WO2009073903A1 - Method for producing a photovoltaic module - Google Patents

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WO2009073903A1
WO2009073903A1 PCT/AT2008/000437 AT2008000437W WO2009073903A1 WO 2009073903 A1 WO2009073903 A1 WO 2009073903A1 AT 2008000437 W AT2008000437 W AT 2008000437W WO 2009073903 A1 WO2009073903 A1 WO 2009073903A1
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WO
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primer
layer
adhesive
carrier
solar cell
Prior art date
Application number
PCT/AT2008/000437
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German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Danilko
Nicole Depine
Barbara Erler
Markus Feichtner
Jörg GRADWOHL
Werner Krumlacher
Harald Muckenhuber
Albert Plessing
Andreas Reininger
Florian Reisinger
Andreas Ruplitsch
Elisabeth Seitler
Andreas Skringer
Julia Spanring
Original Assignee
Isovolta Ag
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a photovoltaic module, comprising a solar cell system and encapsulation materials attached thereto on both sides, which encapsulate a sealable with respect to the solar cell system
  • Embedding material and a barrier material included.
  • Photovoltaic modules are used to generate electricity from sunlight.
  • the energy is generated by the solar cell system, which consists essentially of semiconductor materials, such as. Silicon is formed in monocrystalline, polycrystalline or amorphous form.
  • These solar cell systems have only limited mechanical load, so they must be encased on both sides with encapsulating materials.
  • encapsulating materials For example, one or more layers of glass and / or plastic films and / or plastic film composites serve as encapsulation materials.
  • EP-A-969 521 it is therefore proposed to apply to the inorganic oxide layer which faces the solar cell system, likewise a primer layer which serves as a bonding agent to the adjacent sealing layer.
  • adhesion promoters are also described, inter alia, in EP-A-0 956 657, which relates to the construction of a transparent front-side encapsulation for solar cells or for photovoltaic modules. Due to the multilayer structure, a bonding agent between the rir
  • the adhesion promoters known from EP-A-I 956 657 or EP-A-969 521 thus have the function of producing a bond between nonpolar surfaces on the one hand and polar surfaces on the other hand.
  • the primer layer is still materially isolated from the other composite layers.
  • the adhesion promoter layer can therefore be at least partially dissolved, in particular when working with solvents during the production of the photovoltaic module, so that undesired delamination of the individual composite layers could again occur.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • a method of the aforementioned type is proposed, which is characterized in that the barrier material is provided on the side facing the embedding material on at least one side of the solar cell system with a primer layer, wherein on the carrier layer for the barrier material, the primer is applied from a solution and then the solvents are evaporated to form an adhesive carrier material.
  • the finished photovoltaic module can only be destroyed by forcibly separating the layers.
  • the finished module shows no losses of mec an sc er he, he nac eau sc agung m uge er
  • the photovoltaic module 1 shows an exemplary structure for the photovoltaic module produced according to the invention, comprising the solar cell system 6, which is encased on both sides by the encapsulation materials 1, 1 '.
  • the encapsulation material 1, 1 ' consists of the outwardly facing barrier material 7, 7' as well as the embedding material 5, 5 'sealable with respect to the solar cell system 6.
  • the adhesive carrier material 13 consists of a carrier layer 3 and a primer layer 4, which faces the embedding material 5.
  • FIG. 2 shows an analogous structure of a barrier material 7, as shown in FIG. 1, with the difference that an inorganic oxide layer 8 is additionally arranged between the carrier layer 3 and the weather-resistant layer 2.
  • FIG. 3 shows an exemplary method sequence for applying the primer layer 4 to the carrier layer 3.
  • the carrier layer 3 is guided by means of deflection rollers 9a, 9b via a corona station 10 into an application system 11. Subsequently, the carrier layer 3 charged with the primer 4 passes through deflection rollers 9c, 9d through a drying channel 12. In this way, the adhesive carrier material 13 is obtained.
  • the primer layer 4 represents a characteristic essential to the invention.
  • primers based on polyurethane are used.
  • Two-component adhesive systems are particularly preferred. These consist of polyurethane prepolymers with isocyanate end groups, we ce mi po y un ione en o en verne z. ie
  • Isocyanate end groups may be either of an aromatic nature, such as e.g. Toluene diisocyanate (TDI) or diphenylmethane diisocyanate (MDI), or aliphatic nature, e.g. Hexamethylene diisocyanate (HDI) or isophorone diisoyanate (IPDI).
  • aromatic nature such as e.g. Toluene diisocyanate (TDI) or diphenylmethane diisocyanate (MDI)
  • aliphatic nature e.g. Hexamethylene diisocyanate (HDI) or isophorone diisoyanate (IPDI).
  • the above components are combined with an excess of isocyanate groups together with other components such as stabilizers, pigments, and the like. and organic solvents to obtain the required properties such as tack, dryness of the primer surface, solid content, and color adjustment.
  • the primer mixture can cure either at room temperature or at elevated temperature.
  • the surface of the carrier layer 3 can be physically pretreated to produce an optimal connection of the primer.
  • the method of corona treatment is preferably used, whereby a partial oxidation takes place, which has an increased polarity of the surface of the material in the carrier layer 3 result.
  • Weathering-resistant layer 2 PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Support layer 3 polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, aluminum foils in different thicknesses.
  • Primer layer 4 polyurethane, polyacrylate
  • Embedding material 5, 5 ' ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Support layer 3 polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as o-x ru ae in orm o ien o er o ienverr ⁇ in en,
  • Aluminum foils in different thicknesses are Aluminum foils in different thicknesses.
  • Primer Layer 4 polyurethane, polyacrylate; Addition of additives such as UV absorbers, antioxidants, hydrolysis additives.
  • Embedding material 5, 5 * ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • ionomers polymethylmethacrylate
  • TPU polyurethane
  • Example c) Weathering-resistant layer 2 PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Support layer 3 polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, aluminum films in different thicknesses.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthenate
  • ETFE ethylene tetrafluoroethylene copolymer
  • Primer Layer 4 polyurethane, polyacrylate; Addition of pigments, such as TiO2, CaCO3 or carbon black.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • ionomers polymethylmethacrylate
  • TPU polyurethane
  • Weathering-resistant layer 2 PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Support layer 3 Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, applying a vapor deposited inorganic oxide layer 8 to increase the barrier effect.
  • Primer layer 4 polyurethane, polyacrylate
  • Embedding material 5, 5 ' ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • TPU polyurethane
  • Weathering-resistant layer 2 PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • gersc c o ye y en erep aa, o ye y en naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and co-extrudates in the form of films or film composites.
  • Primer layer 4 Polyurethane which is coextruded in the form of a thermoplastic (TPU, thermoplastic polyurethane) with the polyester film in the form of a pressure and temperature-sensitive film.
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • Embedding material 5, 5 ' ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • TPU polyurethane
  • Weathering-resistant layer 2 PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Support layer 3 polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and; Co-extrudates in the form of films or film composites.
  • Primer Layer 4 Polyurethane mixed with organosilanes to improve adhesion promoting properties.
  • Embedding material 5, 5 ⁇ ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • ionomers polymethylmethacrylate
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • TPU polyurethane
  • polyester or hotmelt hotmelt.
  • Weathering layer 2 PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Carrier layer 3 polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and coextrudates in the form of films or film composites.
  • Primer layer 4 polyurethane, based on a two-component adhesive consisting of the components A and B.
  • the component A consists of a polyester mixture, which due to its composition to no yellowing in weathering long-term tests (Damp Heat Test, 85 0 C, 85% humidity) under UV irradiation tends.
  • Component B consists of an isocyanate polymer which, owing to its aliphatic structure, hardly leaves any possibilities for yellowing. , in en ementma,: y enviny ace a,
  • PVB Polyvinyl butyral
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • TPU polyurethane
  • polyester or hotmelt Polyvinyl butyral
  • Example h Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Carrier layer 3 polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and coextrudates in the form of films or film composites.
  • Primer layer 4 polyurethane, additionally protected by an acrylate layer.
  • Embedding material 5, 5 " ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
  • Weathering-resistant layer 2 PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
  • Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy.
  • Carrier layer 3 polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and coextrudates in the form of films or film composites.
  • Primer Layer 4 Silicone-based polyurethane, one or two component adhesive.
  • Embedding material 5, 5 ' ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • TPU polyurethane
  • a 35% solution of a primer based on the solids content of the primer components is prepared.
  • the polyester-polyol component is mixed with a ketone-based organic solvent.
  • the isocyanate hardener is added and mixed again well.
  • the primer solution is applied via the application system 11 -see FIG. 3 -to the carrier layer 3, for example a polyester film pretreated with corona radiation.
  • Primer layer 4 which is in the range of 13 ⁇ 3 g / m2.
  • the coated material is passed over deflection rollers 9 c and 9 d through a dryer 12, in which the solvent used at temperatures between 70 ° C and 120 0 C evaporated.
  • the exhaust air and temperature settings are selected so that a bubble-free and as dry as possible coating.
  • the adhesive carrier material 13 obtained is fed to the storage roll after the dryer section via a deflection roller 9 e and wound up. Depending on the curing time and thus dependent on the chemical structure of the isocyanate, the storage time for the carrier material 13 results.
  • Examples a) -i) show the different possibilities as to which components and additives can be used.
  • Example a shows the basic structure of a two-layer laminate with primer.
  • the primer layer can be made.
  • Polyurethane and / or acrylate adhesives exist.
  • additives - such as UV absorbers; Antioxidants or hydrolysis additives
  • the primer for the formation of the primer layer 4 is protected against weathering and UV radiation.
  • Aromatic components which may be contained in the primer are temporarily protected from yellowing by additives. Yellowing is prevented until the entire proportion of additives is consumed.
  • UV additives compounds are listed on HALS (hindered amine) and triazine based.
  • hydrolysis additives compounds based on phosphonites can be used. In order to completely prevent the yellowing of the primer, primer systems with aliphatic isocyanate content are preferred.
  • Example c describes the addition of color pigments such as TiO 2, CaCO 3 or carbon black.
  • the primer for the formation of the primer layer 4 can be colored white or black, • to enhance the optical color impression of the overall system.
  • the photocatalytic effect of TiO2 requires the addition of UV additives.
  • an additional oxide layer for example SiOx or AlOx, is applied to the carrier layer 3.
  • the inorganic oxide layer is penetrated to a thickness of 100 nm amp a s on the outside and on
  • Polyester surface provides additional protection against water vapor entry into the photovoltaic module.
  • the primer layer does not have a solvent-containing system but a thermoplastic one
  • This primer film can with the
  • Carrier layer 3 coextruded or applied by means of pressure and temperature during the lamination process on the carrier film 3.
  • Example g proposes the use of an aliphatic two-component primer mixture which shows no yellowing and which is distinguished by hydrolysis stability.
  • the connection to the carrier layer 3 and the embedding material 5 shows no impairment.
  • the polyurethane primer layer 4 is additionally protected with an acrylate layer.
  • Example i) describes the use of a silicone adhesive based on polyurethane. The silicone shows excellent properties in the event of temperature fluctuations.
  • the application of the primer layer 4 to the carrier layer 3 brings about a significant improvement in the binding of the embedding material 5 for the solar cell system 6.
  • 2 cm wide strips of the roll-mounted carrier material 13 were produced, wherein in each case according to the exemplary embodiments according to a) to i) was proceeded.
  • the test strips were subjected to a peeling rate of 50 N / mm, it being possible to demonstrate that the carrier material 13 shows no delamination even after accelerated aging, namely 500 h and 1000 h at 85 ° C. and 85% atmospheric humidity.
  • the roll-mounted adhesive carrier material 13 can now be further processed in combination with other weather-resistant films, such as, for example, polyvinyl fluoride films or polyethylene naphthenate films.
  • the embedding material layer 5 can also be attached to the adhesive carrier material 13 by coextrusion.
  • This material structure can now be present on one or both sides of the solar cell system 6.
  • known material constructions such as, for example, the combination of a transparent glass layer 7 'in combination with an embedding material 5'.
  • the primer layer 4 is applied to the respectively particularly stressed side of the solar cell system 6, preferably in the form of a backside laminate, then extremely satisfactory long-term results can be achieved when using the photovoltaic module in the outdoor area.

Abstract

The invention relates to a method for producing a photovoltaic module, comprising a solar cell system (6) and encapsulating materials (1, 1') attached on both sides thereof, said encapsulating materials containing a sealable embedding material (5, 5') with respect to the solar cell system (6) as well as a barrier material (7, 7'). According to the invention, on at least one side of the solar cell system (6), the barrier material (7) is provided with a primer layer (4) on the side facing the embedding material (5). The primer is thereby applied from a solution onto the carrier layer (3) for the barrier material (7). The solvents are subsequently evaporated and the adhesive support material (13) is formed.

Description

ven ven
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Moduls, umfassend ein Solarzellensystem sowie beidseitig an dieses angebrachte Einkapselungsmaterialien, welche ein mit Bezug auf das Solarzellensystem siegelfähigesThe invention relates to a method for producing a photovoltaic module, comprising a solar cell system and encapsulation materials attached thereto on both sides, which encapsulate a sealable with respect to the solar cell system
Einbettungsmaterial sowie ein Barrierematerial enthalten.Embedding material and a barrier material included.
Photovoltaische Module dienen zur elektrischen Energieerzeugung aus Sonnenlicht. Die Energieerzeugung erfolgt dabei durch das Solarzellensystem, welches im Wesentlichen aus Halbleitermaterialien, wie z.B. Silizium in monokristalliner, polykristalliner oder amorpher Form gebildet wird. Diese Solarzellensysteme sind allerdings nur bedingt mechanisch belastbar, sodass diese beidseitig mit Einkapselungsmaterialien umhüllt werden müssen. Als Einkapselungsmaterialien dienen beispielsweise ein oder mehrere Schichten aus Glas und/oder Kunststofffolien und/oder Kunststofffolienverbunden.Photovoltaic modules are used to generate electricity from sunlight. The energy is generated by the solar cell system, which consists essentially of semiconductor materials, such as. Silicon is formed in monocrystalline, polycrystalline or amorphous form. These solar cell systems, however, have only limited mechanical load, so they must be encased on both sides with encapsulating materials. For example, one or more layers of glass and / or plastic films and / or plastic film composites serve as encapsulation materials.
Da photovoltaische Module vorrangig im Außenbereich eingesetzt werden, ist es erforderlich, das Solarzellensystem nicht nur gegenüber mechanischer Belastung, sondern auch gegen Witterungseinflüsse, wie das Eindringen von Feuchtigkeit oder Wasserdampf, zu schützen. Als Barriereschicht gegenüber Wasserdampf sind beispielsweise die von der Anmelderin unter der Bezeichnung ICOSOLAR® vertriebenen Folienverbunde bekannt. Gemäß der EP-A-969 521 wird daher vorgeschlagen, innerhalb des Folienverbundes anorganische Oxidschichten anzubringen, welche das Eindringen von Feuchtigkeit unterbinden sollen. Allerdings hat es sich gezeigt, dass nicht nur die Materialauswahl, sondern auch die Haftung zwischen den einzelnen Lagen des Verbundes maßgeblich ist, da insbesondere bei der Außenanwendung ein unerwünschtes Delaminieren erfolgen kann.Since photovoltaic modules are primarily used outdoors, it is necessary not only to protect the solar cell system against mechanical stress, but also against weather influences, such as the ingress of moisture or water vapor. As a barrier layer to water vapor, for example, the sold by the applicant under the name ICOSOLAR® film composites are known. According to EP-A-969 521, it is therefore proposed to apply inorganic oxide layers within the film composite which are intended to prevent the penetration of moisture. However, it has been shown that not only the choice of material, but also the adhesion between the individual layers of the composite is relevant, as in particular in outdoor use an undesirable delamination can occur.
Gemäß der EP-A-969 521 wird daher vorgeschlagen, an der anorganischen Oxidschicht, welche dem Solarzellensystem zugewandt ist, ebenso eine Primerschicht anzubringen, welche als Haftvermittler zur angrenzenden Siegelschicht dient.According to EP-A-969 521 it is therefore proposed to apply to the inorganic oxide layer which faces the solar cell system, likewise a primer layer which serves as a bonding agent to the adjacent sealing layer.
Die Verwendung von Haftvermittlern wird unter anderem auch in der EP-A-I 956 657 beschrieben, welche den Aufbau einer transparenten Vorderseiteneinkapselung für Solarzellen bzw. für photovoltaische Module zum Gegenstand hat. Auf Grund des mehrlagigen Aufbaus wird ein Haftvermittler zwischen der r i rThe use of adhesion promoters is also described, inter alia, in EP-A-0 956 657, which relates to the construction of a transparent front-side encapsulation for solar cells or for photovoltaic modules. Due to the multilayer structure, a bonding agent between the rir
Außenschicht andererseits vorgeschlagen.Outer layer proposed on the other hand.
Die aus der EP-A-I 956 657 bzw. der EP-A-969 521 bekannten Haftvermittler haben somit die Funktion, eine Verbindung zwischen unpolaren Oberflächen einerseits und polaren Oberflächen andererseits herzustellen. Trotz der durchaus zufriedenstellenden Festigkeitswerte, welche durch Zugabe von Haftvermittlern erzielt werden, ist die Haftvermittlerschicht dennoch materialmäßig von den übrigen Verbundlagen isoliert. Die Haftvermittlerschicht kann daher, insbesondere wenn mit Lösungsmitteln bei der Herstellung des photovoltaischen Moduls gearbeitet wird, zumindest teilweise angelöst werden, sodass wiederum ein unerwünschtes Delaminieren der einzelnen Verbundlagen auftreten könnte.The adhesion promoters known from EP-A-I 956 657 or EP-A-969 521 thus have the function of producing a bond between nonpolar surfaces on the one hand and polar surfaces on the other hand. Despite the quite satisfactory strength values, which are achieved by adding adhesion promoters, the primer layer is still materially isolated from the other composite layers. The adhesion promoter layer can therefore be at least partially dissolved, in particular when working with solvents during the production of the photovoltaic module, so that undesired delamination of the individual composite layers could again occur.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass an zumindest einer Seite des Solarzellensystems das Barrierematerial an der dem Einbettungsmaterial zugewandten Seite mit einer Primerschicht ausgestattet wird, wobei auf die Trägerschicht für das Barrierematerial der Primer aus einer Lösung aufgetragen wird, und anschließend die Lösungsmittel unter Bildung eines adhäsiven Trägermaterials abgedampft werden.The invention aims to remedy this situation. According to the invention, a method of the aforementioned type is proposed, which is characterized in that the barrier material is provided on the side facing the embedding material on at least one side of the solar cell system with a primer layer, wherein on the carrier layer for the barrier material, the primer is applied from a solution and then the solvents are evaporated to form an adhesive carrier material.
Das Abdampfen der Lösungsmittel erfolgt bei erhöhter Temperatur, so dass Vernetzungsreaktionen erfolgen. Durch diese Vernetzungsreaktionen werden chemische Bindungen zwischen dem Trägermaterial einerseits und dem Primer andererseits ausgebildet, so dass ein in sich geschlossenes Material, nämlich das adhäsive Trägermaterial, erzeugt wird. Durch das in sich geschlossene, adhäsive Trägermaterial ist es möglich, einen äußerst stabilen Materialverbund, nämlich das photovoltaische Modul, herzustellen. Dies deshalb, da bei der Herstellung des photovoltaischen Moduls weitere, durch Temperaturerhöhung ausgelöste Vernetzungsreaktionen ablaufen, welche zur adhäsiven Bindung zwischen dem adhäsiven Trägermaterial einerseits und dem Einbettungsmaterial für das Solarzellensystem andererseits führen. Im Zuge dieser Vernetzungsreaktionen werden stabile, chemische Bindungen ausgebildet, so dass das endgefertigte photovoltaische Modul lediglich durch gewaltsames Auftrennen der Schichten zerstört werden kann. Bei den üblichen Prüfmethoden nach IEC 61215, Ed. II, zeigt das endgefertigte Modul allerdings keine Verluste der mec an sc en er e, we er nac eau sc agung m uge erThe evaporation of the solvent takes place at elevated temperature, so that crosslinking reactions take place. By means of these crosslinking reactions, chemical bonds are formed between the carrier material on the one hand and the primer on the other hand, so that a self-contained material, namely the adhesive carrier material, is produced. Due to the self-contained, adhesive carrier material, it is possible to produce an extremely stable composite material, namely the photovoltaic module. This is because, in the production of the photovoltaic module, further crosslinking reactions triggered by temperature increase take place, which on the other hand lead to the adhesive bond between the adhesive carrier material on the one hand and the embedding material for the solar cell system on the other hand. In the course of these crosslinking reactions, stable, chemical bonds are formed, so that the finished photovoltaic module can only be destroyed by forcibly separating the layers. In the usual test methods according to IEC 61215, Ed. II, however, the finished module shows no losses of mec an sc er he, he nac eau sc agung m uge er
Bewitterungsprüfung bei 85°C, noch bei der gleichzeitig vorliegenden hohen Feuchtigkeit, nämlich 85 % relative Feuchte.Weathering test at 85 ° C, still at the same high humidity, namely 85% relative humidity.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind gemäß Unteransprüche offenbart.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are disclosed according to the subclaims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung - siehe dazu Fig. 1 bis 3 - sowie anhand möglicher Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments of the invention - see FIGS. 1 to 3 - and with reference to possible embodiments.
Dabei zeigt Fig. 1 einen beispielhaften Aufbau für den erfindungsgemäß hergestellten photovoltaischen Modul, umfassend das Solarzellensystem 6, welches beidseitig von den Einkapselungsmaterialien 1, 1' umhüllt ist. Das Einkapselung- smaterial 1, 1' besteht aus dem nach außen gewandten Barrierematerial 7, 7' sowie dem mit Bezug auf das Solarzellensystem 6 siegelfähigen Einbettungsmaterial 5, 5' . Zumindest an einer Seite des Solarzellensystems 6 weist das photovoltaische Modul ein -Barrierematerial 7 auf, welches ein witterungsbeständige Schicht 2 sowie ein adhäsives Trägermaterial 13 enthält. Das adhäsive Trägermaterial 13 besteht aus einer Trägerschicht 3 und einer Primerschicht 4, welche dem Einbettungsmaterial 5 zugewandt ist. Die entgegengesetzte Seite des Solarzellensystems 6 weist ebenso ein Barrierematerial T , beispielsweise eine Glasschicht, sowie ein Einbettungsmaterial 5' auf. Fig. 2 zeigt einen analogen Aufbau eines Barrierematerials 7, wie in Fig. 1 gezeigt, mit dem Unterschied, dass zwischen der Trägerschicht 3 und der witterungsbeständigen Schicht 2 zusätzlich eine anorganische Oxidschicht 8 angeordnet ist.1 shows an exemplary structure for the photovoltaic module produced according to the invention, comprising the solar cell system 6, which is encased on both sides by the encapsulation materials 1, 1 '. The encapsulation material 1, 1 'consists of the outwardly facing barrier material 7, 7' as well as the embedding material 5, 5 'sealable with respect to the solar cell system 6. At least on one side of the solar cell system 6, the photovoltaic module on a -Barrierematerial 7, which contains a weather-resistant layer 2 and an adhesive carrier material 13. The adhesive carrier material 13 consists of a carrier layer 3 and a primer layer 4, which faces the embedding material 5. The opposite side of the solar cell system 6 also has a barrier material T, for example a glass layer, as well as an embedding material 5 '. FIG. 2 shows an analogous structure of a barrier material 7, as shown in FIG. 1, with the difference that an inorganic oxide layer 8 is additionally arranged between the carrier layer 3 and the weather-resistant layer 2.
Fig. 3 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf für das Auftragen der Primerschicht 4 auf die Trägerschicht 3. Dabei wird die Trägerschicht 3 mittels Umlenkrollen 9a, 9b über eine Coronastation 10 in eine Auftragsanlage 11 geführt. Anschließend passiert die mit dem Primer 4 beaufschlagte Trägerschicht 3 über Umlenkrollen 9c, 9d einen Trockenkanal 12. Auf diese Weise wird das adhäsive Trägermaterial 13 erhalten.FIG. 3 shows an exemplary method sequence for applying the primer layer 4 to the carrier layer 3. The carrier layer 3 is guided by means of deflection rollers 9a, 9b via a corona station 10 into an application system 11. Subsequently, the carrier layer 3 charged with the primer 4 passes through deflection rollers 9c, 9d through a drying channel 12. In this way, the adhesive carrier material 13 is obtained.
Wie anhand der Figuren 1 bis 3 gezeigt, stellt die Primerschicht 4 ein erfindungswesentliches Merkmal dar. Vorteilhafterweise werden Primer auf Polyurethan-Basis eingesetzt. Dabei sind Zweikomponenten-Klebesysteme besonders bevorzugt. Diese bestehen aus Polyurethan-Präpolymeren mit Isocyanat-Endgruppen, we c e mi po y un ione en o en verne z wer en nnen. ieAs shown with reference to FIGS. 1 to 3, the primer layer 4 represents a characteristic essential to the invention. Advantageously, primers based on polyurethane are used. Two-component adhesive systems are particularly preferred. These consist of polyurethane prepolymers with isocyanate end groups, we ce mi po y un ione en o en verne z. ie
Isocyanat-Endgruppen können entweder aromatischer Natur, wie z.B. Toluendiisocyanat (TDI) oder Diphenylmethandiisocyanat (MDI), oder aliphatischer Natur, wie z.B. Hexamthylendiisocyanat (HDI) oder Isophorondiisoyanat (IPDI), sein.Isocyanate end groups may be either of an aromatic nature, such as e.g. Toluene diisocyanate (TDI) or diphenylmethane diisocyanate (MDI), or aliphatic nature, e.g. Hexamethylene diisocyanate (HDI) or isophorone diisoyanate (IPDI).
Die oben genannten Komponenten werden mit einem Überschuss an Isocyanat-Gruppen zusammen mit weiteren Komponenten, wie Stabilisatoren, Pigmenten, u.a. sowie organischen Lösungsmitteln gemischt, um die erforderlichen Eigenschaften, wie beispielsweise Klebrigkeit, Trockenheit der Primer-Oberfläche, Festkörpergehalt, sowie Farbeinstellung zu erhalten. Die Primermischung kann entweder bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur aushärten.The above components are combined with an excess of isocyanate groups together with other components such as stabilizers, pigments, and the like. and organic solvents to obtain the required properties such as tack, dryness of the primer surface, solid content, and color adjustment. The primer mixture can cure either at room temperature or at elevated temperature.
Die Oberfläche der Trägerschicht 3 kann zur Erzeugung einer optimalen Anbindung des Primers physikalisch vorbehandelt werden. Das Verfahren der Corona-Behandlung wird bevorzugt angewandt, wobei eine partielle Oxidation erfolgt, die eine erhöhte Polarität der Oberfläche des Materials in der Trägerschicht 3 zur Folge hat.The surface of the carrier layer 3 can be physically pretreated to produce an optimal connection of the primer. The method of corona treatment is preferably used, whereby a partial oxidation takes place, which has an increased polarity of the surface of the material in the carrier layer 3 result.
Die Zusammensetzung der Schichten für ein witterungsbeständiges photovoltaisches Modul, wie in Figuren 1 und 2 dargestellt, wird anhand der Beispiele a) bis i) erläutert:The composition of the layers for a weather-resistant photovoltaic module, as shown in FIGS. 1 and 2, will be explained with reference to examples a) to i):
Beispiel a)Example a)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien . Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen- naphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) , sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden, Aluminiumfolien in unterschiedlichen Dicken. Primerschicht 4: Polyurethan, PolyacrylatWeathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films. Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Support layer 3: polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, aluminum foils in different thicknesses. Primer layer 4: polyurethane, polyacrylate
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinyl- butyral (PVB) , Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt. Beispiel b) Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt. Example b) Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen- naphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) , sowie o- x ru a e in orm von o ien o er o ienverrπin en,Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Support layer 3: polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as o-x ru ae in orm o ien o er o ienverrπin en,
Aluminiumfolien in unterschiedlichen Dicken.Aluminum foils in different thicknesses.
Primerschicht 4: Polyurethan, Polyacrylat; Zugabe von Additiven wie UV Absorbern, Antioxidantien, Hydrolyse Additiven. Einbettungsmaterial 5, 5*: Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt.Primer Layer 4: polyurethane, polyacrylate; Addition of additives such as UV absorbers, antioxidants, hydrolysis additives. Embedding material 5, 5 * : ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
Beispiel c) Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien .Example c) Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) , sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden, Aluminiumfolien in unterschiedlichen Dicken.Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Support layer 3: polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, aluminum films in different thicknesses.
Primerschicht 4: Polyurethan, Polyacrylat; Zugabe von Pigmenten, wie TiO2, CaCO3 oder Ruß. Einbettungsmaterial 5, 5": Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) , Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt.Primer Layer 4: polyurethane, polyacrylate; Addition of pigments, such as TiO2, CaCO3 or carbon black. Embedding material 5, 5 ": ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
Beispiel d)Example d)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) , sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden, Aufbringen einer aus der Dampfphase abgeschiedenen anorganischen Oxidschicht 8, um die Barrierewirkung zu erhöhen. Primerschicht 4: Polyurethan, PolyacrylatAdhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Support layer 3: Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), as well as co-extrudates in the form of films or film composites, applying a vapor deposited inorganic oxide layer 8 to increase the barrier effect. Primer layer 4: polyurethane, polyacrylate
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt.Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
Beispiel e)Example e)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien. Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. r gersc c : o ye y en erep a a , o ye y en- naphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan, welches in Form eines Thermoplasten (TPU, thermoplastisches Polyurethan) mit der Polyester Folie co- extrudiert in Form einer druck- und temperaturempfindlichen Folie vorliegt.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films. Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. gersc c: o ye y en erep aa, o ye y en naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and co-extrudates in the form of films or film composites. Primer layer 4: Polyurethane which is coextruded in the form of a thermoplastic (TPU, thermoplastic polyurethane) with the polyester film in the form of a pressure and temperature-sensitive film.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt.Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
Beispiel f)Example f)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien . Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen- naphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie; Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan mit Organosilanen gemischt, um die haftvermittelnden Eigenschaften zu verbessern.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films. Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Support layer 3: polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and; Co-extrudates in the form of films or film composites. Primer Layer 4: Polyurethane mixed with organosilanes to improve adhesion promoting properties.
Einbettungsmaterial 5, 5~: Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt. Beispiel g) Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Embedding material 5, 5 ~: ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt. Example g) Weathering layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen- naphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan, auf Basis eines Zweikomponenten- Klebers bestehend aus den Komponenten A und B. Die Komponente A besteht aus einem Polyestergemisch, welches aufgrund seiner Zusammensetzung zu keiner Vergilbung bei Bewitterungslangtests (Damp Heat Test, 85 0C, 85 % Luftfeuchtigkeit) und unter UV- Bestrahlung neigt. Die Komponente B besteht aus einem Isocyanatpolymer, welches aufgrund seines aliphatischen Aufbaus kaum Möglichkeiten zur Vergilbung lässt. . in e ungsma ena , : y enviny ace a ,Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Carrier layer 3: polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and coextrudates in the form of films or film composites. Primer layer 4: polyurethane, based on a two-component adhesive consisting of the components A and B. The component A consists of a polyester mixture, which due to its composition to no yellowing in weathering long-term tests (Damp Heat Test, 85 0 C, 85% humidity) under UV irradiation tends. Component B consists of an isocyanate polymer which, owing to its aliphatic structure, hardly leaves any possibilities for yellowing. , in en ementma,: y enviny ace a,
Polyvinylbutyral ( PVB) , Ionomere , Polymethylmethacrylat ( PMMA) , Polyurethan ( TPU ) , Polyester oder Hot MeIt .Polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
Beispiel h) Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien .Example h) Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen- naphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan, zusätzlich durch eine Acrylatschicht geschützt . Einbettungsmaterial 5, 5": Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinyl- butyral (PVB), Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt.Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Carrier layer 3: polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and coextrudates in the form of films or film composites. Primer layer 4: polyurethane, additionally protected by an acrylate layer. Embedding material 5, 5 ": ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt.
Beispiel i)Example i)
Witterungsbeständige Schicht 2: PVF Folie, lösliche Fluorpolymere (PVDF) bzw. Fluor-Copolymere für eine direkte Beschichtung, hydrolysebeständige Polyesterfolien.Weathering-resistant layer 2: PVF film, soluble fluoropolymers (PVDF) or fluorine copolymers for direct coating, hydrolysis-resistant polyester films.
Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan, Polyester, Epoxid. Trägerschicht 3: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen- naphthenat (PEN) , Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE) sowie Co-Extrudate in Form von Folien oder Folienverbunden. Primerschicht 4: Polyurethan auf Silikonbasis, Ein- oder Zweikomponenten-Kleber .Adhesive layer (not shown): polyurethane, polyester, epoxy. Carrier layer 3: polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and coextrudates in the form of films or film composites. Primer Layer 4: Silicone-based polyurethane, one or two component adhesive.
Einbettungsmaterial 5, 5': Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) , Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polyurethan (TPU), Polyester oder Hot MeIt. Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Ausführung der Beispiele a) bis i) :Embedding material 5, 5 ': ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), ionomers, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane (TPU), polyester or hotmelt. General procedure for the execution of examples a) to i):
Zur Beschichtung einer Trägerschicht 3 wird eine 35 %-ige Lösung eines Primers, bezogen auf den Festkörpergehalt der Primer- Komponenten, hergestellt. Dabei wird zuerst die Polyester-Polyol- Komponente mit einem organischen Lösemittel auf Ketonbasis vermischt. Nach Homogenisierung der Komponenten wird der Isocyanat-Härter zugegeben und nochmals gut gemischt. Die Primerlösung wird über die Auftragsanlage 11 - siehe Fig. 3 - auf die Trägerschicht 3, beispielsweise eine mit Coronastrahlung vorbehandelte Polyesterfolie, aufgebracht. Die Einstellung des z s e u ragsan a e euer en u urFor coating a carrier layer 3, a 35% solution of a primer based on the solids content of the primer components is prepared. First, the polyester-polyol component is mixed with a ketone-based organic solvent. After homogenization of the components, the isocyanate hardener is added and mixed again well. The primer solution is applied via the application system 11 -see FIG. 3 -to the carrier layer 3, for example a polyester film pretreated with corona radiation. The setting of the zseu ragsan ae yours u u
Primerschicht 4, welcher im Bereich von 13 ± 3 g/ m2 liegt. Das beschichtete Material wird über Umlenkrollen 9 c und 9 d durch einen Trockner 12 geführt, in welchem das eingesetzte Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen 70 °C und 120 0C verdampft. Die Abluft und Temperatureinstellungen werden so gewählt, dass eine blasenfreie und möglichst trockene Beschichtung entsteht.Primer layer 4, which is in the range of 13 ± 3 g / m2. The coated material is passed over deflection rollers 9 c and 9 d through a dryer 12, in which the solvent used at temperatures between 70 ° C and 120 0 C evaporated. The exhaust air and temperature settings are selected so that a bubble-free and as dry as possible coating.
Das erhaltene adhäsive Trägermaterial 13 wird nach der Trocknerstrecke über eine Umlenkrolle 9 e einer Aufbewahrungsrolle zugeführt und aufgewickelt. Abhängig von der Aushärtezeit und damit abhängig vom chemischen Aufbau des Isocyanats ergibt sich die Lagerzeit für das Trägermaterial 13.The adhesive carrier material 13 obtained is fed to the storage roll after the dryer section via a deflection roller 9 e and wound up. Depending on the curing time and thus dependent on the chemical structure of the isocyanate, the storage time for the carrier material 13 results.
Die Beispiele a) - i) zeigen die unterschiedlichen Möglichkeiten auf, welche Komponenten und Additive verwendet werden können.Examples a) -i) show the different possibilities as to which components and additives can be used.
Beispiel a) zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Zweischichtlaminats mit Primer. Die Primerschicht kann aus. Polyurethan- und/oder Acrylatklebern bestehen.Example a) shows the basic structure of a two-layer laminate with primer. The primer layer can be made. Polyurethane and / or acrylate adhesives exist.
Durch Zugabe von Additiven - siehe Beispiel b) - wie beispielsweise UV-Absorber; Antioxidantien oder Hydrolyse-Additive, wird der Primer für die Ausbildung der Primerschicht 4 gegenüber Bewitterung und UV-Strahlung geschützt. Aromatische Komponenten, die im Primer enthalten sein können, erhalten durch Additive temporären Schutz vor Vergilbung. Eine Vergilbung wird so lange unterbunden, bis der gesamte Anteil an Additiven verbraucht ist. Als Beispiele für UV-Additive werden Verbindungen auf HALS- (sterisch gehinderte Amine) und Triazin-Basis aufgeführt. Als Hydrolyse-Additive können Verbindungen auf Basis von Phosphoniten verwendet werden. Um die Vergilbung des Primers zur Gänze zu unterbinden, werden Primersysteme mit aliphatischem Isocyanat- Anteil bevorzugt.By adding additives - see example b) - such as UV absorbers; Antioxidants or hydrolysis additives, the primer for the formation of the primer layer 4 is protected against weathering and UV radiation. Aromatic components which may be contained in the primer are temporarily protected from yellowing by additives. Yellowing is prevented until the entire proportion of additives is consumed. As examples of UV additives, compounds are listed on HALS (hindered amine) and triazine based. As hydrolysis additives, compounds based on phosphonites can be used. In order to completely prevent the yellowing of the primer, primer systems with aliphatic isocyanate content are preferred.
Beispiel c) beschreibt die Zugabe von Farbpigmenten wie TiO2, CaCO3 oder Ruß. Mit diesen Pigmenten kann der Primer für die Ausbildung der Primerschicht 4 weiß oder schwarz eingefärbt werden, • um den optischen Farbeindruck des Gesamtsystems zu verstärken. Die photokatalytische Wirkung von TiO2 bedingt eine Zugabe von UV- Additiven.Example c) describes the addition of color pigments such as TiO 2, CaCO 3 or carbon black. With these pigments, the primer for the formation of the primer layer 4 can be colored white or black, • to enhance the optical color impression of the overall system. The photocatalytic effect of TiO2 requires the addition of UV additives.
In Beispiel d) wird eine zusätzliche Oxidschicht, beispielsweise SiOx oder AlOx, auf die Trägerschicht 3 aufgebracht. Die anorganische Oxidschicht wird in einer Dicke von 100 nm durch amp a sc ei en uum au ge rac un ie e ne n erIn example d), an additional oxide layer, for example SiOx or AlOx, is applied to the carrier layer 3. The inorganic oxide layer is penetrated to a thickness of 100 nm amp a s on the outside and on
Polyester-Oberfläche einen zusätzlichen Schutz gegenüber Wasserdampfeintritt in das photovoltaische Modul.Polyester surface provides additional protection against water vapor entry into the photovoltaic module.
In Beispiel e) wird die Primerschicht nicht über ein lösemittelhältiges System, sondern über einen thermoplastischenIn Example e), the primer layer does not have a solvent-containing system but a thermoplastic one
Polyurethan-Film aufgebracht. Dieser Primerfilm kann mit derPolyurethane film applied. This primer film can with the
Trägerschicht 3 coextrudiert oder mittels Druck und Temperatur beim Kaschierprozess auf die Trägerfolie 3 aufgebracht werden.Carrier layer 3 coextruded or applied by means of pressure and temperature during the lamination process on the carrier film 3.
In Beispiel f) werden zu den Polyurethan-Klebern funktionelle Organosilane zugegeben, um die haftvermittelnde Wirkung des Primers zu verstärken. Gleichzeitig wird auch die Barrierewirkung gegenüber Wasserdampf verbessert.In example f), functional organosilanes are added to the polyurethane adhesives in order to enhance the adhesion-promoting action of the primer. At the same time the barrier effect against water vapor is improved.
In Beispiel g) wird die Verwendung eines aliphatischen Zwei- Komponenten-Primer-Gemisches vorgeschlagen, welches keine Vergilbung zeigt und welches sich durch Hydrolysestabilität auszeichnet. Die Anbindung zur Trägerschicht 3 und zum Einbettungsmaterial 5 zeigt keine Beeinträchtigung.Example g) proposes the use of an aliphatic two-component primer mixture which shows no yellowing and which is distinguished by hydrolysis stability. The connection to the carrier layer 3 and the embedding material 5 shows no impairment.
In Beispiel h) wird die Polyurethan-Primerschicht 4 zusätzlich mit einer Acrylatschicht geschützt. Beispiel i) beschreibt die Verwendung eines Silikonklebers auf Polyurethan-Basis. Das Silikon zeigt bei Temperaturschwankungen hervorragende Eigenschaften.In example h), the polyurethane primer layer 4 is additionally protected with an acrylate layer. Example i) describes the use of a silicone adhesive based on polyurethane. The silicone shows excellent properties in the event of temperature fluctuations.
Das Aufbringen der Primerschicht 4 auf die Trägerschicht 3 bewirkt eine deutliche Verbesserung der Anbindung des Einbettungsmaterials 5 für das Solarzellensystem 6. Zu Analysezwecken wurden 2 cm breite Streifen des auf Rolle gelagerten Trägermaterials 13 hergestellt, wobei jeweils nach den beispielhaften Ausführungen gemäß a) bis i) verfahren wurde. Zur Analyse selbst wurden die Teststreifen einer Schälgeschwindigkeit von 50 N/mm unterworfen, wobei nachgewiesen werden konnte, dass das Trägermaterial 13 auch nach beschleunigter Alterung, nämlich 500 h und 1000 h bei 85° C sowie 85 % Luftfeuchtigkeit, keinerlei Delamination zeigt.The application of the primer layer 4 to the carrier layer 3 brings about a significant improvement in the binding of the embedding material 5 for the solar cell system 6. For analysis purposes, 2 cm wide strips of the roll-mounted carrier material 13 were produced, wherein in each case according to the exemplary embodiments according to a) to i) was proceeded. For the analysis itself, the test strips were subjected to a peeling rate of 50 N / mm, it being possible to demonstrate that the carrier material 13 shows no delamination even after accelerated aging, namely 500 h and 1000 h at 85 ° C. and 85% atmospheric humidity.
Auf Grund der Ad- bzw. Kohäsionskräfte ist die Haftung der Primerschicht 4 an das Einbettungsmaterial 5 so hoch, dass selbst nach beschleunigten Alterungstests keine Materialermüdung erkennbar ist. Das in Rolle gelagerte adhäsive Trägermaterial 13 lässt sich nunmehr in Kombination mit weiteren witterungsbeständigen Folien, wie beispielsweise Polyvinylfluorid- Folien oder Polyethylennaphthenat-Folien weiter verarbeiten. Dazu s e en an sic e ann e asc ier- zw. oex rusionsver a re zurDue to the ad or cohesive forces, the adhesion of the primer layer 4 to the embedding material 5 is so high that no material fatigue can be detected even after accelerated aging tests. The roll-mounted adhesive carrier material 13 can now be further processed in combination with other weather-resistant films, such as, for example, polyvinyl fluoride films or polyethylene naphthenate films. To s e s e e c e asc eration o
Verfügung.Available.
Des Weiteren kann an das adhäsive Trägermaterial 13 ebenso durch Coextrusion die Einbettungsmaterialschicht 5 angebracht werden. Dieser Materialaufbau kann nunmehr ein- oder beidseitig am Solarzellensystem 6 vorliegen. Es ist jedoch auch denkbar, bekannte Materialaufbauten, wie beispielsweise die Kombination einer transparenten Glasschicht 7' in Kombination mit einem Einbettungsmaterial 5' einzusetzen. Wird jedoch die Primerschicht 4 an der jeweils besonders beanspruchten Seite des Solarzellensystems 6, vorzugsweise in Form eines Rückseitenlaminates, angebracht, so können äußerst zufriedenstellende Langzeitergebnisse bei Verwendung des photovoltaischen Moduls im Außenbereich erzielt werden. Furthermore, the embedding material layer 5 can also be attached to the adhesive carrier material 13 by coextrusion. This material structure can now be present on one or both sides of the solar cell system 6. However, it is also conceivable to use known material constructions, such as, for example, the combination of a transparent glass layer 7 'in combination with an embedding material 5'. However, if the primer layer 4 is applied to the respectively particularly stressed side of the solar cell system 6, preferably in the form of a backside laminate, then extremely satisfactory long-term results can be achieved when using the photovoltaic module in the outdoor area.

Claims

nspr c e :nspr c e:
I. Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Moduls, umfassend ein Solarzellensystem (6) sowie beidseitig an dieses angebrachte Einkapselungsmaterialien (1, 1'), welche ein mit Bezug auf das Solarzellensystem (6) siegelfähiges Einbettungsmaterial (5, 5' ) sowie ein Barrierematerial (7, 7' ) enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Seite des Solarzellensystems (6) das Barrierematerial (7) an der dem Einbettungsmaterial (5) zugewandten Seite mit einer Primerschicht (4) ausgestattet wird, wobei auf die Trägerschicht (3) für das Barrierematerial (7) der Primer aus einer Lösung aufgetragen wird und anschließend die Lösungsmittel unter Bildung des adhäsiven Trägermaterials (13) abgedampft werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Primer ein Zweikomponenten-Kleber eingesetzt wird.I. A method for producing a photovoltaic module, comprising a solar cell system (6) and on both sides of this attached encapsulation materials (1, 1 '), which with respect to the solar cell system (6) sealable embedding material (5, 5') and a barrier material ( 7, 7 '), characterized in that on at least one side of the solar cell system (6) the barrier material (7) is provided on the embedding material (5) facing side with a primer layer (4), wherein on the carrier layer (3) for the barrier material (7) the primer is applied from a solution and then the solvents are evaporated to form the adhesive carrier material (13). 2. The method according to claim 1, characterized in that a two-component adhesive is used as a primer.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweikomponenten-Kleber Polyurethane und Polyole enthält.3. The method according to claim 2, characterized in that the two-component adhesive contains polyurethanes and polyols.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Primer zumindest ein Acrylatkleber eingesetzt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that at least one acrylate adhesive is used as a primer.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Primer zumindest ein Silikonkleber eingesetzt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that at least one silicone adhesive is used as a primer.
6.. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Primer Pigmente zugesetzt werden. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Primer UV-Absorber und/oder6 .. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that pigments are added to the primer. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the primer UV absorber and / or
Antioxidantien zugesetzt werden.Antioxidants are added.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Primer Hydrolysestabilisatoren zugesetzt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the primer Hydrolysestabilisatoren be added.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Primer Haftvermittler, vorzugsweise Organosilan-Verbindungen, zugesetzt werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the primer adhesion promoter, preferably organosilane compounds are added.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (3) eine Polyesterfolie ist.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the carrier layer (3) is a polyester film.
II. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das adhäsive Trägermaterial (13) an eine witterungsbeständige Schicht (2) angeordnet wird, sodass das Barrierematerial (7) gebildet wird. iz. veria re nac nspruc , a urc ge ennzeic ne , ass a s witterungsbeständige Schicht (2) eine Kunststofffolie, vorzugsweise eine Polyvinylfluoridfolie, eingesetzt wird.II. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the adhesive carrier material (13) to a weather-resistant layer (2) is arranged, so that the barrier material (7) is formed. iz. veria re nac nspruc, a urc means that the weather-resistant layer (2) a plastic film, preferably a polyvinyl fluoride film, is used.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der witterungsbeständigen Schicht (2) und dem adhäsiven Trägermaterial (13) eine anorganische Oxidschicht (8) angeordnet wird.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that between the weather-resistant layer (2) and the adhesive carrier material (13) an inorganic oxide layer (8) is arranged.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Barrierematerial (7' ) eine transparente Glasschicht und/oder ein transparenter Kunststofffolienverbund eingesetzt wird.14. The method according to claim 1, characterized in that a transparent glass layer and / or a transparent plastic film composite is used as the barrier material (7 ').
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Einbettungsmaterial (5, 5' ) Ethylenvinylacetat (EVA) , Ionomere, thermoplastische Polyurethane (TPU), Polyvinylbutyral (TVB), Polymethylmetaacrylat (PMMA), Polyester sowie Hotmelt-Verbindungen eingesetzt werden.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that as embedding material (5, 5 ') ethylene vinyl acetate (EVA), ionomers, thermoplastic polyurethanes (TPU), polyvinyl butyral (TVB), polymethyl methacrylate (PMMA), polyester and hotmelt Connections are used.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die witterungsbeständige Schicht (2) durch Beschichten mit einem fluorhältigen Polymer und/oder Copolymer erzeugt wird. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerschicht (3) Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthenat (PEN), Ethylentetrafluorethylen- copolymer (ETFE) als Monofolien, Coextrudat oder Folienverbund eingesetzt werden. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerschicht eine Aluminiumfolie eingesetzt wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the weather-resistant layer (2) is produced by coating with a fluorine-containing polymer and / or copolymer. 17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that as carrier layer (3) polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthenate (PEN), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) are used as monofilms, coextrudate or film composite. 18. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that an aluminum foil is used as a carrier layer.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Primerschicht (4) dem Einbettungsmaterial (5, 5') direkt zugewandt ist und Bestandteil der Rückseiteneinkapselung für die photovoltaische Zelle ist. 19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the primer layer (4) the embedding material (5, 5 ') faces directly and is part of the Rückseiteneinkapselung for the photovoltaic cell.
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