WO2014154609A1 - Mehrschichtige folie für die rückseite eines solarmoduls - Google Patents

Mehrschichtige folie für die rückseite eines solarmoduls Download PDF

Info

Publication number
WO2014154609A1
WO2014154609A1 PCT/EP2014/055793 EP2014055793W WO2014154609A1 WO 2014154609 A1 WO2014154609 A1 WO 2014154609A1 EP 2014055793 W EP2014055793 W EP 2014055793W WO 2014154609 A1 WO2014154609 A1 WO 2014154609A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier layer
polymer
multilayer film
group
layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/055793
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Chao Dong
Original Assignee
Jiangsu Solarflex Technical Composites Limited
Gop Kunststoffverarbeitungs Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Solarflex Technical Composites Limited, Gop Kunststoffverarbeitungs Gmbh filed Critical Jiangsu Solarflex Technical Composites Limited
Publication of WO2014154609A1 publication Critical patent/WO2014154609A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/049—Protective back sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/12—Photovoltaic modules
    • 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 multilayer film for the backside of a solar module, comprising a first outer layer facing away from the solar cell, a second outer layer facing the solar cell, and an intermediate carrier layer, wherein an intermediate layer is arranged in each case between the carrier layer and the outer layers.
  • a solar cell or photovoltaic cell the active part of a solar module, is an electrical component that converts sunlight into electrical energy through the photovoltaic effect. Due to the increasing problem of fossil fuels today, the importance of energy production through alternative and environmentally friendly methods is steadily increasing. In particular, the energy production by solar cells is of interest here, since sunlight is the most productive form of energy as compared to energy sources resulting from tidal power such as wind or water. For this reason, there is a great economic interest in the production of efficient solar modules.
  • the operating temperature of conventional solar modules is about 80 ° C to 87 ° C, with an efficiency of at most 10% - 14%, it being known that the photovoltaic efficiency of the semiconductor materials used today is in direct dependence on the operating temperature. Investigations have shown that lowering today's average operating temperature by 1 ° C increases the efficiency of today's modules by about 1.2%.
  • Q is the heat flow or the radiation power in the above-mentioned formula.
  • ⁇ is the emissivity whose value can be between 0 (perfect mirror) and 1 (ideal blackbody).
  • ⁇ is the Stefan-Boltzmann constant (5.67 * 10 "8 W / m 2 K 4 ).
  • A is the surface of the radiating body.
  • T is the temperature of the radiating body (in Kelvin).
  • the intensity refers to the energy per unit of time per surface, that is, a surface power density. Accordingly, the heat radiation is a function of the size of the surface of the radiating body.
  • the photovoltaic element itself that is of major importance for the efficiency of a solar module, but also the film attached to the back of the solar module, which separates the photovoltaic element from the environment.
  • the surface condition is indirectly responsible for the efficiency of the energy conversion, since the heat radiation of the surface is responsible for the temperature balance and the cooling of the solar cell.
  • the surface quality of the film characterizes the emissivity.
  • a typical layer structure is as follows: highly reflective protective outer layer facing away from the photovoltaic elements
  • Carrier layer also called “carrier and barrier layer” or “carrier layer”
  • Interlayer highly reflective protective outer layer facing the photovoltaic elements
  • the outer layers are highly reflective, UV-stable, resistant to environmental influences, chemically resistant, long-term stable, abrasion-resistant, hard, tough, dimensionally stable, surface-treated, and the outer layer facing the solar cell additionally has a high light reflection and adhesion to ethylene vinyl acetate (EVA).
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the intermediate layers are UV-resistant, resistant to environmental influences, chemically resistant, long-term stable, tough and dimensionally stable.
  • the carrier layer forms a barrier to water, is hydrolysis resistant, water vapor impermeable, oxygen impermeable, UV resistant, resistant to environmental influences, chemically resistant, long term stable, impact resistant, crack resistant, unbreakable and dimensionally stable.
  • the layers of the film are conventionally made in the interior of a polymer based on polyester or polyolefin and in the outer area of fluoropolymers. It is known that fillers are often added to the polymer. Conventional fillers are ground fibers having an average fiber length of 90 microns with the fibers having a normal distribution with no variance limits.
  • DE 11 2009 002 652 T5 describes a functional film for a solar cell module, wherein the backsheet contains a base film and a reflective film, and the reflective film may have a plurality of uneven parts, such as triangular prism figures on the surface.
  • US 2012/0028060 A1 describes a multilayer backsheet for a photovoltaic module, which has a first and a second outer layer and an inner layer therebetween, the inner layer forming a water and oxygen barrier, and all layers are made of polymers.
  • EP 2 410 570 A2 describes a multilayer backsheet for a solar module wherein a layer comprises a PVDF based polymer having a crystallinity of 50% or less, resulting in improved physical properties.
  • EP 2 208 755 A1 describes a backing layer for a solar cell and a method for producing such a solar cell.
  • To reinforce the fluoropolymer layer are used as polymer fillers acrylate polymer particles, vinyl polymer particles, or fluorinated polymer particles with a particle size of 1 - 4 pm.
  • US 2011/0247686 A1 describes a multilayer film consisting of an adhesive UV-absorbing layer, a fluoropolymer layer and intermediate layers.
  • WO 2011/009568 A1 describes a polypropylene-based backing layer for a solar module.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a backsheet for a solar module with improved physical properties.
  • an improvement in the mechanical long-term properties of the film is to be achieved, and in another aspect a film with improved long-term temperature resistance can be provided, which increases the efficiency and service life of the solar cell and consequently of the solar module.
  • the carrier layer comprises a polymer and a filler, wherein the filler has fibers, and wherein the ratio of fiber length to average fiber diameter between 20: 1 and 5 : 1, preferably between 15: 1 and 5: 1, most preferably between 15: 1 and 9: 1.
  • This aspect ratio of fiber length to fiber diameter of the fibers of the mechanical reinforcement filler increases the surface area relative to the volume. Reducing the individual filler particles, while keeping the volume constant, leads to a sharp increase in the number of particles, which overall have a very large specific surface area (surface-volume ratio) and form a large boundary surface with the surrounding matrix.
  • the drastically increased surface-to-volume ratio has the consequence that the morphology of the matrix polymer is significantly changed. This results in improved tear strength, improved stability and overall makes the film more long-term stable. This increases the life of the solar cell. Likewise, the long-term temperature resistance of the film is increased, which improves the efficiency of the solar cell.
  • the term carrier layer is equivalent to the equivalent terms "barrier layer”, “carrier and barrier layer”, “carrier layer”, “barrier layer”, “carrier and barrier layer”.
  • the fiber length of the fibers of the carrier layer of the multilayer film is less than 25 ⁇ m, preferably less than 12 ⁇ m, most preferably less than 4 ⁇ m.
  • this leads to the fact that the diameter distribution is in the nanometer range. If the average particle size of the particles at the most preferred fiber length of 4 pm, results in an assumed, most preferred aspect ratio of 12: 1, as average secondary size of the particles, a fiber diameter of 330 nm.
  • This increases the specific surface area many times , which due to the polymer-filler interaction, a good connection to the polymer, which is also to be understood as a polymer matrix, takes place, and the proportion of the modified polymer boundary layer on the total volume is substantially increased. This corresponds to a transition from a polymer matrix material to a polymer barrier material.
  • the filler of the carrier layer of the film is selected from the group consisting of layered silicates, mica, preferably calcined mica, wollastonite, boron nitride, kaolin, preferably calcined kaolin, montmorillonite, and mixtures thereof.
  • a mechanical reinforcement of the carrier layer is achieved, which increases the longevity of the film according to the invention.
  • layer silicates includes the following compounds, but this list is not restrictive: Gillespit group, Ekanite group, Apophyllite group, Magadiite group, Dalyite group, Sazhinit group, Armstrongite group, Okenite group, Nekoit Group, Cavansite group, Pentagonite group, Penkvilk sit group, Nabesit group, Ajoite group, Zeravshanite group, Bussyite (Ce), Plumbophyllite group, Rhodesite group, Delhayelith group, Monteregianite group , Carletonite group, talc group, pyrophyllite group, muscovite group, phlogopite group, illite group, margarite group, clintonite group, montmorillonite group, saponite group, vermiculite group, chlorite group , Corrensit group, macaulayite group, burckhardtite group, surit group, kegelite group, kaolinite group,
  • the filler of the carrier layer has a weight fraction of 5% -70%, preferably 10% -50%, most preferably between 15% -35%. This ensures sufficient binding of the filler, so that over the entire temperature range, with which the film is faced with environmental reasons, neither a reduction in internal strength nor cracking due to insufficient plug elongation occurs.
  • the fibers of the carrier layer are coated with a wetting agent, which is preferably a maleated gradient copolymer (random copolymer), which is preferably selected from the group of alkenes.
  • Wetting agent is herein to be equated with the term sizing.
  • the fibers of the carrier layer are coated with silanes, orgonotitanates or orgonozirconates. The conversion Wetting with wetting agent, so-called sizing, leads to an improvement in the adhesion between polymer or polymer matrix and fillers. Already a wafer-thin wrapping is sufficient to achieve this effect.
  • the functional films produced by wetting react with the reinforcing material and keep its surface free of air and water.
  • Reinforcing agent is to be understood herein as an equivalent designation of filler.
  • the adhesion promoter molecules advantageously OH and / or OR groups, are matched to the respective polymer matrix so as to ensure a good coupling of filler with sizes and polymer matrix.
  • a maleated gradient copolymer random copolymer
  • improved coupling is achieved than with conventionally used wetting agents.
  • the polymer of the carrier layer is selected from the group consisting of polyamide, polyester, polyolefins, polyacrylates, benzeneses and blends thereof.
  • the film according to the invention obtains the desired properties, such as impact strength, stiffness and heat resistance.
  • the group of polyesters also includes polycarbonates (PC), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN) and polyethylene terephthalate (PET).
  • Polyolefins are to be understood as meaning polyalkenes.
  • monomers from the monomer groups acrylonitrile, acrylic esters, acrylic esters, acrylic acid and styrenes are also used.
  • the copolymer of the support layer monomer units of the polyamides, alkenes, preferably propene, polyacrylates or penylethene also improves the properties desired in the film according to the invention, such as impact strength, stiffness and heat resistance.
  • the polymer of the carrier layer is a copolymer, block copolymer, preferably diblock copolymer, more preferably triblock copolymer, or a hydrogenation product thereof. This further improves the desired properties such as impact strength, stiffness and heat resistance.
  • the carrier layer has a polymer alloy, wherein the polymer alloy comprises the polymer and at least one further polymer, wherein the further polymer preferably comprises a copolymer with polyamides or alkenes, preferably propene, polyacrylate or phenyl nylene as the monomer unit.
  • the polymer alloy according to the invention may also contain several different polymers.
  • polyblende also called aperture
  • specific properties which are characterized in particular by impact resistance, stiffness and heat resistance.
  • phase coupling of block or graft copolymers This is comparable with metal alloys, in which an alloy can also have quite different properties than the individual metals taken alone.
  • a hard polymer phase such as polypropylene (PP), an elastic rubber phase, for example based on polybutadiene or ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) may be added.
  • PP polypropylene
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • a higher heat resistance is achieved for example by polymer alloys of polycarbonates (PC) and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS). Further examples are alloys of polyphenylene oxide (PPO) and polystyrene (PS), or polyamide (PA), which lead to a high temperature resistance and impact resistance.
  • PC polycarbonates
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers
  • PPO polyphenylene oxide
  • PS polystyrene
  • PA polyamide
  • the further polymer is a copolymer with alkene as the monomer unit, preferably propene.
  • alkene as the monomer unit
  • MVR melt volume rate
  • the further added copolymer advantageously has a weight fraction of at least 1% and at most 85%, advantageously between 1% and 30%, most preferably between 1% and 5%. This ensures sufficient binding of the filler so that over the entire temperature range, with which the film is faced with environmental reasons, neither degradation of internal strength nor cracking due to too low elongation at break occurs.
  • the added further polymer, or the added further polymers of the support layer and / or the intermediate layer is carboxylated, maleinated, or with 3-cyclobutene-l, 2-dione (C 2 H 2 0 2 , also called diketocyclobutene) grafted. This improves the physical properties of the novel film and promotes the stability of the polymer and thus of the film.
  • the polymer or the polymer alloy of the carrier layer and / or the intermediate layers of the multilayer film according to the invention has a weight fraction of at least 25%, preferably from 50% to 75%, more preferably from 50% to 85%, most preferably from 65% - 85% up.
  • a method for producing a multilayer film for a solar cell comprising the steps of weighing, reactive compounding, filtration, co-extruding, surface treatment and the spheroid-like surface embossing a roughness of 10 - 20 pm means an air knife comprises.
  • the various polymers are supplied via gravimetric weighing. After mechanical entrainment of the polymer granules they are mixed under pressure, whereby the melting and polymerization takes place under pressure. One or more reinforcing materials and / or fillers are then added to this melt. After degassing, kneading is carried out under pressure and subsequently chemical substances are supplied under pressure and the entire melt is homogenized.
  • the object mentioned above is achieved by the use of the multilayer film according to the invention in a solar cell.
  • Fig. 1 shows a sectional view of an embodiment of a multilayer film for a solar module.
  • Fig. 2a shows a plan view of the first outer layer of the multilayer film for a solar module
  • Fig. 2b shows the sectional view thereof.
  • 3 shows the schematic structure of a solar module with the multilayer backsheet according to the invention.
  • Fig. 1 shows the layer structure of the multilayer film 1 according to the invention, wherein 2, which is associated with the environment, the first, facing away from the solar cell, outer layer is referred to.
  • 3 denotes the intermediate layer which lies between the first outer layer 2 and the carrier layer 4.
  • 5 denotes a further intermediate layer which lies between the carrier layer 4 and the second outer layer 6 facing the solar cell.
  • the carrier layer 4 and / or the intermediate layers 3 and 5 consists of alkenene copolymer, phenylethene-triblock copolymer, benzenol copolymer and has the fibrous filler silicate.
  • the filler has a mass fraction of 15% - 35%.
  • the ratio of fiber length to average fiber diameter is 10: 1.
  • the average fiber length is 4 pm.
  • a melanated random copolymer is added to the polymer alloy in the carrier layer 4. This copolymer is carboxylated.
  • the polymer alloy has a mass fraction of 65% - 85%.
  • the exemplary multilayer film according to the invention has a spheroidal surface structure, which in FIG. 2a and FIG. 2b can be seen.
  • the spheroid-like surface structure forms mountains 7, which represent the highest point and valleys 8, which represent the lowest point.
  • the roughness, ie the distance between mountains 7 and valleys 8, is 10 - 20 pm.
  • FIG. 3 shows an exemplary solar module with a plurality of solar cells 9 embedded in potting material 10.
  • This embedding material 10 adjoins the multi-layered film 1 according to the invention facing away from the environment or the light incidence and to the frontal cover 11 at the side facing the environment or the light incidence.
  • the production of the fibrous filler with a high aspect ratio takes place in so-called jet mills.
  • the material to be comminuted is detected by the gas jets emerging from specially designed grinding nozzles, accelerated and comminuted by mutual particle collisions.
  • the micronized powder is subjected to static screening via a dip tube positioned in the center of the grinding chamber. Fine product is discharged from the machine, too coarse particles are subjected to a new grinding load.
  • the setting of the desired grinding fineness is carried out via the jet loading, ie the product throughput.
  • the manufacturing process is optimized by incorporating a classifying wheel into the manufacturing process, where the functions "grinding" and "sighting" are separated from each other.
  • dynamic air classifier a mechanical separation process
  • the particles are based on their relationship of inertial and gravity and flow resistance in a gas stream separated. It is a classification process and uses the principle of gravity or centrifugal separation. Fine particles follow the flow, rough the mass force.
  • the particle size is determined by laser diffractometry, the most commonly used method.
  • the advantage of this method is the enormously large measuring range, which ranges from a few nanometers to several millimeters. Thus nanoparticles, microparticles and macroparticles or mixtures of these systems can be measured.
  • the measurement results are given as a distribution curve, with the advantage that one not only obtains information about the average particle size, but also information about the smallest and, above all, the largest particles in the sample. Furthermore, it is possible to detect whether it is a single particle population (monomodal distribution) or multiple particle populations (multimodal).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Folie (1) für die Rückseite eines Solarmoduls, umfassend eine erste der Solarzelle abgewandte Außenschicht (2), eine zweite der Solarzelle zugewandte Außenschicht (6), sowie eine dazwischen liegende Trägerschicht (4), wobei jeweils zwischen Trägerschicht (4) und den Außenschichten (2 und 6) eine Zwischenschicht (3 bzw. 5) angeordnet ist, und die Trägerschicht (4) ein Polymer und einen Füllstoff aufweist, wobei der Füllstoff Fasern aufweist, und wobei das Verhältnis von Faserlänge zum durchschnittlichen Faserdurchmesser zwischen 20 : 1 und 5 : 1, vorzugsweise zwischen 15 : 1 und 5 : 1, am meisten bevorzugt zwischen 15 : 1 und 9 : 1 liegt, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen mehrschichtigen Folie (1), umfassend die Schritte Einwiegen, reaktiven Compoundieren, Filtrieren, Coextrudieren, Oberflächenbehandeln und die sphäroidähnliche Oberflächenprägung einer Rautiefe von 10 - 20 pm mittels einer Luftrakel, und die Verwendung einer solchen mehrschichtigen Folie (1) in einer Solarzelle.

Description

Mehrschichtige Folie für die Rückseite eines Solarmoduls
Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Folie für die Rückseite eines Solarmoduls, umfassend eine erste der Solarzelle abgewandte Außenschicht, eine zweite der Solarzelle zugewandte Außenschicht, sowie eine dazwischenliegende Trägerschicht, wobei jeweils zwischen Trägerschicht und den Außenschichten eine Zwischenschicht angeordnet ist.
Eine Solarzelle oder photovoltaische Zelle, der aktive Teil eines Solarmoduls, ist ein elektrisches Bauelement, das Sonnenlicht durch den photovoltaischen Effekt in elektrische Energie umwandelt. Aufgrund der in der heutigen Zeit zunehmenden Problematik fossiler Brennstoffe nimmt die Bedeutung der Energiegewinnung durch alternative und umweltfreundliche Methoden stetig zu. Insbesondere die Energiegewinnung durch Solarzellen ist hierbei von Interesse, da Sonnenlicht als Energiequelle im Vergleich mit Energiequellen, die sich aus der Gezeitenkraft wie etwa Wind oder Wasser ergeben, die ergiebigste Form ist. Aus diesem Grund besteht ein großes wirtschaftliches Interesse an der Herstellung effizienter Solarmodule.
Die Betriebstemperatur herkömmlicher Solarmodule liegt bei etwa 80°C bis 87°C, mit einem Wirkungsgrad von maximal 10% - 14%, wobei bekannt ist, dass der photovoltaische Wirkungsgrad der heute verwendeten Halbleitermaterialien in einer direkten Abhängigkeit zur Betriebstemperatur steht. Untersuchungen haben ergeben, dass eine Absenkung der heutigen durchschnittlichen Betriebstemperatur um 1°C den Wirkungsgrad der heutigen Module um etwa 1,2% erhöht.
Eine der Möglichkeiten die Betriebstemperatur zu senken besteht darin, die Wärmeabstrahlung zu erhöhen. Dies lässt sich aus dem Stefan-Boltzmann-Ge- setz ableiten, wobei der von einem Körper abgestrahlte Wärmestrom Q für einen Körper wie folgt berechenbar ist:
Q = ^ = ε σ Α ΊΑ
Q ist in der obgenannten Formel der Wärmestrom bzw. die Strahlungsleistung . ε ist der Emissionsgrad, dessen Wert zwischen 0 (perfekter Spiegel) und 1 (idealer Schwarzer Körper) liegen kann. σ ist die Stefan-Boltzmann-Konstante (5,67*10"8 W/m2K4). A ist die Oberfläche des abstrahlenden Körpers.
T ist die Temperatur des abstrahlenden Körpers (in Kelvin).
Die Intensität bezeichnet in der Physik die Energie pro Zeit pro Fläche, also eine Flächenleistungsdichte. Demgemäß ist die Wärmeabstrahlung eine Funktion der Größe der Oberfläche des abstrahlenden Körpers.
Wesentlich verantwortlich für die Effizienz eines Solarmoduls ist jedoch nicht nur die Beschaffenheit und Effizienz des photovoltaischen Elements an sich, sondern auch die rückseitig an dem Solarmodul angebrachte Folie, die das photovoltai- sche Element von der Umwelt abgrenzt. Wie oben bereits abgeleitet ist die Oberflächenbeschaffenheit indirekt für die Effizienz der Energieumwandlung mitverantwortlich, da die Wärmeabstrahlung der Oberfläche verantwortlich ist für den Temperaturhaushalt und die Abkühlung der Solarzelle. Weiters charakterisiert die Oberflächenbeschaffenheit der Folie den Emissionsgrad .
Nicht nur die Oberflächenbeschaffenheit einer Rückseitenfolie ist für ein Solarmodul relevant, sondern aufgrund der Funktion der Abgrenzung der Solarzelle von der Umwelt sind auch hohe Anforderungen an äußere Umweltfaktoren wie etwa Feuchtigkeit, UV-Licht, Staub, mechanische Einwirkungen, sowie extreme Temperaturschwankungen im Bereich von -40°C bis + 85°C gestellt, die eine ständige Beanspruchung bedeuten, und denen die Rückseitenfolie ohne Materialschädigung bzw. ohne Beeinträchtigung der Materialeigenschaften widerstehen muss. So darf es aufgrund der vielfachen Temperaturwechsel weder zu einem Abbau der inneren Festigkeit oder zu einer Rissbildung kommen. Prüfnormen wie etwa die IEC 61730 für Solarmodule und Rückseitenfolien umfassen eine Betrachtung aller Einflussgrößen, die für die Alterung von Solarzellen verantwortlich sind . Neben der Anforderung an eine langjährige physikalische Beständigkeit von Solarzelle und der Rückseitenfolie ist weiters höchstmögliche Blickdichtheit, höchstmögliche Formbeständigkeit sowie ein maximaler Reflexionsgrad der der Solarzelle zugewandten Seite der Rückseitenfolie erforderlich. Dies ist in der Regel durch einen Schichtaufbau mehrerer Schichten unterschiedlicher Eigenschaften realisiert. Ein typischer Schichtaufbau stellt sich wie folgt dar: hochreflektierende schützende Außenschicht, den photovoltaischen Elementen abgewandt
Zwischenschicht
Trägerschicht (auch "Träger- und Barriereschicht" oder "Trägerlage" genannt) Zwischenschicht hochreflektierende schützende Außenschicht, den photovoltaischen Elementen zugewandt
Dabei sind die Außenschichten hochreflektierend, UV-stabil, beständig gegen Umwelteinflüsse, chemisch resistent, langzeitstabil, abriebfest, hart, zäh, maßbeständig, oberflächenbehandelt, und die der Solarzelle zugewandte Außenschicht weist zusätzlich eine hohe Lichtreflexion und Klebkraft zu Ethylenvinylacetat (EVA) auf. Die Zwischenschichten sind UV-beständig, beständig gegen Umwelteinflüsse, chemisch resistent, langzeitstabil, zäh und maßbeständig . Die Trägerlage bildet eine Barriere gegenüber Wasser, ist hydrolysebeständig, wasser- dampfundurchlässig, sauerstoffundurchlässig, UV-beständig, beständig gegenüber Umwelteinflüssen, chemisch resistent, langzeitstabil, schlagzäh, rissfest, unzerbrechlich und maßbeständig. Die Schichten der Folie sind herkömmlicherweise im Innenbereich aus einem Polymer auf Polyester- oder Polyolefinbasis und im Außenbereich aus Fluorpolymeren hergestellt. Es ist bekannt, dass dem Polymer oftmals Füllstoffe zugesetzt werden. Herkömmliche Füllstoffe sind gemahlene Fasern mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 90 pm, wobei die Fasern eine Normalverteilung ohne Abweichungsbegrenzungen aufweisen.
Folien für Solarmodule sind im Stand der Technik etwa bekannt aus den folgenden Patentschriften :
DE 11 2009 002 652 T5 beschreibt eine Funktionsfolie für ein Solarzellenmodul, wobei die Rückseitenfolie einen Basisfilm und einen reflektierenden Film enthält, und der reflektierende Film eine Vielzahl von unebenen Teilen, wie etwa dreieckige Prismenfiguren auf der Oberfläche aufweisen kann.
US 2012/0028060 AI beschreibt eine mehrschichtige Rückfolie für ein Photovol- taik-Modul, das eine erste und eine zweite Außenschicht, sowie eine dazwischenliegende Innenschicht aufweist, wobei die Innenschicht eine Wasser- und Sauerstoffbarriere bildet, und alle Schichten aus Polymeren sind.
EP 2 410 570 A2 beschreibt eine mehrschichtige Rückfolie für ein Solarmodul, wobei eine Schicht ein PVDF-basierendes Polymer mit einer Kristallinität von 50% oder weniger aufweist, was zu verbesserten physikalischen Eigenschaften führt.
EP 2 208 755 AI beschreibt eine Rückschicht für eine Solarzelle und ein Verfahrung zur Herstellung einer solchen. Zur Verstärkung der Fluorpolymer-Schicht werden als Polymer-Füllstoffe Acrylat-Polymerpartikel, Vinyl-Polymerpartikel, oder auch fluorinierte Polymerpartikel mit einer Partikelgröße von 1 - 4 pm verwendet. US 2011/0247686 AI beschreibt einen mehrschichtigen Film, bestehend aus einer adhäsiven UV-absorbierenden Schicht, einer Fluorpolymerschicht, sowie intermediären Schichten.
WO 2011/009568 AI beschreibt eine auf Polypropylen basierende Rückschicht für ein Solarmodul .
Der Nachteil von bekannten Solarmodulen des Stand der Technik ist der relativ geringe Wirkungsgrad und die Gefahr der Schädigung durch die extremen umweltbedingten Langzeiteinflüsse und Temperaturschwankungen.
Aufgrund des eingangs erwähnten großen wirtschaftlichen Interesses an Solarmodulen ist es wünschenswert, deren Wirkungsgrad sowie deren Materialbeständigkeit und damit Lebensdauer zu erhöhen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rückseitenfolie für ein Solarmodul mit verbesserten physikalischen Eigenschaften bereitzustellen. Dabei soll in einem ersten Aspekt eine Verbesserung der mechanischen Langzeiteigenschaften der Folie erzielt werden, sowie in einem weiteren Aspekt eine Folie mit einer verbesserten Langzeittemperaturbeständigkeit bereitgestellt werden, was Wirkungsgrad und Lebensdauer der Solarzelle und folglich des Solarmoduls erhöht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Folie für die Rückseite eines Solarmoduls der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Trägerschicht ein Polymer und einen Füllstoff aufweist, wobei der Füllstoff Fasern aufweist, und wobei das Verhältnis von Faserlänge zum durchschnittlichen Faserdurchmesser zwischen 20 : 1 und 5 : 1, vorzugsweise zwischen 15 : 1 und 5 : 1, am meisten bevorzugt zwischen 15 : 1 und 9 : 1 liegt.
Durch dieses Aspektverhältnis von Faserlänge zu Faserdurchmesser der Fasern des zur mechanischen Verstärkung dienenden Füllstoffes wird eine Vergrößerung der Oberfläche relativ zum Volumen erzielt. Das Verkleinern der einzelnen Füllstoffpartikel, - bei gleich bleibendem Volumen, - führt zum starken Ansteigen der Partikelanzahl, die insgesamt eine sehr große spezifische Oberfläche (Oberflächen-Volumen-Verhältnis) aufweisen und zu der umgebenden Matrix eine große Grenzfläche bilden. Das drastisch erhöhte Oberflächen-Volumen-Verhältnis hat zur Folge, dass die Morphologie des Matrixpolymers signifikant verändert wird. Dies bewirkt eine verbesserte Reißfestigkeit, verbesserte Stabilität und macht die Folie insgesamt langzeitstabiler. Dadurch wird die Lebensdauer der Solarzelle erhöht. Ebenso wird die Langzeittemperaturbeständigkeit der Folie erhöht, was den Wirkungsgrad der Solarzelle verbessert. Die Bezeichnung Trägschicht ist hierin gleichbedeutend mit den äquivalent zu verwendenden Bezeichnungen "Barriereschicht", "Träger- und Barriereschicht", "Trägerlage", "Barrierelage", "Träger- und Barrierelage".
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Faserlänge der Fasern der Trägerschicht der mehrschichtigen Folie kleiner als 25 pm, vorzugsweise kleiner als 12 μηι, am meisten bevorzugt kleiner als 4 pm. Unter dem obig genannten Aspektverhältnis führt dies dazu, dass die Durchmesserhauptverteilung im Nano- meterbereich liegt. Liegt die mittlere Hauptgröße der Partikel bei der am meisten bevorzugten Faserlänge von 4 pm, ergibt sich bei einem angenommenen, meist bevorzugten Aspektverhältnis von 12 : 1, als mittlere Nebengröße der Partikel ein Faserdurchmesser von 330 nm. Dadurch erhöht sich die spezifische Oberfläche um ein Vielfaches, wodurch aufgrund der Polymer-Füllstoff-Wechselwirkung eine gute Anbindung an das Polymer, welches auch als Polymermatrix zu verstehen ist, erfolgt, und der Anteil der modifizierten Polymergrenzschicht am Gesamtvolumen wesentlich erhöht wird. Dies entspricht einem Übergang von einem Polymermatrixmaterial zu einem Polymergrenzschichtmaterial.
Im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Fasern, mit normal verteilten Faserlängen ohne Abweichungsbegrenzung, ergibt sich somit bei gleichem Füllgehalt und gleichem Verhältnis von Füllstoff zu Polymer eine zusätzliche Erhöhung der Anbindungsoberfläche.
Durch Vergrößerung der Anbindungsfläche ergibt sich eine bessere Anbindung und eine wesentliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und eine Verbesserung der Werte für Reißdehnung, Streckdehnung, Reißkraft und Streckspannung, als auch eine Erhöhung der Einreißkraft und eine Verbesserung der Weiterreißfestigkeit.
Verglichen mit herkömmlich eingesetzten Faserfüllstoffen mit einer durchschnittlichen Faserlänge von etwa 90 pm bedeutet dies, dass, wenn ein annähernd gleiches Aspektverhältnis vorausgesetzt und die sich daraus ergebende durchschnittliche zur Verfügung stehende Anbindungsoberfläche mit 1 gleichgesetzt wird, sich beim erfindungsgemäß verwendeten Füllstoff in der Trägerschicht eine Anbindungsoberfläche vom 22,5-fachen ergibt.
Da die Faserlängenverteilung der Fasern der Trägerschicht im oberen Bereich der Normalverteilung bei dem Abweichungsintervall + 1σ begrenzt wird, ergibt sich im Vergleich zu der in heutigen Anwendung eingesetzten Fasern mit Faserlängen mit Normalverteilung ohne Abweichungsbegrenzung, - bei gleichem Aspektverhältnis und gleichem Füllgehalt, - eine zusätzliche Erhöhung der zur Verfügung stehende Anbindungsoberfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folie ist der Füllstoff der Trägerschicht der Folie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schichtsilikaten, Glimmer, vorzugsweise kalzinierte Glimmer, Wollastonit, Bornitrid, Kaolin, vorzugsweise kalziniertes Kaolin, Montmorillonit, sowie Mischungen davon. Dadurch wird eine mechanische Verstärkung der Trägerschicht erzielt, was die Langlebigkeit der erfindungsgemäßen Folie erhöht. Dabei umfasst der Begriff Schichtsilikate die folgenden Verbindungen, wobei diese Auflistung nicht einschrännkend aufzufassen ist: Gillespit-Gruppe, Ekanit-Gruppe, Apophyllit- gruppe, Magadiit-Gruppe, Dalyit-Gruppe, Sazhinit-Gruppe, Armstrongit-Gruppe, Okenit-Gruppe, Nekoit-Gruppe, Cavansit-Gruppe, Pentagonit-Gruppe, Penkvilk- sit-Gruppe, Nabesit-Gruppe, Ajoit-Gruppe, Zeravshanit-Gruppe, Bussyite-(Ce), Plumbophyllit-Gruppe, Rhodesit-Gruppe, Delhayelith-Gruppe, Monteregianit- Gruppe, Carletonit-Gruppe, Talk-Gruppe, Pyrophyllit-Gruppe, Muskovit-Gruppe, Phlogopit-Gruppe, Illit-Gruppe, Margarit-Gruppe, Clintonit-Gruppe, Montmorillo- nit-Gruppe, Saponit-Gruppe, Vermikulit-Gruppe, Chlorit-Gruppe, Corrensit-Grup- pe, Macaulayit-Gruppe, Burckhardtit-Gruppe, Surit-Gruppe, Kegelit-Gruppe, Kao- linit-Gruppe, Halloysit-Gruppe, Serpentin-Gruppe, Bismutoferrit-Gruppe, Bemen- tit-Gruppe, Schallerit-Gruppe, Palygorskit-Gruppe, Sepiolith-Gruppe, Gyrolith- Gruppe, Reyerit-Gruppe, Natrosilit-Gruppe, Makatit-Gruppe, Varennesit-Gruppe, Rait-Gruppe, Intersilit-Gruppe, Shafranovskit-Gruppe, Zeophyllit-Gruppe, Mine- hillite, Lalondeite, Petalit-Gruppe, Sanbornit-Gruppe, Searlesit-Gruppe, Silinait- Gruppe, Kanemit-Gruppe, Yakovenchukite-(Y), Cymrit-Gruppe, Naujakasit-Grup- pe, Dmisteinbergit-Gruppe, Kampfit-Gruppe, Strätlingit-Gruppe, Ganophyllit- Gruppe, Zussmanit-Gruppe, Stilpnomelan-Gruppe, Latiumit-Gruppe, Jagoit-Grup- pe, Wickenburgit-Gruppe, Hyttsjölt-Gruppe, Armbrusterit-Gruppe, Britvinite, Bannisterite, Neptunit-Gruppe, Grumantit-Gruppe, Ussingit-Gruppe, Leifit-Grup- pe, Nafertisit-Gruppe, Lourenswalsit, Middendorfit-Gruppe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Füllstoff der Trägerschicht einen Gewichtsanteil von 5% - 70% auf, vorzugsweise 10% - 50%, am meisten bevorzugt zwischen 15% - 35%. Dies gewährleistet eine ausreichende Anbindung des Füllstoffes, sodass es über den gesamten Temperaturbereich, mit dem die Folie umweltbedingt konfrontiert ist, weder zu einem Abbau an inneren Festigkeit noch zur Rissbildung aufgrund einer zu geringer Steckdehnung kommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Fasern der Trägerschicht mit einem Benetzungsmittel umhüllt, welches vorzugsweise ein malei- niertes Gradientencopolymer (Random Copolymer) ist, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe der Alkene. Benetzungsmittel ist hierin mit dem Begriff Schlichten gleichzusetzen. Herkömmlicherweise sind die Fasern der Trägerschicht mit Silanen, Orgonotitanaten oder Orgonozirkonaten umhüllt. Die Um- hüllung mit Benetzungsmittel, sogenannten Schlichten, führt zu einer Verbesserung der Haftung zwischen Polymer bzw. Polymermatrix und Füllstoffen. Bereits eine hauchdünne Umhüllung ist ausreichend zur Erzielung dieses Effektes. Die durch die Benetzung erzeugten funktionellen Filme reagieren mit dem Verstärkungsstoff und halten dessen Oberfläche frei von Luft und Wasser. Verstärkungsstoff ist hierin als eine äquivalente Bezeichnung für Füllstoff zu verstehen. Die Haftvermittler-moleküle, vorteilhafterweise OH- und/oder OR-Gruppen, sind auf die jeweilige Polymermatrix abgestimmt, um so eine gute Ankopplung von Füllstoff mit Schlichten und Polymermatrix zu gewährleisten. Durch Einsatz eines maleinierten Gradientencopolymers (Random Copolymer) wird eine verbesserte Ankopplung als mit herkömmlich verwendeten Benetzungsmittel erzielt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Polymer der Trägerschicht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, Polyester, Polyoe- fine, Polyacrylate, Benzenole sowie Blends davon. Dadurch erhält die erfindungsgemäße Folie die gewünschten Eigenschaften wie Schlagzähigkeit, Steifheit und Wärmeformbeständigkeit. Die Gruppe der Polyester umfasst auch Polycarbonate (PC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN) und Polyethy- lenterephthalat (PET). Unter Polyolefine sind Polyalkene zu verstehen. Bei in daraus gefertigten Blends kommen auch Monomere aus den Monomergruppen Acrylnitril, Acrylester, Acrylsäureester, Acrylsäure und Styrole zum Einsatz.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Copolymer der Trägerschicht Monomereinheiten der Polyamide, Alkene, vozugsweise Propen, Polyacrylate oder Penylethen auf. Dies verbessert ebenso die bei der erfindungsgemäßen Folie erwünschten Eigenschaften wie Schlagzähigkeit, Steifheit und Wärmeformbeständigkeit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Polymer der Trägerschicht ein Copolymer, Block-Copolymer, vorzugsweise Diblock-Copolymer, mehr bevorzugt Triblock-Copolymer, oder ein Hydrierungsprodukt davon. Dadurch werden weiteres die gewünschten Eigenschaften wie Schlagzähigkeit, Steifheit und Wärmeformbeständigkeit verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerschicht eine Polymerlegierung auf, wobei die Polymerlegierung das Polymer und mindestens ein weiteres Polymer aufweist, wobei das weitere Polymer vorzugsweise ein Copolymer mit Polyamiden oder Alkenen, vorzugsweise Propen, Polyacrylat oder Phe- nylethen als Monomereinheit aufweist.
Die erfindungsgemäße Polymerlegierung kann auch mehrere verschiedene Polymere enthalten. Durch das Mischen (Compoundierung) von zwei oder mehreren Polymeren oder Copolymeren entstehen sogenannte Polyblende, auch Blende genannt, mit spezifischen Eigenschaften, die sich insbesondere durch Schlagzähigkeit, Steifheit und Wärmeformbeständigkeit auszeichnen. Diese Eigenschaften werden insbesondere durch Phasenkopplung von Block- oder Pfropf-Copolymeren erreicht. Vergleichbar ist dies mit Metall-Legierungen, bei denen eine Legierung ebenfalls ganz andere Eigenschaften haben kann, als die einzelnen Metalle für sich genommen. So kann beispielsweise einer harten Polymerphase wie Polypropylen (PP), eine elastische Kautschukphase, zum Beispiel auf Basis von Polybu- tadien oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) zugesetzt werden. Eine höhere Wärmeformbeständigkeit erreicht man beispielweise durch Polymerlegierungen aus Polycarbonaten (PC) und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS). Weitere Beispiele sind Legierungen aus Polyphenylenoxid (PPO) und Polystyrol (PS), beziehungsweise Polyamid (PA), die zu einer hohen Temperaturbeständigkeit und Schlagzähigkeit führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Polymer ein Copolymer mit Alken als Monomereinheit, vorzugsweise Propen. Dadurch werden hohen Adhäsionskräften zu keramischen und anorganischen Füllstoffen erzielt, was eine höhere MVR (Schmelzvolumenrate, "melting volume rate") im Vergleich zu Polymerlegierungen mit anderen Polymere bewirkt. Dies bewirkt, dass während des Aufschmelzprozesses bei der Coextrusion im Mischteil dieses Polymer vorzeitig, das heißt vor allen anderen Polymeren der Polymerlegierung die eingearbeiteten Füllstoffe benetzt, diese mit einer hauchdünnen funktionellen Haftungsschicht überzieht und mit den auf dem anorganischen Füllstoff befindlichen Kationen, Anionen und/oder Hydroxyden reagiert. Eine verbesserte Ankopplung des Verstärkungsstoffes ist somit gegeben, ohne den Füllstoff, wie zum Erreichen des gleichen Zieles üblich, vor dem eigentlichen Compoundierungsprozess bzw. dem Extrusionsprozess mit einer Schlichte zu beaufschlagen bzw. zu umhüllen.
Das weitere zugesetzte Copolymer weist vorteilhafterweise einen Gewichtsanteil von mindestens 1% und maximal 85% auf, vorteilhafterweise zwischen 1% und 30%, am besten zwischen 1% und 5%. Dies gewährleistet einen ausreichende Anbindung des Füllstoffes, sodass es über den gesamten Temperaturbereich, mit dem die Folie umweltbedingt konfrontiert ist, weder zu einem Abbau an inneren Festigkeit, noch zur Rissbildung aufgrund einer zu geringer Streckdehnung kommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zugesetzte weitere Polymer, oder die zugesetzten weiteren Polymere der Trägerschicht und/oder der Zwischenschicht carboxyliert, maleiniert, oder mit 3-Cyclobuten-l,2-dion (C2H202, auch Diketocyclobuten genannt) gepfropft. Dies verbessert die physika- lischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Folie und fördert die Stabilität des Polymeres und somit der Folie.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Polymer oder die Polymerlegierung der Trägerschicht und/oder der Zwischenschichten der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Folie einen Gewichtsanteil von mindestens 25% auf, vorzugsweise von 50% - 75%, mehr bevorzugt von 50% - 85%, am meisten bevorzugt von 65% - 85% auf. Dadurch wird die gewünschte Festigkeit, Reißfestigkeit und Stabilität der erfindungsgemäßen Folie erzielt.
Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Folie für eine Solarzelle gelöst, wobei das Verfahren die Schritte des Einwiegen, reaktiven Compoundieren, Filtrieren, Co- extrudieren, Oberflächenbehandeln und die sphäroidähnliche Oberflächenprägung einer Rautiefe von 10 - 20 pm mittels einer Luftrakel umfasst. Dabei werden die verschiedenen Polymere über gravimetrische Einwaagen zugeführt. Nach dem maschinellen Einziehen der Polymergranulate werden diese unter Druck gemischt, wobei auch unter Druck die Aufschmelzung und Polymerisation erfolgt. In diese Schmelze werden dann ein oder mehrere Verstärkerstoffe und/oder Füllstoffe zugegeben. Nach der Entgasung erfolgt das Kneten unter Druck und im Anschluss werden unter Druck chemische Stoffe zugeführt und die gesamte Schmelze homogenisiert. Nach einer Vakuumierung erfolgt erneut eine Entgasung, danach die Plastifizierung, danach die Verdichtung, danach eine Schmelzefilterung. Über einen Adapter erfolgt eine Verteilung und Zuführung zu den Düsen. Nach der Coextrusion erfolgt sodann die Kristallisation beziehungsweise Teilkristallisation der Polymerschmelze über Kühlwalzen. Abschließend erfolgen die Behandlung der Oberfläche, sowie die Dimensionierung.
Weiteres wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Verwendung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Folie in einer Solarzelle gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, welches in den Fig . 1 bis Fig . 3 dargestellt ist:
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles einer mehrschichtigen Folie für ein Solarmodul.
Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf die erste Außenschicht der mehrschichtigen Folie für ein Solarmodul;
Fig. 2b zeigt die Schnittansicht derselben. Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau eines Solarmoduls mit der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Rückseitenfolie.
In Fig . 1 ist der Schichtaufbau der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Folie 1 zu ersehen, wobei mit 2, die mit der Umwelt in Verbindung stehende, erste, der Solarzelle abgewandte, Außenschicht bezeichnet ist. 3 bezeichnet die Zwischenschicht, welche zwischen der ersten Außenschicht 2 und der Trägerschicht 4 liegt. 5 bezeichnet eine weitere Zwischenschicht, die zwischen der Trägerschicht 4 und der zweiten, der Solarzelle zugewandten Außenschicht 6 liegt. Die Trägerschicht 4 und/oder die Zwischenschichten 3 bzw. 5 besteht aus Alkene-Copoly- mer, Phenylethen-Triblock-Copolymer, Benzenol-Copolymer und weist den faserartigen Füllstoff Silikat auf. Der Füllstoff hat einen Massenanteil von 15% - 35%. Das Verhältnis von Faserlänge zum durchschnittlichen Faserdurchmesser liegt bei 10 : 1. Die durchschnittliche Faserlänge ist 4 pm. Als weiteres Copolymer ist der Polymerlegierung in der Trägerschicht 4 ein melaniertes random Copolymer zugesetzt. Dieses Copolymer ist carboxyliert. Die Polymerlegierung weist einen Massenanteil von 65% - 85% auf.
Die beispielhafte erfindungsgemäße mehrschichtige Folie weist eine sphäroidähn- liche Oberflächenstruktur auf, welche in Fig . 2a und Fig . 2b zu ersehen ist. Die sphäroidähnliche Oberflächenstruktur bildet dabei Berge 7, welche den höchsten Punkt darstellen und Täler 8, welche den tiefsten Punkt darstellen. Die Rautiefe, also die Distanz zwischen Bergen 7 und Täler 8, beträgt 10 - 20 pm.
Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes Solarmodul, mit mehreren Solarzellen 9, welche in Einbettungsmaterial 10 eingebettet sind . Dieses Einbettungsmaterial 10 grenzt an der der Umwelt, beziehungsweise dem Lichteinfall abgewandten Seite an die erfindungsgemäße mehrschichtige Folie 1, sowie an der der Umwelt, beziehungsweise dem Lichteinfall zugewandten Seite an die Frontalabdeckung 11.
Die Herstellung des faserförmigen Füllstoffes mit hohem Aspektverhältnis erfolgt in sogenannten Strahlmühlen. Das zu zerkleinernde Gut wird von den aus speziell ausgebildeten Mahldüsen austretenden Gasstrahlen erfasst, beschleunigt und durch gegenseitige Teilchenstöße zerkleinert. Über ein im Zentrum der Mahlkammer positioniertes Tauchrohr wird das mikronisierte Pulver einer statischen Sichtung unterzogen. Feines Produkt wird aus der Maschine ausgetragen, zu grobe Partikel werden einer erneuten Mahlbeanspruchung unterzogen. Die Einstellung der gewünschten Mahlfeinheit erfolgt über die Strahlbeladung also den Produktdurchsatz. Optimiert wird das Herstellverfahren durch die Eingliederung eines Sichtrades in den Herstellungsprozess, bei dem die Funktionen "Mahlen" und "Sichten" voneinander getrennt sind . Bei diesem sogenannten dynamischen Windsichter, einem mechanischen Trennverfahren, werden die Partikel anhand ihres Verhältnisses von Trägheits- bzw. Schwerkraft und Strömungswiderstand in einem Gasstrom getrennt. Es ist ein Klassifizierungsverfahren und nutzt das Prinzip der Schwer- oder Fliehkrafttrennung aus. Feine Partikel folgen der Strömung, grobe der Massenkraft.
Die Bestimmung der Partikelgröße erfolgt über die Laserdiffraktometrie, die am häufigsten eingesetzte Methode überhaupt. Der Vorteil dieser Methode ist der enorm große Messbereich, welcher von einigen Nanometern bis hin zu mehreren Millimetern reicht. Es können also Nanopartikel, Mikropartikel und Makropartikel oder Mischungen aus diesen Systemen vermessen werden. Die Messergebnisse werden als Verteilungskurve angegeben, mit dem Vorteil, dass man nicht nur eine Aussage über die mittlere Partikelgröße erhält, sondern auch Informationen über die kleinsten und vor allem die größten Partikel in der Probe. Weiterhin ist es möglich zu erkennen, ob es sich um eine einzige Partikelpopulation handelt (monomodale Verteilung) oder um mehrere Partikelpopulationen (multimodal).

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Mehrschichtige Folie (1) für die Rückseite eines Solarmoduls, umfassend eine erste der Solarzelle abgewandte Außenschicht (2), eine zweite der Solarzelle zugewandte Außenschicht (6), sowie eine dazwischenliegende Trägerschicht (4), wobei jeweils zwischen Trägerschicht (4) und den Außenschichten (2 und 6) eine Zwischenschicht (3 bzw. 5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (4) ein Polymer und einen Füllstoff aufweist, wobei der Füllstoff Fasern aufweist, und wobei das Verhältnis von Faserlänge zum durchschnittlichen Faserdurchmesser zwischen 20 : 1 und 5 : 1, vorzugsweise zwischen 15 : 1 und 5 : 1, am meisten bevorzugt zwischen 15 : 1 und 9 : 1 liegt.
2. Mehrschichtige Folie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Faserlänge der Fasern der Trägerschicht (4) kleiner als 25 pm, vorzugsweise kleiner als 12 pm, am meisten bevorzugt kleiner als 4 pm ist.
3. Mehrschichtige Folie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff der Trägerschicht (4) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Schichtsilikaten, Glimmer, vorzugsweise kalzinierte Glimmer, Wo I laston it, Bornitrid, Kaolin, vorzugsweise kalziniertes Kaolin, Mont- morillonit, sowie Mischungen davon.
4. Mehrschichtige Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff der Trägerschicht (4) einen Gewichtsanteil von 5 - 70% aufweist, vorzugsweise 10 - 50%, am meisten bevorzugt zwischen 15 - 35%.
5. Mehrschichtige Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Trägerschicht (4) mit einem Benetzungsmittel umhüllt sind, welches vorzugsweise ein maleiniertes Gradienten- copolymer (random Copolymer) ist, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe der Alkene.
6. Mehrschichtige Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Trägerschicht (4) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Polyamid, Polyester, Polyolefine, Polyacrylate, Benzenole sowie Blends davon.
7. Mehrschichtige Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Trägerschicht (4) ein Copolymer, Block-Copolymer, vorzugsweise Diblock-Copolymer, mehr bevozugt Tri- block-Copolymer, oder ein Hydrierungsprodukt davon ist.
8. Mehrschichtige Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymer der Trägerschicht (4) Monomereinheiten der Polyamide, Alkene, vozugsweise Propen, Polyacrylate oder Phenyl- ethen aufweist.
9. Mehrschichtige Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (4) eine Polymerlegierung aufweist, wobei die Polymerlegierung das Polymer und mindestens ein weiteres Polymer aufweist, wobei das weitere Polymer vorzugsweise ein Copolymer mit Alken als Monomereinheit, vorzugsweise Propen, ist.
10. Mehrschichtige Folie (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Polymer/die weitere Polymere der Trägerschicht (4) carboxy- liert, maleiniert, oder mit 3-Cyclobuten-l,2-dion gepfropft ist/sind.
11. Mehrschichtige Folie ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer oder die Polymerlegierung der Trägerschicht (4) einen Gewichtsanteil von mindestens 25% aufweist, vorzugsweise von 50% - 75%, mehr bevorzugt von 50% - 85%, am meisten bevorzugt von 65% - 85%.
12. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Einwiegen, b) reaktives Compoundieren, c) Filtrieren, d) Coextrudieren, e) Oberflächenbehandeln, f) sphäroidähnliche Oberflächenprägung einer Rautiefe von 10 - 20 pm mittels einer Luftrakel.
Verwendung einer mehrschichtigen Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer Solarzelle.
PCT/EP2014/055793 2013-03-26 2014-03-24 Mehrschichtige folie für die rückseite eines solarmoduls WO2014154609A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50205/2013A AT514090B1 (de) 2013-03-26 2013-03-26 Mehrschichtige Folie für die Rückseite eines Solarmoduls
ATA50205/2013 2013-03-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014154609A1 true WO2014154609A1 (de) 2014-10-02

Family

ID=50424207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/055793 WO2014154609A1 (de) 2013-03-26 2014-03-24 Mehrschichtige folie für die rückseite eines solarmoduls

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN104070755A (de)
AT (1) AT514090B1 (de)
WO (1) WO2014154609A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517402A1 (de) * 2015-05-20 2017-01-15 Lenzing Plastics Gmbh & Co Kg Photovoltaikelement

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010036557A1 (en) * 1998-10-14 2001-11-01 Michael Ingrim Extruded, unbalanced solid surface composites and method for making and using same
EP2208755A1 (de) 2007-11-08 2010-07-21 China Lucky Film Group Corporation Rückseitige folie für eine solarzelle und herstellungsverfahren dafür
WO2011009568A1 (en) 2009-07-23 2011-01-27 Renolit Belgium N.V. Photovoltaic modules with polypropylene based backsheet
WO2011066595A1 (de) * 2009-12-01 2011-06-09 Isovoltaic Gmbh Solarmodul und coextrudatkörper
US20110247686A1 (en) 2010-03-12 2011-10-13 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Multilayer film for photovoltaic applications
EP2392457A1 (de) * 2009-01-30 2011-12-07 Techno Polymer Co., Ltd. Mehrschichtiger körper
EP2410570A2 (de) 2009-03-19 2012-01-25 LG Chem, Ltd. Rückseitige folie einer solarzelle mit copolymer auf fluorbasis und verfahren zu ihrer herstellung
US20120028060A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Ems-Patent Ag Multilayer backsheet for photovoltaic modules, and its production and use in the production of photovoltaic modules
DE112009002652T5 (de) 2008-11-06 2012-06-14 Lg Hausys, Ltd. Funktionsfolie und diese enthaltendes Solarzellenmodul
US20120325306A1 (en) * 2010-12-22 2012-12-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fire resistant back-sheet for photovoltaic module

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2519493B2 (ja) * 1987-12-21 1996-07-31 トヨタ自動車株式会社 熱硬化型発泡シ―ル材
DE4029405A1 (de) * 1990-03-16 1991-09-19 Degussa Formkoerper zur waermedaemmung
EP2110863A1 (de) * 2008-04-15 2009-10-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V. Solarzellenmodul
EP2308679A1 (de) * 2009-10-06 2011-04-13 Bayer MaterialScience AG Solarmodule mit Polycarbonatblend-Folie als Rückseitenfolie
CN102738275B (zh) * 2011-04-12 2014-12-10 苏州尚善新材料科技有限公司 一种太阳能电池组件背板及其制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010036557A1 (en) * 1998-10-14 2001-11-01 Michael Ingrim Extruded, unbalanced solid surface composites and method for making and using same
EP2208755A1 (de) 2007-11-08 2010-07-21 China Lucky Film Group Corporation Rückseitige folie für eine solarzelle und herstellungsverfahren dafür
DE112009002652T5 (de) 2008-11-06 2012-06-14 Lg Hausys, Ltd. Funktionsfolie und diese enthaltendes Solarzellenmodul
EP2392457A1 (de) * 2009-01-30 2011-12-07 Techno Polymer Co., Ltd. Mehrschichtiger körper
EP2410570A2 (de) 2009-03-19 2012-01-25 LG Chem, Ltd. Rückseitige folie einer solarzelle mit copolymer auf fluorbasis und verfahren zu ihrer herstellung
WO2011009568A1 (en) 2009-07-23 2011-01-27 Renolit Belgium N.V. Photovoltaic modules with polypropylene based backsheet
WO2011066595A1 (de) * 2009-12-01 2011-06-09 Isovoltaic Gmbh Solarmodul und coextrudatkörper
US20110247686A1 (en) 2010-03-12 2011-10-13 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Multilayer film for photovoltaic applications
US20120028060A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Ems-Patent Ag Multilayer backsheet for photovoltaic modules, and its production and use in the production of photovoltaic modules
EP2422976A1 (de) * 2010-07-30 2012-02-29 Ems-Patent Ag Photovoltaikmodul-Mehrschichtrückfolie sowie deren Herstellung und Verwendung bei der Produktion photovoltaischer Module
US20120325306A1 (en) * 2010-12-22 2012-12-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fire resistant back-sheet for photovoltaic module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517402A1 (de) * 2015-05-20 2017-01-15 Lenzing Plastics Gmbh & Co Kg Photovoltaikelement
AT517402B1 (de) * 2015-05-20 2020-04-15 Lenzing Plastics Gmbh & Co Kg Photovoltaikelement

Also Published As

Publication number Publication date
AT514090B1 (de) 2015-02-15
CN104070755A (zh) 2014-10-01
AT514090A1 (de) 2014-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3475958B1 (de) Elektrisch leitfähige formkörper mit positivem temperaturkoeffizienten
EP2743391B1 (de) Gemischter filament-vliesstoff
EP1576619B1 (de) Bleifreie mischung als strahlenschutz-additiv
EP0695778B1 (de) Orientierte Folie aus thermoplastischem Polymer mit partikelförmigen Hohlkörpern, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
EP2787108B1 (de) Mischfaservliesstoff und filterelement damit
KR102116776B1 (ko) 혼섬 부직포 및 그 제조 방법
EP0564846B1 (de) Matte, biaxial gereckte Polypropylenfolie, Verfahren zu ihrer Herstellung
EP2752293B1 (de) Mehrschichtiger harzformkörper und verfahren zu seiner herstellung
DE10164335A1 (de) Harzverbundmaterial
EP0733474A2 (de) Siegelfähige Polyolefin-Mehrschichtfolie mit partikelförmigen Hohlkörpern, Verfahren zu ihrer Herstellung und Ihre Verwendung
EP3288890A1 (de) Leitfähige folie für eine widerstandsheizung
CH708581B1 (de) Verbundwerkstoffe zur Nutzung in Spritzguss-Verfahren.
WO2014154609A1 (de) Mehrschichtige folie für die rückseite eines solarmoduls
EP3135707A1 (de) Polyamidzusammensetzungen
AT514091B1 (de) Mehrschichtige Folie für die Rückseite eines Solarmoduls
EP3285999A1 (de) Verwendung eines faserverbund-werkstoffs mit sandwich-struktur und schaumstoff-komponente
EP2888508B1 (de) Wärmereflektierender kraftübertragungsriemen
DE102011078553A1 (de) Elektretfilter für Fahrzeugrauminneres und Herstellungsverfahren dafür
DE10318934A1 (de) Formkörper enthaltend Kern-Mantel-Partikel
EP3365930A1 (de) Biaxial orientierte poröse folie mit partikel-haltiger poröser schicht und anorganischer beschichtung
DE10229983A1 (de) Thermoplastische Schaumstoffe mit nanostrukturierten Füllstoffen und Verfahren zu deren Herstellung
DE102014005890A1 (de) Biaxial orientierte Folie mit Partikel-haltiger poröser Schicht
WO2016110600A1 (de) Biologischer verbundwerkstoff
WO2022223401A1 (de) Bauteil und verfahren zur herstellung eines bauteils
Qu Characterization and Modeling of Anisotropic Electrically Conductive Composite Filaments comprising PMMA and Carbon Fillers

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14714629

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14714629

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1