WO2012076271A2 - Photovoltaik(pv)-psa-verbund und verwendung zur herstellung von pv-modulen durch flüssigeinbettung - Google Patents

Photovoltaik(pv)-psa-verbund und verwendung zur herstellung von pv-modulen durch flüssigeinbettung Download PDF

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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • PV Photovoltaic
  • the invention relates to the production of PSA films with embedded crystalline or thin film PV cells and the use of this composite for the production of PV modules.
  • photovoltaic modules are of great interest.
  • the manufacturing process of conventional glass PV modules usually involves a lamination step in which a stack consisting of glass, EVA film, PV stings, EVA film and glass or backsheet film are vacuum-laminated at temperatures of about 140 degrees Celsius ,
  • This laminating step is time consuming and expensive (high temperatures, long
  • a composite from a PV string embedded in a PSA Pressure Sensitive Adhesive
  • PSA Pressure Sensitive Adhesive
  • Tasks of the invention are:
  • the elastic intermediate layers or the PV-PSA composite must have a good adhesion to the substrates 1 and 3 as well as to the PV cells.
  • Adhesion can be improved if necessary by a primer as adhesion promoter.
  • Suitable substrates for the elastic intermediate layer are acrylates (DuploColl® VP20618 or CPT 3000 from Lohmann) or silicones (Silgel® 612 from Fa. Wacker).
  • the pressure-sensitive adhesive film may have a thickness between 0.05 mm and 2.0 mm, preferably a thickness between 0.05 and 1.5 mm and most preferably a thickness between 0.05 mm and 1 mm.
  • Suitable barrier layers are conventional transparent or non-transparent plastic films, optionally with an adhesion-promoting coating (PET eg Tritan® FX 100 (Eastman), PVF eg Tedlar® (DuPont), PMMA eg PLEX® 8943 F (Evonik Röhm GmbH) ).
  • PET Tritan® FX 100
  • PVF eg Tedlar®
  • PMMA eg PLEX® 8943 F (Evonik Röhm GmbH
  • PV-PSA composite As photovoltaic cells, all commercially available PV cells can be used, including, for example, flexible PV cells.
  • the PV-PSA composite is produced in several stages, with some stages being optional:
  • the thin layer of the prepolymer / monomer mixture on the PSA film may have a thickness between 0.01 mm to 1 mm, preferably from 0.01 to 0.5 mm and most preferably between 0.01 mm and 0.05 mm exhibit.
  • the PV-PSA composite in this form is e.g. as roll goods transportable.
  • the PV-PSA composite can also be produced directly on a glass or plastic disk or on a barrier film.
  • the manufacturing process of the PV module is carried out by lamination in a moderate temperature range (about 15 degrees Celsius to 45 degrees Celsius).
  • the PV-PSA composite can also be applied in one stage.
  • additional elastic intermediate layers (2a and 2c) can be applied.
  • a film (2a) of the elastic intermediate layer is applied to the substrate 1. Then applied the PV-PSA composite and then covered with a second film (2c) of the elastic intermediate layer. Finally, the substrate 3 is applied.
  • the individual laminating steps can advantageously be carried out in a roll laminator.
  • the pressing can be done under vacuum to remove air bubbles.

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von PV-Modulen durch Flüssigeinbettung.

Description

Photovoltaik(PV)-PSA-Verbund und Verwendung zur Herstellung von PV-
Modulen durch Flüssigeinbettung
Die Erfindung betrifft die Herstellung von PSA-Folien mit darin eingebetteten kristallinen oder Dünnschicht-PV-Zellen und die Verwendung dieses Verbunds zur Herstellung von PV-Modulen.
Zur Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht als der wichtigsten Quelle erneuerbarer Energien sind Photovoltaik-Module von großem Interesse.
Der Herstellprozess konventioneller Glas-PV-Module beeinhaltet in der Regel einen Laminierschritt, in dem bei Temperaturen von ca. 140 Grad Celsius ein Stack bestehend aus Glas, EVA-Folie, PV-Stings, EVA-Folie und Glas oder Rückseitenfolie im Vakuum laminiert werden.
Dieser Laminierschritt ist zeitaufwändig und teuer (hohe Temperaturen, lange
Zykluszeiten, Vakuum). In der DE Nr.102010030074.8, wird ein rationelles Verfahren zur Herstellung Kunststoff-PV-Modulen beschrieben, das sich analog auch auf Glas- PV-Module übertragen lässt.
Mit diesem Verfahren könnten daher auch konventionelle Glas-PV-Module sehr viel kostengünstiger hergestellt werden. Eine Vorbeschreibung des Verfahrens in der Anwendung bei Glas-PV-Modulen wurde nicht gefunden.
Besonders vorteilhaft ist in einem ersten Schritt die Herstellung eines Verbundes aus in einem PSA (Pressure sensitive adhesive) eingebetteten PV-String, der in einem zweiten Schritt auf die Glas- oder Kunststoffscheibe bzw. mit einer Barrierefolie des resultierenden Moduls laminiert wird. Aufgabenstellung
Erfindungsgemäße Aufgaben sind:
1. die Entwicklung eines PV-Moduls mit gegenüber dem Stand der Technik
erheblich reduzierten Herstellkosten.
2. die Entwicklung eines PV-Moduls mit gegenüber dem Stand der Technik
erheblich reduzierten Zykluszeiten
3. die Entwicklung eines Herstellungsverfahrens des PV-Moduls, so dass bei der Verfügung der Komponenten keine oder nur eine geringe Energiezufuhr benötigt wird.
4. die Entwicklung eines Herstellungsverfahrens des PV-Moduls, so dass bei der Verfügung der Komponenten kein Vakuum benötigt wird.
5. Blasenfreie Einbettung der PV-Strings im dauerelastischen Haftklebfilm (PSA).
6. Möglichst dünne Schicht des Haftklebfilms.
7. Einfaches Zusammenfügung des PV-PSA-Verbunds mit den Ober- und
Unterseiten des PV-Moduls.
Lösung
Die erfindungsgemäßen Aufgaben werden durch die Merkmale, wie sie im folgenden Beispiel offenbart sind, gelöst:
1. Schematischer Aufbau siehe Figur 1 : Kunststoff- oder Glas-Scheibe oder transparente Barrierefolie (Substrat 1 )/elastische Zwischenschicht (2a)/ PV-PSA-Verbund (2b)/ elastische Zwischenschicht (2c) / Kunststoff- oder Glas-Scheibe oder transparente Barrierefolie (Substrat 3).
Die elastischen Zwischenschichten bzw. der PV-PSA-Verbund müssen eine gute Adhäsion zu den Substraten 1 und 3 sowie zu den PV-Zellen aufweisen. Die
Adhäsion kann bei Bedarf durch einen Primer als Haftvermittler verbessert werden.
Beispiele geeigneter Substrate für die elastische Zwischenschicht sind Acrylate (DuploColl® VP20618 oder CPT 3000 von Fa. Lohmann) oder Silicone (Silgel® 612 von Fa. Wacker).
Der Haftkleberfilm kann eine Dicke zwischen 0,05 mm und 2,0 mm aufweisen, bevorzugt eine Dicke zwischen 0,05 und 1 ,5 mm und ganz besonders bevorzugt eine Dicke zwischen 0,05 mm und 1 mm.
Als Barriereschicht kommen gängige transparente oder nicht transparente Kunststoff- Folien, gegebenenfalls mit einer haftvermittelnden Beschichtung, in Betracht (PET z.B. Tritan® FX 100 (Eastman), PVF z.B. Tedlar ® (DuPont), PMMA z.B. PLEX ® 8943 F (Evonik Röhm GmbH)).
Als Photovoltaik-Zellen können alle handelsüblichen PV-Zellen verwendet werden, darunter auch beispielsweise flexible PV-Zellen. Die Herstellung des PV-PSA-Verbunds erfolgt in mehreren Stufen, wobei einige Stufen optional sind:
2.1. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2,0 mm
(Unterseite)
2.1.1 Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf eine
Kaschierfolie
2.1.2 optionale Polymerisation und Vernetzung
2.2. Aufbringen einer dünnen Schicht (ca. 0,02 mm) des
Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf dem PSA-Film 2.1. Die dünne Schicht des Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf dem PSA-Film kann eine Dicke zwischen 0,01 mm bis 1 mm, bevorzugt von 0,01 bis 0,5 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,01 mm und 0,05 mm aufweisen.
2.3. Einbetten des PV-Strings in die flüssige Präpolymeren-Schicht
2.4. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2 mm
(Oberseite)
2.4.1 Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf dem PV- String 2.4.2 Polymerisation und Vernetzung 2.5. Abdeckung der Oberseite mit einer Kaschierfolie
Bei Verwendung von flexiblen Dünnschichtzellen ist der PV-PSA-Verbund in dieser Form z.B. als Rollenware transportabel.
Alternativ kann der PV-PSA-Verbund auch direkt auf einer Glas- oder Kunststoffscheibe oder auf einer Barriere-Folie hergestellt werden.
3. Der Herstellprozess des PV-Moduls erfolgt durch Lamination in einem moderaten Temperaturbereich (ca. 15 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius).
Der PV-PSA-Verbund kann auch in einer Stufe aufgebracht werden.
Optional können zusätzliche elastische Zwischenschichten (2a und 2c) aufgebracht werden.
Dazu wird eine Folie (2a) der elastischen Zwischenschicht auf das Substrat 1 aufgebracht. Anschließend der PV-PSA-Verbund aufgebracht und danach mit einer zweiten Folie (2c) der elastischen Zwischenschicht abgedeckt. Schließlich wird das Substrat 3 aufgebracht.
Die einzelnen Laminierschritte können vorteilhafterweise in einem Rollenlaminator ausgeführt werden.
Bei Bedarf kann das Verpressen unter Vakuum zur Entfernung von Lufteinschlüssen erfolgen.
Abkürzungen
EVA Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
PC Polycarbonat
PET Polyethylenterephthalat
PMMAPolymethyl(meth)acrylat
PSA Pressure Sensitive Adhesive
PV Photovoltaik
PVDF Polyvinylidenfluorid
PVF Polyvinylfuorid

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Verbunds, umfassend folgende Schritte:
1.1. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2,0 mm
(Unterseite),
1.1.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf eine Kaschierfolie,
1.1.2. Polymerisation und Vernetzung,
1.2. Aufbringen einer dünnen Schicht (ca. 0,02 mm) des Präpolymeren/Monomer- Gemischs auf dem PSA-Film 1.1 ,
1.3. Einbetten des PV-Strings in die flüssige Präpolymeren-Schicht,
1.4. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2 mm (Oberseite),
1.4.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf dem PV-String,
1.4.2. Polymerisation und Vernetzung,
1.5. Abdeckung der Oberseite mit einer Kaschierfolie.
2. Verfahren zur Herstellung eines Verbunds, umfassend folgende Schritte:
2.1. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2,0 mm
(Unterseite),
2.1.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf eine Kaschierfolie,
2.2. Aufbringen einer dünnen Schicht (ca. 0,02 mm) des Präpolymeren/Monomer- Gemischs auf dem PSA-Film 1.1 ,
2.3. Einbetten des PV-Strings in die flüssige Präpolymeren-Schicht,
2.4. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2 mm (Oberseite), 2.4.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf dem PV-String,
2.4.2. Polymerisation und Vernetzung,
2.5. Abdeckung der Oberseite mit einer Kaschierfolie.
Verfahren zur Herstellung eines Verbunds, umfassend folgende Schritte:
3.1. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2,0 mm
(Unterseite),
3.1.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf eine Kaschierfolie,
3.1.2. Polymerisation und Vernetzung,
3.2. Aufbringen einer dünnen Schicht (ca. 0,02 mm) des Präpolymeren/Monomer- Gemischs auf dem PSA-Film 1.1 ,
3.3. Einbetten des PV-Strings in die flüssige Präpolymeren-Schicht,
3.4. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2 mm (Oberseite),
3.4.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf dem PV-String aus flexiblen Zellen,
3.4.2. Polymerisation und Vernetzung,
3.5. Abdeckung der Oberseite mit einer Kaschierfolie.
Verfahren zur Herstellung eines Verbunds, umfassend folgende Schritte:
4.1. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2,0 mm
(Unterseite),
4.1.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf eine Kaschierfolie,
4.2. Aufbringen einer dünnen Schicht (ca. 0,02 mm) des Präpolymeren/Monomer- Gemischs auf dem PSA-Film 1.1 ,
4.3. Einbetten des PV-Strings in die flüssige Präpolymeren-Schicht,
4.4. Herstellung eines PSA-Films in der Dicke von ca. 0,05 mm bis 2 mm (Oberseite),
4.4.1. Aufbringen eines Präpolymeren/Monomer-Gemischs auf dem PV-String aus flexiblen Zellen,
4.4.2. Polymerisation und Vernetzung,
4.5. Abdeckung der Oberseite mit einer Kaschierfolie.
5. Verbund, erhältlich nach einem Verfahren des Anspruchs 1 bis 4.
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