンズ
CN1146810A (zh) * 1995-02-17 1997-04-02 鹫兴产株式会社 凸超微粒子的表面结构
EP0852251B1 (en) 1995-09-22 2003-05-28 Daikin Industries, Limited Stain-proofing agent for preventing adherence of stain and composition for paints
JP3822961B2 (ja) * 1997-09-11 2006-09-20 大日本印刷株式会社 レンチキュラーレンズシート及び透過型スクリーン
JP4032610B2 (ja) * 2000-06-16 2008-01-16 富士電機アドバンストテクノロジー株式会社 非単結晶薄膜太陽電池の製造方法
EP1347001B1 (en) 2000-08-29 2006-04-19 Daikin Industries, Ltd. Curable fluoropolymer, curable resin composition containing the same, and antireflexion film
JP2002203980A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Canon Inc 太陽電池モジュール、太陽電池アレイ、建材一体型太陽電池、壁材一体型太陽電池、及び屋根一体型太陽電池
JP2002228819A (ja) 2001-02-05 2002-08-14 Taiyo Yuden Co Ltd 光分岐回折光学素子及び光分岐器
JP2002261311A (ja) * 2001-03-02 2002-09-13 Mitsui Chemicals Inc 薄膜太陽電池基材およびそれを用いた薄膜太陽電池
US7108819B2 (en) * 2001-08-27 2006-09-19 The Boeing Company Process for fabricating high aspect ratio embossing tool and microstructures
EP1437608A4 (en) * 2001-09-13 2006-07-26 Asahi Glass Co Ltd DIFFRACTION DEVICE
JP3900975B2 (ja) 2002-03-06 2007-04-04 オムロン株式会社 反射板、反射型表示装置および電子機器並びに光反射方法および画像表示方法
GB0227718D0 (en) * 2002-11-28 2003-01-08 Eastman Kodak Co A photovoltaic device and a manufacturing method hereof
JP2005101519A (ja) * 2003-09-05 2005-04-14 Hitachi Chem Co Ltd 太陽電池ユニット及び太陽電池モジュール
JP4811628B2 (ja) * 2003-09-05 2011-11-09 日立化成工業株式会社 集光フィルム及び太陽電池ユニット
EP1741732B1 (en) 2004-04-13 2013-06-19 Daikin Industries, Ltd. Chlorotrifluoroethylene copolymer
WO2006035698A1 (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Dueller Corporation シート状集光器及びこれを用いた太陽電池シート
JPWO2008032724A1 (ja) * 2006-09-14 2010-01-28 東レ株式会社 光導波路フィルム
JP2008311604A (ja) * 2007-02-06 2008-12-25 Hitachi Chem Co Ltd 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュール用波長変換型集光フィルム
DE112008000551T5 (de) * 2007-02-28 2010-01-07 Hitachi Chemical Co., Ltd. PV Modul und ein Verfahren zum Herstellen des PV Moduls
WO2008112985A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Evergreen Solar, Inc. Solar module with a stiffening layer
FR2915834B1 (fr) * 2007-05-04 2009-12-18 Saint Gobain Substrat transparent muni d'une couche electrode perfectionnee
JP5139323B2 (ja) * 2007-09-19 2013-02-06 株式会社クラレ エレクトロクロミック表示素子及びその製造方法
JP2009094501A (ja) * 2007-09-20 2009-04-30 Kyocera Corp 光電変換装置
JP2009229581A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Hikari Energy Kenkyusho:Kk 集光装置
JP4642124B2 (ja) * 2008-07-18 2011-03-02 大日本印刷株式会社 光学シート、面光源装置、および、透過型表示装置
KR100966371B1 (ko) * 2008-09-29 2010-06-28 삼성엘이디 주식회사 태양전지 모듈
WO2010051149A1 (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Arkema France Nano-structure coated sheets/films for optical electronic displays and photovoltaic modules
JP4513921B2 (ja) * 2008-12-09 2010-07-28 ソニー株式会社 光学体およびその製造方法、窓材、ブラインド、ロールカーテン、ならびに障子
JP5605223B2 (ja) 2009-06-23 2014-10-15 三菱レイヨン株式会社 反射防止物品およびディスプレイ装置
JP6049979B2 (ja) 2009-07-03 2016-12-21 ソニー株式会社 光学素子、および表示装置
JP5388754B2 (ja) * 2009-08-22 2014-01-15 京セラ株式会社 光電変換装置、並びに光電変換モジュール
US20110226323A1 (en) * 2009-09-14 2011-09-22 E.I. Du Pont De Nemours And Company Use of thermally stable, flexible inorganic substrate for photovoltaics
WO2012150951A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation A film for photovoltaic devices

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