ITPD20110116A1 - Film multistrato polimerico incapsulante per celle per moduli fotovoltaici, e foglio protettivo integrato, tipo 'backsheet' o 'frontsheet' comprendente tale film - Google Patents

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ITPD20110116A1 IT000116A ITPD20110116A ITPD20110116A1 IT PD20110116 A1 ITPD20110116 A1 IT PD20110116A1 IT 000116 A IT000116 A IT 000116A IT PD20110116 A ITPD20110116 A IT PD20110116A IT PD20110116 A1 ITPD20110116 A1 IT PD20110116A1
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Filippo Magrin
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Description

FILM MULTISTRATO POLIMERICO INCAPSULANTE PER CELLE PER MODULI FOTOVOLTAICI, E FOGLIO PROTETTIVO INTEGRATO, TIPO 'BACKSHEET' O 'FRONTSHEET' COMPRENDENTE TALE FILM
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto un film multistrato polimerico incapsulante per celle per moduli fotovoltaici.
Forma oggetto del trovato anche un foglio protettivo integrato, tipo 'backsheet' o 'frontsheet', comprendente un film multistrato polimerico secondo il trovato.
Generalmente, la struttura tipica di un modulo fotovoltaico di prima generazione, con celle a silicio cristallino, Ã ̈ costituita dai seguenti componenti principali: una lastra di vetro, un primo film incapsulante, superiore, le celle fotovoltaiche interconnesse dai nastri di connessione elettrica, un secondo film incapsulante, inferiore, ed un foglio protettivo, generalmente multistrato laminato, inferiore, noto in gergo come "backsheet".
In alcuni casi, laddove leggerezza e flessibilità sono importanti, la lastra di vetro à ̈ sostituita da un foglio laminato protettivo, noto in gergo come "frontsheet".
Nel caso dei moduli fotovoltaici di seconda generazione, con celle a film sottile, la struttura tipica comprende normalmente i seguenti strati: una lastra di vetro, la cella fotovoltaica deposta come film sottile sul vetro, un film incapsulante inferiore, un altra lastra di vetro o un foglio laminato protettivo, cioà ̈ il "backsheet".
Una struttura alternativa per tali moduli fotovoltaici di seconda generazione à ̈ la seguente: un "frontsheet", ovvero un foglio di protezione di ETFE (Etilene TetraFluoroEtilene), o altro laminato protettivo trasparente, un film incapsulante, posto superiormente, la cella fotovoltaica deposta come film sottile, su di un foglio di metallo, o polimerico, inferiore.
Sono oggi anche noti, ma solo limitatamente diffusi moduli di terza generazione, con celle fotoelettrochimiche, ad esempio celle di Grätzel, o con polimeri semiconduttori, ad esempio celle ad eterogiunzioni disperse, la cui struttura tipica à ̈ la seguente: un film incapsulante superiore protettivo e di barriera all'ossigeno e all'umidità, una cella fotovoltaica elettrochimica o con polimeri semiconduttori, un film incapsulante inferiore protettivo e di barriera all'ossigeno e all'umidità.
A tutt'oggi la produzione di un modulo fotovoltaico consta nell'assemblaggio, manuale o automatizzato, dei vari strati componenti e la loro laminazione, in modo discontinuo o continuo, con un processo che tipicamente prevede l'applicazione di calore e pressione.
In funzione della qualità finale del prodotto e la sua durabilità nel tempo, normalmente almeno venti anni, l'operazione più critica nella produzione di un modulo fotovoltaico à ̈ la laminazione.
Infatti il film incapsulante, in tutte le sopra citate soluzioni produttive, con la laminazione à ̈ chiamato a deformarsi a caldo per inglobare le celle, legando gli strati protettivi superiore ed inferiore e formando così l'involucro protettivo che nel corso degli anni protegge l'elettronica, cioà ̈ celle e connessioni, dagli attacchi atmosferici: umidità, radiazioni solari, in particolare raggi UV, grandine, gelo, agenti atmosferci inquinanti, eccetera.
Tali citate strutture note di modulo fotovoltaico ed il relativo metodo di produzione con laminazione, per quanto diffusi, presentano alcuni inconvenienti che rischiano di determinare difetti qualitativi.
I più importanti inconvenienti sono microbolle, delaminazione, e presenza di contaminanti ed impurità.
Le microbolle da umidità sono dovute alla condensa presente sulle superfici dei componenti, in particolare tra film incapsulante e backsheet.
Vi sono anche microbolle da aria intrappolata, dovute all'aria che può rimanere intrappolata tra i vari componenti del modulo, ed in particolare tra il film incapsulante e il foglio protettivo backsheet e/o frontsheet.
In generale, le microbolle provocano una serie di problemi funzionali, oltre che estetici, tra cui sono più rilevanti la riduzione dell'isolamento elettrico della cella per accumulo di umidità nelle stesse, e la riduzione dell'efficienza di conversione energetica del modulo fotovoltaico a causa della ridotta trasmittanza ottica.
La delaminazione del modulo tra film incapsulante e foglio protettivo, backsheet o frontsheet, Ã ̈ provocata dalla scarsa adesione tra film incapsulante e foglio protettivo stesso.
Tale situazione di scarsa adesione à ̈ imputabile alla migrazione e all'accumulo di umidità o di altre sostanze nella zona di interfaccia tra i film incapsulante e foglio protettivo, e alle sollecitazioni, prevalentemente termiche, a cui il modulo fotovoltaico à ̈ sottoposto nel corso della sua vita.
Per quanto riguarda la presenza di contaminanti ed impurità, la superficie tra film incapsulante e foglio protettivo, anche se trattata con attenzione à ̈ normalmente contaminata da piccole impurità come polvere, depositi organici ed altro, dovuti al processo produttivo.
Un ulteriore inconveniente della tecnica nota à ̈ dato dal fatto che il processo produttivo prevede la movimentazione di ogni singolo componente del modulo.
In particolare la linea di produzione dei moduli necessita di una macchina che svolge e taglia il film incapsulante e di una apposita distinta macchina che svolge e taglia il film protettivo, macchine queste che vanno a pesare non poco sul costo del prodotto.
Successivamente all'operazione di taglio, ogni componente, compresi il film incapsulante e il foglio protettivo, backsheet o frontsheet, vanno posizionati con precisione e cura uno sull'altro. Un modo oggi noto per aumentare la qualità del modulo fotovoltaico e ridurre al contempo i costi di produzione à ̈ quello di integrare il foglio protettivo, ovvero backsheet o frontsheet, con il film incapsulante.
Questo può avvenire secondo diversi metodi.
Un primo metodo prevede il semplice appoggio del film incapsulante sul foglio protettivo, eventualmente con applicazione blanda di pressione e calore, in modo da realizzare un pre-laminato comprendente tali due strati.
Un secondo metodo prevede l'accoppiamento per laminazione con adesivo.
Un terzo metodo prevede l'accoppiamento per laminazione con estrusione ("extrusion lamination").
Un quarto metodo prevede la spalmatura ("extrusion coating") del film incapsulante sul foglio protettivo.
Tali metodi, pur diffusi, presentano ciascuno comunque almeno parte delle problematiche sopra citate.
In particolare, il metodo per semplice appoggio non risolve il problema delle microbolle, nà ̈ l'inconveniente del rischio di delaminazione.
Il metodo di accoppiamento per laminazione con adesivo comporta dei limiti e dei rischi legati alle possibili interazioni tra i componenti del film incapsulante, ed in particolare dei perossidi e dei silani, con i componenti dell'adesivo, in particolare in relazione alla durata nel tempo del modulo fotovoltaico.
Il metodo di accoppiamento per laminazione con estrusione non risolve il problema della limitata adesione, ovvero dei rischi di delaminazione.
Il metodo di coating del film incapsulante sul film protettivo presenta anch'esso il problema della limitata adesione con rischio di delaminazione.
Inoltre, la laminazione tra il film incapsulante, estremamente elastico, e il foglio protettivo, tipicamente rigido o semirigido, può comportare difetti quali pieghe, grinze e piccole bolle d'aria che rimango intrappolata nel laminato.
Un film incapsulante standard à ̈ solitamente a base di EVA, e nella sua formulazione devono essere presenti perossidi e silani.
I perossidi sono necessari in quanto il film di EVA tal quale, essendo un materiale termoplastico a basso punto di fusione (circa 60-70 °C), non può resistere alle temperature di esercizio (ove a volte i moduli fotovoltaici raggiungono temperature anche di 60-70 °C, e comunque vengono tipicamente testati fino ad 85°C).
I perossidi, durante la laminazione del modulo (a caldo, tipicamente alla temperatura di circa 150°C per un tempo di circa 15 min.) si decompongono, innescano la reticolazione del polimero EVA ed innescano l'aggancio delle molecole dei silani alla catena molecolare del polimero di EVA.
La necessità di usare un film di EVA a basso punto di fusione à ̈ legato alla necessità di avere una elevatissima trasparenza, il che significa non avere perdite di efficienza di conversione del modulo, cosa non ottenibile usando un film EVA ad alto punto di fusione, ovvero con maggiore cristallinità.
I silani, invece, sono necessari per migliorare l'adesione del film incapsulante in EVA al vetro ed in generale alle superfici polari (come quelle delle celle e dei contatti elettrici).
I silani reagiscono con tali superfici polari sviluppando un legame chimico molto forte e stabile anche in presenza di umidità.
Poichà ̈ L'EVA à ̈ un materiale polare con una certa affinità all'acqua, quest'ultima può accumularsi e permeare l'EVA, raggiungendo nel tempo la superficie tra vetro ed incapsulante; qui si interpone tra EVA e vetro riducendo drasticamente l'adesione reciproca.
Grazie ai silani, il film di EVA mantiene la sua adesione rispetto alle superfici citate anche in presenza di umidità che a causa dell'esposizione prolungata alle intemperie può sempre accumularsi nel modulo fotovoltaico.
I perossidi sono sostanze molto aggressive e dotate di basso peso molecolare e quindi facili alla migrazione nel film incapsulante stesso.
Tali perossidi possono quindi migrare nel corso del tempo fino a raggiungere lo strato di adesivo che lega appunto il film incapsulante al foglio protettivo, backsheet o frontsheet.
Se questo accade, i perossidi attaccano e degradano l'adesivo le cui prestazioni si riducono drasticamante.
Se ciò avviene, il modulo fotovoltaico che à ̈ sempre esposto alle intemperie si delamina nella zona tra incapsulante e backsheet e/o frontsheet, determinandosi così zone di accumulo di umidità e aria, e ciò porta alla danneggiamento parziale o totale dello stesso modulo, con perdita di isolamento elettrico, perdita di efficienza di conversione, ecc.
In parte anche i silani possono similmente ridurre le prestazioni dell'adesivo, in quanto possono dopo migrazione reagire con l'adesivo e ridurre la sua capacità di reticolarsi e di legarsi alle superfici dell'incapsulante da un lato del frontsheet e/o backsheet dall'altro.
Il compito del presente trovato à ̈ quello di realizzare un film multistrato polimerico incapsulante per celle di moduli fotovoltaici, che consenta di incapsulare una cella fotovoltaica senza gli inconvenienti sopra citati.
Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un film multistrato polimerico incapsulante accoppiabile ad un film protettivo, frontsheet o backsheet in modo sicuro e duraturo.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un film multistrato polimerico incapsulante, accoppiabile ad un foglio protettivo con tecniche di tipo noto.
Un ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un film multistrato polimerico incapsulante capace di migliorare la durata di un modulo fotovoltaico di cui à ̈ parte diminuendo i rischi di delaminazione e di microbolle.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un film multistrato polimerico incapsulante che consenta quindi di mettere a punto un processo di produzione di moduli fotovoltaici più semplice ed economico rispetto ai noti.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un foglio protettivo integrato, backsheet o frontsheet, di tipo integrato, che comprenda un film incapsulante secondo lo stesso trovato.
Non ultimo scopo del trovato à ̈ quello di proporre un film multistrato polimerico incapsulante per celle di moduli fotovoltaici, nonchà ̈ un foglio protettivo integrato, tipo 'backsheet' o 'frontsheet', comprendente tale film, realizzabile con impianti e tecnologie note.
Questo compito, nonchà ̈ questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un film multistrato polimerico incapsulante per celle per moduli fotovoltaici, da integrare mediante laminazione con adesivo ad un foglio di protezione, backsheet o frontsheet, per le celle fotovoltaiche di un modulo fotovoltaico, caratterizzato dal fatto di comprendere
- un primo strato polimerico incapsulante, ed
- un secondo strato polimerico di protezione di detto primo strato incapsulante, preposto all'interazione con lo strato di adesivo interposto tra detto film multistrato e il film di protezione.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di tre forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, del film multistrato polimerico incapsulante secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:
–la figura 1 rappresenta una vista in sezione schematica di un film multistrato secondo il trovato in una sua prima forma realizzativa;
–la figura 2 rappresenta una vista in sezione schematica di un film multistrato secondo il trovato, in una sua seconda forma realizzativa;
–la figura 3 rappresenta una vista in sezione schematica di un film multistrato secondo il trovato, in una sua terza forma realizzativa;
–la figura 4 rappresenta una vista in sezione schematica di un foglio protettivo integrato secondo il trovato;
–la figura 5 rappresenta una vista in sezione schematica di una seconda forma realizzativa di un foglio protettivo integrato secondo il trovato.
Con riferimento alle figure citate, un film multistrato polimerico incapsulante per celle per moduli fotovoltaici secondo il trovato, Ã ̈ indicato nel suo complesso con il numero 10.
Tale film multistrato 10 Ã ̈ preposto ad essere integrato mediante laminazione con adesivo 11 ad un foglio di protezione 12, backsheet o frontsheet, per le celle fotovoltaiche di un modulo fotovoltaico.
Tale film multistrato 10 comprende:
- un primo strato polimerico incapsulante 13, ed –un secondo strato polimerico 14 di protezione di detto primo strato incapsulante 13, preposto all'interazione con lo strato di adesivo 11 interposto tra il film multistrato 10 stesso e il foglio di protezione 12.
Il secondo strato 14 à ̈ privo di additivi che possono compromettere l'adesione e la sua durata nel tempo, ed in particolare à ̈ privo di perossidi residui, silani non aggraffati, scivolanti, e simili.
Tale secondo strato 14 Ã ̈ anche di barriera alla migrazione di tali sostanze, ovvero silani e perossidi, da detto primo strato 13 verso detto strato adesivo 11, essendo, inoltre, di barriera al passaggio di eventuali residui di solvente, o di adesivo non reticolato, da detto strato adesivo 11 verso il primo strato 13.
Tale secondo strato 14 à ̈ composto da un polimero con elevata resistenza alla deformazione a caldo (creep) e alla migrazione di perossidi e silani. La resistenza alla deformazione a caldo à ̈ importante poiché il modulo fotovoltaico, nelle condizioni di utilizzo e di prova, viene sottoposto a temperature elevate, come sopra indicate, e a tali temperature à ̈ necessario scongiurare che le celle si possano muovere, sovrapporsi o tensionare le connessioni elettriche o addirittura staccarsi dalle stesse.
In particolare, il secondo strato 14 comprende un polimero termoplastico semicristallino la cui temperatura di fusione à ̈ maggiore di 85°C, e preferibilmente maggiore di 95 °C.
Un polimero termoplastico semicristallino con tali caratteristiche assolve al compito di opporsi alla migrazione dei citati silani e perossidi dal primo strato 13, attraverso il secondo strato 14, verso lo strato adesivo 11.
Infatti la cristallinità del polimero termoplastico quanto più à ̈ elevata tanto più si oppone alla migrazione dei permeanti, ovvero silani e perossidi, i quali al contrario diffondono bene nella fase amorfa e molto poco in quella cristallina.
Poichà ̈ ogni fase cristallina à ̈ caratterizzata da una temperatura di fusione tipica, e poichà ̈ in generale tanto più à ̈ elevata la fase cristallina e maggiore à ̈ la temperatura di fusione del materiale (così come questa viene rilevata dal picco di fusione della classica analisi termica differenziale calorimetrica (DSC)), al fine di limitare e se possibile impedire la permeazione à ̈ necessario utilizzare polimeri semicristallini a temperatura di fusione più elevata possibile, e sicuramente maggiore delle condizioni di utilizzo. Oltre certi limiti di temperatura non ci si spinge comunque, poichà ̈ polimeri troppo cristallini, tendono a comportarsi meccanicamente in modo fragile e quindi il modulo fotovoltaico che li incorpora, sottoposto in esercizio ed in fase di test a temperature anche sotto lo zero (-40°C) può evidenziare fessurazioni, delaminizioni, distacchi, ecc.
Il polimero termoplastico semicristallino à ̈ presente in detto secondo strato 14 in una percentuale tra il 40% ed il il 100%, preferibilmente tra il 60% ed il 100%, ed in particolare del 100%.
Qualora il polimero termoplastico semicristallino non fosse presente nella percentuale del 100%, la restante percentuale à ̈ da intendersi data da altri polimeri termoplastici.
Tale secondo strato 14 ha spessore compreso tra 1 e 400 µm, preferibilmente tra 50 e 150 µm, ed in particolare tra 75 e 125 µm.
Vantaggiosamente, il polimero termoplastico semicristallino presente nel secondo strato 14 à ̈ dato da un polimero a scelta tra: polietilene a bassa densità (LDPE), polietilene lineare a bassa densità (LLDPE), polietilene ad alta densità (HDPE), ed altri simili ed equivalenti, o in alternativa da copolimeri polari di etilene quali etilvinilacetato (EVA), etilenmetilacrilato (EMA), etilbutilacrilato (EBA), ed altri simili ed equivalenti.
In particolare, e preferibilmente, il polimero termoplastico semicristallino presente in detto secondo strato 14 à ̈ dato da EVA con contenuto di vinilacetato minore del 20%, preferibilmente minore del 10%, ed in particolare minore del 6% , con indice di fluidità (Melt Flow Rate) minore di 50 g/10 min, preferibilmente minore di 20 g/10 min, ed in particolare minore di 5 g/10 min, con tale indice di fluidità da intendersi misurato alle condizioni di 190°C e 2,16 chilogrammi di spinta.
I polimeri termoplastici semicristallini citati, con tali caratteristiche, presentano una struttura chimica sostanzialmente apolare (LDPE, LLDPE, HDPE) o debolmente polare (EVA), e poichà ̈ le potenziali sostanza migranti sono tutte polari, ciò ne limita ulteriormente la migrazione.
Il secondo strato 14 può essere addittivato con cariche minerali quali carbonato di calcio, talco, triidrossido di alluminio, biossido di titanio, e simili, od organiche, come il nerofumo, atte a conferire elevata resistenza allo scorrimento a caldo.
Infatti essendo tale secondo strato 14 privo di perossidi, deve comunque poter fornire una elevata resistenza alla deformazione a caldo.
Tali cariche minerali sono preferibilmente comprese in una percentuale tra 1% e 60%, ed in particolare tra il 10% ed il 40%.
La faccia esterna di detto secondo strato 14 à ̈ predisposta per operazioni di laminazione tramite tecniche di pretrattamento, in sà ̈ note, come trattamento corona, fiamma, plasma, primerizzazione e simili.
Il secondo strato 14 può presentare addittivi stabilizzanti UV e termici, come ad esempio stabilizzanti UV della famiglia delle ammine stericamente impedite (HALS), ad esempio TINUVIN® 770 della ditta BASF, assorbitori UV (UVA) della famiglia dei benzofenoni, ad esempio CYASORB® UV-531 della ditta Cytech, o benzotriazoli, ad esempio TINUVIN® 326 della ditta BASF, o stabilizzanti termici come ad esempio IRGAFOS® 168 della ditta BASF.
Tale secondo strato 14 à ̈ anche di barriera all'umidità, grazie ad una permeabilità al vapor d'acqua (WVTR) inferiore a 25 g/m2 al giorno, preferibilmente minore di 5 g/m2 al giorno, misurata alle condizioni di 23°C e 85/15 RH.
Tale secondo strato 14 presenta proprietà di rigidezza atte a facilitare la lavorabilita del film 10, grazie ad un modulo elastico in trazione (modulo di Young) maggiore di 50 MPa, e preferibilmente maggiore di 100 MPa.
In una variante realizzativa del film multistrato 10 secondo il trovato, il secondo strato 14 comprende un polimero termoplastico amorfo, e non semicristallino, la cui temperatura di transizione vetrosa à ̈ maggiore di 85°C, e preferibilmente maggiore di 105°C.
Un simile secondo strato 14 à ̈ composto da un polimero con addittivi atti a reticolare per effetto di calore o umidità o altra tecnica tipo irraggiamento con raggi gamma e simili, prima della laminazione del modulo fotovoltaico.
Tali additivi sono dati da
- perossidi con temperatura caratteristica di decomposizione più bassa della temperatura caratteristica di decomposione dei perossidi contenuti nel primo strato 13 ed atti a permettere al primo strato 13 di reticolare per apporto di calore prima della laminazione;
- composti silanici atti ad aggraffarsi, tramite perossidi, durante una operazione di estrusione del secondo strato 14, sulle catene molecolari del polimero di detto secondo strato stesso, o già aggraffati sulla catena molecolare di detto polimero del secondo strato 14, atti a permettere la reticolazione dello strato 13 per effetto dell'umidità ed eventualmente anche del calore prima della produzione del modulo fotovoltaico a cui il film 10 à ̈ destinato.
Tali perossidi e silani pur essendovi non sono 'liberi' di migrare, ma sono già aggraffati e non più pericolosi una volta che il film 10 sia stato accoppiato allo strato di adesivo 11.
Il film multistrato 10 può comprendere pigmenti e coloranti atti a conferire la colorazione voluta del foglio integrato di tipo backsheet che lo incorpori.
Il primo strato 13 Ã ̈ composto da un polimero termoplastico contenente agenti reticolanti.
Tale polimero termoplastico definente il primo strato 13 Ã ̈ EVA, ad esempio del tipo Elvax 150W della ditta Dupont.
Tale primo strato 13 Ã ̈ addittivato con agenti reticolanti quali perossidi, agenti accoppianti quali silani e addittivi stabilizzanti UV e termici.
I perossidi sono perossidi organici, ad esempio della famiglia dei perossicarbonati, ad esempio il LUPEROX TBEC della ditta ARKEMA.
Gli agenti accoppianti sono ad esempio silani organici, ad esempio della famiglia dei metacrilossil - ossipropil - trimetossisilani (MTMSI), ad esempio lo Z-6030 della ditta DOW CORNING.
Gli agenti stabilizzanti UV sono costituiti da ammine stericamente impedite (HALS), ad esempio TINUVIN® 770 della ditta BASF, assorbitori UV (UVA) della famiglia dei benzofenoni come CYASORB UV-531 della ditta CYTECH, o benzotriazoli come il TINUVIN 326 della ditta BASF, e gli stabilizzanti termici come lo IRGAFOS 168 della ditta BASF.
Lo spessore del primo strato 13 à ̈ compreso tra 50 e 1000 µm, e preferibilmente à ̈ compreso tra 250 e 500 µm.
Il primo strato 13 può essere costituito da una miscela di polimero termoplastico prevalentemente amorfo come sopra descritto, e altri polimeri termoplastici. Preferibilmente, il polimero termoplastico prevalentemente amorfo à ̈ presente in una percentuale tra 40% e 100%, più preferibilmente à ̈ presente in una percentuale tra 60% e 100%, ed in particolare à ̈ presente al 100%. In una sua ulteriore variante realizzativa, il primo strato 13 à ̈ a base di un polimero termoplastico privo di agenti reticolanti, quale ad esempio l'etilenmetilacrilato (EMA).
In una sua ulteriore variante realizzativa, il primo strato 13 comprende polietilene lineare bassa densità (LLPDE) ed addittivi, tipo silani, atti a reticolare per effetto dell'umidità od altra tecnica nota, durante la laminazione del modulo fotovoltaico.
In una sua seconda forma realizzativa, anch'essa esemplificativa e non limitativa del trovato, illustrata in figura 2, il film multistrato polimerico incapsulante 110 comprende un terzo strato 115, con funzione di legante, intermedio tra detto primo strato 113 e detto secondo strato 114, con il secondo strato 114 a contatto dell'adesivo 111, di unione con un generico foglio protettivo 112.
Tale terzo strato 115 Ã ̈ composto da una miscela di polimeri presenti nel primo strato 113 e nel secondo strato 114.
In alternativa, il terzo strato 115 Ã ̈ costituito da polimeri leganti quali ad esempio copolimeri di EVA graffata con anidride maleica (MAH), copolimeri di EVA graffata con glicidilmetacrilato (GMA) e simili, o da una miscela dei polimeri presenti negli strati primo 113 e secondo 114 con detti polimeri leganti.
In una terza forma realizzativa del trovato, da intendersi anch'essa esemplificativa e non limitativa dello stesso, schematizzata in figura 3, il film multistrato polimerico incapsulante 210 comprende un terzo strato 215, intermedio, di barriera, unito a detto primo strato 213 per mezzo di un quarto strato 216 con funzione di legante, e unito a detto secondo strato 214 mediante un quinto strato 217 con funzione di legante.
Tale terzo strato 215 Ã ̈ ad esempio costituito da un polimero di barriera all'ossigeno, tipo etilevinilalcool (EVOH), poliammide (PA), e simili, mentre quarto strato 216 e quinto strato 217 sono in polimeri leganti quali ad esempio copolimeri di EVA graffata con anidride maleica (MAH), copolimeri di EVA graffata con glicidilmetacrilato (GMA) e simili.
Lo strato adesivo 11, 111, 211 à ̈ di un tipo a scelta tra adesivi poliuretanici, poliestere, epossidici, e simili, e ad esempio à ̈ dato da un adesivo poliuretanico bicomponente a solvente.
Per quanto riguarda la produzione, il film 10 secondo il trovato si caratterizza per il fatto che detti strati primo e secondo sono accoppiati mediante un processo di coestrusione.
In alternativa, gli strati primo e secondo sono accoppiati mediante un processo di 'extrusion coating' del primo strato sul secondo strato.
Secondo una ulteriore alternativa, gli strati primo e secondo sono accoppiati mediante un processo di semplice appoggio.
Secondo una ancora ulteriore alternativa, detti strati primo e secondo sono accoppiabili mediante un processo di laminazione con estrusione.
Il film 10 può presentarsi all'accoppiamento con il foglio protettivo 12 a sua volta con un foglio protettivo, o 'liner', per evitare trasferimento in bobina di perossidi e silani, ad esempio un foglio di polietilene ad alta densità (HDPE).
Forma oggetto del trovato anche un foglio protettivo, indicato in figura 4 con 318, tipo backsheet o frontsheet, integrato con strato polimerico incapsulante, per la protezione di celle di moduli fotovoltaici.
La peculiarità di un simile foglio protettivo integrato 318 à ̈ quella di comprendere
- un foglio protettivo 312 mono o multi strato, - uno strato di adesivo 311, intermedio, di unione con un film multistrato polimerico incapsulante 310 come ad una o più delle sue forme e varianti realizzative sopra descritte.
Tale foglio protettivo integrato 318 presenta un film protettivo 312 che comprende un primo strato di PET (polietilentereftalato) 319, esterno, ed un secondo strato di PET 320, interno, intercalati da uno strato di adesivo 321, ed à ̈ preposto all'impiego come backsheet.
Normalmente, invece, la tecnica nota prevede che un foglio protettivo "backsheet" comprenda tre strati, ad esempio un primo strato di PET, un secondo strato di PET, ed un terzo strato, saldante, dove lo strato accoppiante può essere EVA, PA, uno ionomero, e simili.
Un ulteriore esempio di backsheet a tre strati comprende un primo strato in PVF (noto come "Tedlar", della ditta DUPONT, che maggiormente viene impiegato), un secondo strato di PET, ed un terzo strato ancora in PVF.
I citati strati dei due esempi di backsheet sono accoppiati tipicamente ad adesivo (base poliestere, poliuretano, ma non solo).
Il foglio protettivo integrato 318, di tipo backsheet, presenta quindi un foglio protettivo 312 che à ̈ privo del terzo strato saldante, presentando solo i due strati 319 e 320 di PET.
Tale soluzione svincola un produttore di backsheet dal fare prodotti con strato saldante che dev'essere diverso per ogni diversa classe di strato incapsulante, dal momento che l'unione avviene mediante uno strato adesivo 311 come sopra descritto, strato adesivo 311 che à ̈ protetto dal secondo strato 14 del film multistrato incapsulante 10, 110 e 210 secondo il trovato come sopra descritto.
Inoltre tale foglio protettivo integrato 318 offre migliore qualità intesa come riduzione delle difettosità, in quanto con il secondo strato 14 che funge anche da accoppiante allo strato incapsulante, vi à ̈ una superficie in meno e quindi meno rischio di condensa e di contaminazioni varie.
In una sua diversa forma realizzativa, ad impiego come frontsheet, il foglio protettivo integrato 418 secondo il trovato, presenta un film protettivo 412 comprendente un strato 419, esterno, in EFTE (etilentetrafluoroetilene), ed uno strato di adesivo 420.
Un esempio di foglio protettivo integrato 318, con funzione di backsheet, secondo il trovato à ̈ il seguente:
- foglio protettivo 312 comprendente uno primo strato 319 di PET da 50 um di spessore, tipo MELINEX D243 della DUPONT, un intercalare in adesivo, ad esempio ADCOTE A3305/CR857 della ditta DOW, un secondo strato 320 di PET da 250 um di spessore, tipo MELINEX 238 della DUPONT, un ulteriore intercalare in adesivo, ad esempio ADCOTE A3305/CR857 della ditta DOW,
- un film multistrato polimerico incapsulante 10, 110 e 210 secondo quanto sopra descritto.
Un esempio di foglio protettivo integrato 418, con funzione di frontsheet, secondo il trovato, Ã ̈ il seguente:
- un strato esterno 419 di ETFE da 50 um di spessore, tipo FLUOROSOL FT della SAINT GOBAIN, - uno strato di adesivo, base a solvente due componenti base poliestere, tipo DOW, ADCOTE A3307/CR 857
- un film multistrato polimerico incapsulante 10, 110 e 210 secondo quanto sopra descritto.
Si à ̈ in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.
In particolare, con il trovato si à ̈ messo a punto un film multistrato polimerico incapsulante accoppiabile ad un film protettivo, frontsheet o backsheet in modo sicuro e duraturo.
In più, con il trovato si à ̈ realizzato un film multistrato polimerico incapsulante, accoppiabile ad un foglio protettivo con tecniche di tipo noto. Ulteriormente, con il trovato si à ̈ messo a punto un film multistrato polimerico incapsulante capace di migliorare la durata di un modulo fotovoltaico di cui à ̈ parte diminuendo i rischi di delaminazione e di microbolle.
Inoltre, con il trovato si à ̈ realizzato un film multistrato polimerico incapsulante che consente quindi di mettere a punto un processo di produzione di moduli fotovoltaici più semplice ed economico rispetto ai noti.
Ancora, con il trovato si à ̈ messo a punto un foglio protettivo integrato, backsheet o frontsheet, di tipo integrato, che comprende un film incapsulante secondo lo stesso trovato.
Non ultimo, con il trovato si sono realizzati un film multistrato polimerico incapsulante per celle di moduli fotovoltaici, nonchà ̈ un foglio protettivo integrato, tipo 'backsheet' o 'frontsheet', comprendente tale film, realizzabili con impianti e tecnologie note.
Il trovato, così concepito, à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.
Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (37)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Film multistrato polimerico incapsulante (10) per celle per moduli fotovoltaici, da integrare mediante laminazione con adesivo (11) ad un foglio di protezione (12), backsheet o frontsheet, per le celle fotovoltaiche di un modulo fotovoltaico, caratterizzato dal fatto di comprendere - un primo strato polimerico incapsulante (13), ed - un secondo strato polimerico (14) di protezione di detto primo strato incapsulante (13), preposto all'interazione con lo strato di adesivo (11) interposto tra detto film multistrato (10) e il foglio di protezione (12).
  2. 2) Film multistrato secondo la rivendicazione 1, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) Ã ̈ privo di additivi che possono compromettere l'adesione e la sua durata nel tempo, essendo in particolare privo di perossidi residui, silani non aggraffati, scivolanti, e simili, detto secondo strato (14) essendo di barriera alla migrazione di dette sostanze da detto primo strato (13) verso detto strato adesivo (11), ed essendo di barriera al passaggio di eventuali residui di solvente o di adesivo non completamente reticolato da detto strato adesivo (11) verso detto primo strato (13).
  3. 3) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo strato (14) Ã ̈ composto da un polimero con elevata resistenza alla deformazione a caldo (creep) e alla migrazione di perossidi e silani.
  4. 4) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) comprende un polimero termoplastico semicristallino la cui temperatura di fusione à ̈ maggiore di 85°C, e preferibilmente maggiore di 95 °C.
  5. 5) Film multistrato secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto che detto polimero termoplastico semicristallino à ̈ presente in detto secondo strato (14) in una percentuale tra il 40% ed il il 100%, preferibilmente tra il 60% ed il 100%, ed in particolare del 100%.
  6. 6) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) ha spessore compreso tra 1 e 400 µm, preferibilmente tra 50 e 150 µm, ed in particolare tra 75 e 125 µm.
  7. 7) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che detto polimero termoplastico semicristallino presente in detto secondo strato (14) à ̈ dato da un polimero a scelta tra: polietilene a bassa densità (LDPE), polietilene lineare a bassa densità (LLDPE), polietilene ad alta densità (HDPE), ed altri simili ed equivalenti, o in alternativa da copolimeri polari di etilene quali etilvinilacetato (EVA), etilenmetilacrilato (EMA), etilbutilacrilato (EBA), ed altri simili ed equivalenti.
  8. 8) Film multistrato secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto che detto polimero termoplastico semicristallino presente in detto secondo strato (14) à ̈ dato da EVA con contenuto di vinilacetato minore del 20%, preferibilmente minore del 10%, ed in particolare minore del 6% , con indice di fluidità (Melt Flow Rate) minore di 50 g/10 min, preferibilmente minore di 20 g/10 min, ed in particolare minore di 5 g/10 min, detto indice di fluidità essendo misurato alle condizioni di 190°C e 2,16 chilogrammi di spinta.
  9. 9) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) Ã ̈ addittivato con cariche minerali quali carbonato di calcio, talco, triidrossido di alluminio, biossido di titanio e simili, od organiche, come il nerofumo, atte a conferire elevata resistenza allo scorrimento a caldo.
  10. 10) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che la faccia esterna di detto secondo strato (14) Ã ̈ predisposta per operazioni di laminazione tramite tecniche di pretrattamento, come trattamento corona, fiamma, plasma, primerizzazione e simili.
  11. 11) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) presenta addittivi stabilizzanti UV e termici, come ad esempio stabilizzanti UV della famiglia delle ammine stericamente impedite (HALS) come ad esempio TINUVIN® 770 della ditta BASF, assorbitori UV (UVA) della famiglia dei benzofenoni, ad esempio CYASORB® UV-531 della ditta Cytech, o benzotriazoli, ad esempio TINUVIN® 326 della ditta BASF, o stabilizzanti termici come ad esempio IRGAFOS 168 della ditta BASF.
  12. 12) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) à ̈ di barriera all'umidità, grazie ad una permeabilità al vapor d'acqua (WVTR) inferiore a 25 g/m2 al giorno, preferibilmente minore di 5 g/m2 al giorno, misurata alle condizioni di 23°C e 85/15 RH.
  13. 13) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) presenta proprietà di rigidezza atte a facilitare la lavorabilita del film, grazie ad un modulo elastico in trazione (modulo di Young) maggiore di 50 MPa, e preferibilmente maggiore di 100 MPa.
  14. 14) Film multistrato secondo le rivendicazioni da 1 a 3 e da 6 a 13, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) comprende un polimero termoplastico amorfo la cui temperatura di transizione vetrosa à ̈ maggiore di 85°C, e preferibilmente maggiore di 105°C.
  15. 15) Film multistrato secondo le rivendicazioni da 1 a 3 e da 6 a 13, che si caratterizza per il fatto che detto secondo strato (14) à ̈ composto da un polimero con addittivi atti a reticolare per effetto di calore o umidità o altra tecnica tipo irraggiamento con raggi gamma e simili, prima della laminazione del modulo fotovoltaico.
  16. 16) Film multistrato secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto che detti additivi sono dati da - perossidi con temperatura caratteristica di decomposizione più bassa della temperatura caratteristica di decomposione dei perossidi contenuti nel primo strato (13) ed atti a permettere allo strato (13) di reticolare per apporto di calore prima della laminazione; - composti silanici atti ad aggraffarsi,, tramite perossidi, durante una operazione di estrusione del secondo strato (14), sulle catene molecolari del polimero di detto secondo strato stesso, o già aggraffati sulla catena molecolare di detto polimero del secondo strato (14), atti a permettere la reticolazione dello strato (13) per effetto dell'umidità ed eventualmente anche del calore prima della produzione del modulo fotovoltaico a cui il film (10) à ̈ destinato.
  17. 17) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto di comprendere pigmenti e coloranti atti a conferire la colorazione voluta del backsheet integrato.
  18. 18) Film multistrato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo strato (13) à ̈ composto da un polimero termoplastico contenente agenti reticolanti.
  19. 19) Film multistrato secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto detto polimero termoplastico à ̈ EVA, ad esempio del tipo Elvax 150W della ditta Dupont.
  20. 20) Film multistrato secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto primo strato (13) Ã ̈ addittivato con agenti reticolanti quali perossidi, agenti accoppianti quali silani e addittivi stabilizzanti UV e termici.
  21. 21) Film multistrato secondo le rivendicazioni 19 e 20, caratterizzato per il fatto che lo spessore del primo strato (13) à ̈ compreso tra 50 e 1000 µm, e preferibilmente à ̈ compreso tra 250 e 500 µm.
  22. 22) Film multistrato secondo le rivendicazioni da 1 a 17, che si caratterizza per il fatto che detto primo strato (13) Ã ̈ a base di un polimero termoplastico privo di agenti reticolanti, quale ad esempio etilenmetilacrilato (EMA).
  23. 23) Film multistrato secondo le rivendicazioni da 1 a 17, che si caratterizza per il fatto che detto primo strato (13) comprende polietilene lineare bassa densità (LLPDE) ed addittivi, tipo silani, atti a reticolare per effetto dell'umidità od altra tecnica nota, durante la laminazione del modulo fotovoltaico.
  24. 24) Film multistrato polimerico incapsulante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto di comprendere un terzo strato (115), con funzione di legante, intermedio tra detto primo strato (113) e detto secondo strato (114).
  25. 25) Film multistrato polimerico secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto che detto terzo strato (115) Ã ̈ composto da una miscela di polimeri presenti nel primo strato (113) e nel secondo strato (114).
  26. 26) Film multistrato polimerico secondo la rivendicazione 24, che si caratterizza per il fatto che detto terzo strato à ̈ costituito da polimeri leganti quali ad esempio copolimeri di EVA graffata con anidride maleica (MAH), copolimeri di EVA graffata con glicidilmetacrilato (GMA) e simili, o da una miscela dei polimeri presenti negli strati primo e secondo con detti polimeri leganti.
  27. 27) Film multistrato polimerico incapsulante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto di comprendere un terzo strato (215) intermedio, di barriera, unito a detto primo strato (213) per mezzo di un quarto strato (216) con funzione di legante, e unito a detto secondo strato (214) mediante un quinto strato (217) con funzione di legante.
  28. 28) Film multistrato polimerico secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto che detto terzo strato (215) Ã ̈ costituito da un polimero barriera all'ossigeno, tipo etilevinilalcool (EVOH), poliammide (PA), e simili, detto quarto strato (216) e detto quinto strato (217) essendo in polimeri leganti quali ad esempio copolimeri di EVA graffata con anidride maleica (MAH), copolimeri di EVA graffata con glicidilmetacrilato (GMA) e simili.
  29. 29) Film secondo le rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto detto strato adesivo (11, 111, 211) à ̈ di un tipo a scelta tra adesivi poliuretanici, poliestere, epossidici, e simili, ad esempio à ̈ dato da un adesivo poliuretanico bicomponente a solvente.
  30. 30) Film secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detti strati primo e secondo sono accoppiati mediante un processo di coestrusione.
  31. 31) Film secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 29, che si caratterizza per il fatto che detti strati primo e secondo sono accoppiati mediante un processo di extrusion coating del primo strato sul secondo strato.
  32. 32) Film secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 29, che si caratterizza per il fatto che detti strati primo e secondo sono accoppiati mediante un processo di semplice appoggio.
  33. 33) Film secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detti strati primo e secondo sono accoppiabili mediante un processo di laminazione con estrusione.
  34. 34) Film secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto di presentarsi protetto da un foglio protettivo, o 'liner', per evitare trasferimento in bobina di perossidi e silani, ad esempio un foglio di polietilene ad alta densità (HDPE).
  35. 35) Foglio protettivo (318), tipo backsheet o frontsheet, integrato con strato polimerico incapsulante, per la protezione di celle di moduli fotovoltaici, che si caratterizza per il fatto di comprendere - un foglio protettivo (312) mono o multi strato - uno strato di adesivo (311), intermedio, di unione con un film multistrato polimerico incapsulante (10, 110, 210) come ad una o più delle rivendicazioni da 1 a 34.
  36. 36) Foglio protettivo integrato secondo la rivendicazione precedente, che si caratterizza per il fatto che detto foglio protettivo (312) comprende un primo strato di PET (319), esterno, ed un secondo strato di PET (320), interno, intercalati da uno strato di adesivo (321), ed à ̈ preposto all'impiego come backsheet.
  37. 37) Foglio protettivo integrato secondo la rivendicazione 35, che si caratterizza per il fatto che detto foglio protettivo (412) comprende un strato (419), esterno, in EFTE, ed uno strato di adesivo (420), ed à ̈ preposto all'impiego come frontsheet.
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