ES2226403T3

ES2226403T3 - Procedimiento para la fabricacion de un modulo fotovoltaico.

Info

Publication number: ES2226403T3
Application number: ES99931217T
Authority: ES
Inventors: Albert Plessing; Horst-Christian Langowski; Ulrich Moosheimer
Original assignee: Isovolta AG; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Isovolta AG; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: EP1018166A1; PL338990A1; ZA200000780B; EP0969521A1; CZ298158B6; IL134532A; EP1018166B1; BR9906576A; SK3062000A3; HRP20000111B1; SK286183B6; NO321789B1; DK1018166T3; SI1018166T1; HUP0003801A3; YU12900A; US6369316B1; CA2300828C; PL201280B1; HK1031155A1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un módulo (1) fotovoltaico en forma de un laminado, compuesto por un sistema de células solares (2) como capa central, así como materiales de encapsulado (3, 3¿) aplicados a ambos lados de éste, en el que al menos un material de encapsulado (3¿) está formado por una capa de sellado (4¿) y por una capa de barrera (6), caracterizado porque la capa de barrera (6) está conformada a partir de una lámina de plástico o de un compuesto de láminas de plástico, en el que se fabrica en la parte opuesta al sistema de células solares (2) una capa de óxido (7) inorgánica por medio de la separación del vapor en el vacío usando radiación de electrones.

Description

Procedimiento para la fabricación de un módulo fotovoltaico.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un módulo fotovoltaico en forma de un laminado, compuesto por un sistema de células solares como capa central, así como de materiales de encapsulado aplicados a ambos lados de esta, en el que al menos un material de encapsulado está hecho de una capa de sellado y de una capa de barrera.

Estado de la técnica

Los módulos fotovoltaicos sirven para la generación de energía eléctrica a partir de la luz solar. La generación de energía se lleva a cabo, en este caso, por medio del sistema de células solares que está conformado preferentemente por medio de células de silicio. Sin embargo, éstas sólo puede aceptar una carga mecánica reducida, de manera que se han de recubrir por los dos lados con materiales de encapsulado. A modo de materiales de encapsulado sirven, por ejemplo, una o varias capas de vidrio y/o de láminas de plástico y/o de compuestos de láminas de plástico.

Los compuestos de láminas de plástico, compuestos fundamentalmente por fluoruro de polivinilo (PVF) y por tereftalato de polietileno (PET), son producidos por el solicitante con la denominación ICOSOLAR, y se emplean en un procedimiento de laminado por vacío dado a conocer según el documento WO-A1-94/29106 para la fabricación de módulos fotovoltaicos. El sistema de células solares en estos módulos no sólo está protegido contra daños mecánicos, sino también contra influencias meteorológicas, en particular, contra el vapor de agua. Como capa de barrera contra el vapor de agua está previsto en el compuesto de láminas de plástico ICOSOLAR una capa intermedia hecha de aluminio. Ésta, sin embargo, tiene la desventaja de que es conductora eléctrica cuando está unida con el sistema de células solares, de manera que se producen corrientes parásitas indeseadas en el módulo fotovoltaico.

Según el documento WO-A1 97/36334 y el documento DE-C1 19611410 se sugiere una capa de barrera formada por un sustrato de vidrio sobre el que se han precipitado óxidos inorgánicos por medio del precipitado por fases de vapor (CVD- deposición por vapores químicos). Sin embargo, dependiendo del sustrato y del tipo de la separación por vapor están separados tanto el empleo de los productos del procedimiento como la realización del procedimiento.

Si bien los documentos JP-A-10025357 y JP-A-07074378 describen una estructura modular de células solares usando materiales de soporte flexibles, como láminas de plástico, en la que una capa de óxido inorgánica está separada como capa de barrera, la separación por vapor dada a conocer de la capa de óxido es especialmente costosa, ya que ésta se lleva a cabo con el transcurso de reacciones químicas con un gasto relativamente alto de energía, los denominados procedimientos CVD (deposición por vapores químicos).

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para la fabricación de un módulo fotovoltaico que, por un lado, sea sencillo de llevar a cabo, y con el que, por otro lado, se genere un módulo fotovoltaico que presente las características de barrera requeridas, en particular, contra el vapor de agua.

Según la invención, se sugiere un procedimiento del tipo mencionado al comienzo, que está caracterizado porque la capa de barrera (6) está conformada a partir de una lámina de plástico o de un compuesto de láminas de plástico, en el que en la parte opuesta al sistema de células solares (2) se fabrica una capa de óxido (7) inorgánica por medio de la separación por vapor en el vacío bajo el empleo de radiación de electrones.

Preferentemente, para la mejora de la adhesividad entre la superficie de la lámina de plástico y la capa de óxido inorgánica, la superficie de la lámina de plástico se trata previamente en un plasma hecho de gas de oxígeno.

Otra ventaja del procedimiento conforme a la invención viene dada por el hecho de que la capa de óxido inorgánica está generada a partir de SiO_{x}, en la que la relación atómica del silicio respecto al oxígeno X se ajusta en un intervalo que va de 1,3 a 1,7, de manera que se genera una capa de óxido inorgánica, que es transparente para los rayos de luz en el intervalo de las longitudes de onda visibles y cerca del intervalo de las longitudes de onda ultravioletas, mientras que absorbe a éstas en el intervalo de longitudes de onda ultravioletas en el caso de longitudes de onda cortas.

El procedimiento conforme a la invención presenta además la ventaja de que la capa de sellado está dispuesta entre el sistema de células solares y la capa de barrera, y preferentemente está conformada a partir de acetato de etilenvinilo (EVA) o bien a partir de ionómeros.

Además, según la invención, a modo de lámina de plástico o de compuesto de láminas de plástico sobre la que se separa la capa de óxido inorgánica se emplea un tereftalato de polietileno (PET) o bien un copolímero de etileno-tetrafluoretileno (ETFE).

Otras ventajas del módulo fotovoltaico conforme a la invención vienen dadas por el hecho de que la capa de óxido inorgánica opuesta al sistema de células solares está en contacto con la capa de sellado contigua de modo directo o bien por medio de una capa primaria.

Adicionalmente, la capa de óxido inorgánica opuesta al sistema de células solares puede estar en contacto con la capa de sellado contigua por medio de una lámina de plástico adicional o bien por medio de un compuesto adicional de láminas de plástico. En este caso, la capa de óxido inorgánica se une ventajosamente por medio de una capa de pegado y/o una capa híbrida hecha de redes orgánicas-inorgánicas con la lámina de plástico o con el compuesto de láminas de plástico.

La invención se refiere además a una variante ventajosa de la invención, que está caracterizada porque en un procedimiento de laminación, la capa de barrera prevista con la capa de óxido inorgánica se transforma en una pila de módulos que está formada tanto por el sistema de células solares como por los materiales de encapsulado, en la que las capas de sellado recubren por ambos lados al sistema de células solares en los materiales de encapsulado, porque esta pila de módulos se lleva a una estación de carga de un dispositivo del procedimiento en la que se mantiene a una temperatura por debajo de la temperatura de reblandecimiento de las capas de sellado, porque la pila de módulos se transporta en un laminador por vacío de este dispositivo, que se evacua, y en el que la pila de módulos se calienta a la temperatura de reblandecimiento de las capas de sellado, y porque después de la ventilación del laminador por vacío sin refrigeración del compuesto conformado por la pila de módulos se transporta a un horno de endurecimiento, en el que las capas de sellado se endurecen, de manera que se conforma un laminado en forma de un módulo fotovoltaico, que puede ser extraído sin refrigeración del desarrollo continuo del procedi-
miento.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe a partir de las Figuras 1 a 4:

La Fig. 1 muestra la estructura de un módulo 1 fotovoltaico fabricado conforme a la invención, que está formado por el sistema de células solares 2 y por los materiales de encapsulado 3, 3' que rodean al sistema de células solares. El sistema de células solares 2 está conformado a partir de una serie de células de silicio 8 que están soldadas en serie por medio de hilos de contacto 9 para formar grupos. El material de encapsulado 3' está formado por la capa de sellado de plástico 4' y por la lámina de plástico o bien por el compuesto de láminas de plástico 6, que presenta en la parte de la superficie opuesta al sistema de células solares 2 la capa de óxido 7 separada de la fase vapor. Esta estructura de capas está designada con I. El material de encapsulado 3 está formado, por ejemplo, por la capa 5, que puede ser una capa de vidrio o un compuesto de láminas de plástico similar a 6, y por una capa de sellado de plástico
4.

La Fig. 1 a-b muestra además las variantes Ia y Ib, que reemplazan la estructura de capas según I.

Según la variante Ia (Fig. 1a), la capa de óxido inorgánica 7 está unida por medio de una capa de pegado 10 y/o una capa híbrida hecha de redes orgánicas/inorgánicas con una lámina de plástico o un compuesto de láminas de plástico 11 adicional.

Según la variante Ib (Fig 1b), la capa de óxido 7 inorgánica presenta una capa primaria 12 adicional, que representa a continuación la unión con la capa de sellado 4'.

La Fig. 2 muestra un dispositivo 13 para la laminación de las capas representadas en la Figura 1 para una posible realización del procedimiento conforme a la invención para la fabricación del módulo fotovoltaico 1; ésta muestra la estación de carga 14 en la que se puede aplicar la pila de módulos 1 sobre la placa portadora 15, que se mueve por medio del sistema de transporte 16, así como el laminador por vacío 17 con la parte superior 18 fija y con la parte inferior 19 que se puede elevar y bajar por medio del dispositivo hidráulico 20. La temperatura, la presión y el tiempo de permanencia se ajustan en el laminador por vacío 17 por medio del sistema de regulación 22. Además, la Fig. 2 muestra un horno de endurecimiento 23, cuya temperatura se ajusta por medio del sistema de regulación 24, la región de refrigeración 25, cuya temperatura se puede ajustar por medio del sistema de regulación 26, y la región de extracción 27.

La Fig. 3 muestra la transparencia respecto a la luz de una lámina de plástico 6 vaporizada con una capa de óxido 17 inorgánica en diferentes intervalos de longitud de onda.

La Fig. 4 muestra hasta qué punto se mejora en el módulo 1 fotovoltaico fabricado conforme a la invención el efecto de la barrera contra el vapor de agua por medio de la capa de óxido 7 separada de la fase vapor en el vacío utilizando la radiación de electrones.

Un modo de realización de la invención

La invención se explica ahora con más detalle a partir de ejemplos de realización:

En una primera etapa del procedimiento se conforma la capa de barrera 6 que presenta una capa de óxido inorgánica 7. En este caso, la estructura se puede seleccionar según la siguiente tabla, en la que el orden se indica desde fuera hacia dentro, es decir, en la dirección del sistema de células solares:

\newpage

Tabla (Ejemplo a-d)

Ejemplo a

-: Capa de barrera 6: compuesto hecho de fluoruro de polivinilo (PVF), tereftalato de polietileno (PET) en forma de lámina de plástico

-: capa de óxido 7 inorgánica: SiO_{x} o Al_{2}O_{3}

-: capa de sellado 4'

Ejemplo b

-: Capa de barrera 6:

: Lámina de plástico o copolímero de etileno-tetrafluoretileno (ETFE)

-: capa de óxido 7 inorgánica: SiO_{x} o Al_{2}O_{3}

-: capa de sellado 4'

Ejemplo c

-: Capa de barrera 6: compuesto de láminas de plástico hecho de PVF y PET

-: capa de óxido 7 inorgánica: SiO_{x} o Al_{2}O_{3}

-: capa híbrida hecha de redes 10' orgánicas-inorgánicas

-: capa de pegado 10: por ejemplo poliuretano

-: lámina de plástico o compuesto de láminas de plástico 11: fluoruro de polivinilo (PVF), fluoruro de polivinilideno (PVDF), copolímero de etileno-tetrafluoretileno (ETFE), tereftalato de polietileno (PETO)

-: capa de sellado 4'

Ejemplo d

-: Capa de barrera 6: compuesto de láminas de plástico hecho de PVF y PET

-: capa de óxido 7 inorgánica: SiO_{x} o Al_{2}O_{3}

-: capa primaria 12: por ejemplo poliuretano, acetato de etilenvinilo (EVA), metacrilato de polimetilo (PMMA)

-: capa de sellado 4'

A partir de la tabla se puede ver que la capa de barrera 6, según el ejemplo b), puede estar compuesta a partir de una lámina de plástico, y según el ejemplo a), puede estar compuesta a partir de un compuesto de láminas de
plástico.

Como capas de sellado 4' se usan preferentemente láminas de acetato de etilenvinilo (EVA), que en el tratamiento calorífico apenas fluyen, y como consecuencia reticulan, gracias a lo cual se evita el escurrimiento de los plásticos.

Los ionómeros presentan características de sellado particularmente buenas. En este caso se trata de polímeros con grupos iónicos que muestran, además de buenas características de pegado, una reducida permeabilidad frente al vapor de agua.

En la lámina de plástico hecha de PET (ver ejemplo a) según la tabla) se genera ahora la capa de óxido 7 inorgánica en un grosor de 30 a 200 nm por medio de la separación por vapor en el vacío (no representada). Para ello se usa, por ejemplo, una instalación de recubrimiento por vacío (no representada). Para poder garantizar una adhesividad satisfactoria entre la superficie de las láminas de plástico y el óxido inorgánico, la superficie de la lámina de plástico recibe un tratamiento previo en un plasma hecho de gas de oxígeno (99,995% de pureza).

Como material de recubrimiento inorgánico se usan, por ejemplo, en cantidades estequiométricas, óxido de aluminio (99,9% de pureza) o monóxido de silicio (99,9% de pureza) y se vaporizan en el vacío usando radiación de electrones. La energía aplicada en la evaporación tenía un valor, por ejemplo, de 10 keV con una tasa de emisión de hasta 220 mA. Por medio de la modificación de la tasa de evaporación o de la velocidad de las láminas de plástico o de los compuestos de láminas de plástico movidos por medio de rodillos se puede ajustar el grosor de las capas de SiO_{x} o de Al_{2}O_{3} en el intervalo de 30 a 200 nm

De esta manera, por ejemplo, desde el punto de vista de la técnica de laboratorio, para la fabricación de una capa de SiO_{x} se selecciona una velocidad de 5 m/min, mientras que para la fabricación de una capa de Al_{2}O_{3} de 40 nm se ha de seleccionar una velocidad de 2,5 m/min. La tasa de evaporación era en este caso de 70 nm/s; la presión empleada en la evaporación era aproximadamente de 5x10^{-2} Pa. Para la fabricación industrial se pueden ajustar velocidades que estén en un factor 100 y superior.

La lámina de plástico prevista con la capa de óxido inorgánica, por ejemplo, de PETP, se puede forrar para la fabricación del compuesto de láminas de plástico con el resto de láminas de plástico, por ejemplo, de PVF (ver ejemplo a) según la tabla).

En las variantes conformes a la invención según el ejemplo a) y b) está previsto que la capa de óxido 7 inorgánica - preferentemente una capa de óxido de silicio - esté en contacto directo con la capa de sellado 4', en la que se garantiza una adhesión satisfactoria. En este caso, la relación atómica entre el silicio y el oxígeno se puede variar de modo arbitrario.

En el caso de que, sin embargo, en el módulo fotovoltaico conforme a la invención esté garantizado por medio de la capa de óxido inorgánica, preferentemente la capa de óxido de silicio, adicionalmente un efecto de filtrado ultravioleta, entonces es necesario controlar la relación atómica entre silicio y oxígeno en la evaporación de tal manera que la proporción de oxígeno x esté entre 1,3 y 1,7.

Esto también puede suceder, además de por los criterios mencionados anteriormente, como por ejemplo la selección en relaciones de cantidades estequiométricas de los productos de salida o de la velocidad en la evaporación, por medio de que, adicionalmente, se suministre oxígeno en forma de un gas reactivo en la evaporación. En este caso se produce una capa de óxido altamente transparente en el intervalo visible de longitudes de onda, que, sin embargo, absorbe radiaciones ultravioletas, gracias a lo cual se protegen de modo adicional las capas de sellado 4' sensibles a las radiaciones ultravioletas.

Esto se explica con más detalle a partir de la Figura 3.

Según la Figura 3 se muestra la transparencia respecto a la luz de una lámina de plástico hecha de ETFE, que, como capa de óxido inorgánica, presenta una capa de SiO_{x} con un grosor de 320 nm. A partir de esto se puede reconocer que en el intervalo de radiación ultravioleta por debajo de una longitud de onda de 350 nm, la lámina de plástico recubierta de SiO_{x} es prácticamente opaca para la luz. Sin embargo, una lámina de plástico no recubierta de la misma constitución (no representada), todavía absorbería luz en este intervalo. A partir de una longitud de onda de la luz de 350 nm, la lámina de plástico recubierta de SiO_{x} comienza a dejar pasar la luz incidente. Se puede observar una transparencia significativa aproximadamente a partir de 450 nm en la parte azul-violeta del espectro de la luz visible. A lo largo del resto del intervalo visible de luz se observa una alta transmisión que se empieza a reducir de nuevo en el intervalo infrarrojo.

Para conseguir ahora las características del módulo fotovoltaico conforme a la invención, como la alta transmisión de luz en el intervalo visible y en el intervalo ultravioleta cercano efectuando al mismo tiempo un bloqueo de la luz en el intervalo ultravioleta de corta longitud de onda, y adicionalmente un elevado efecto de barrera frente al vapor de agua, se dispone de los siguientes grados de libertad:

Variación del grosor de la capa de óxido inorgánica:

En este caso se puede influenciar de un modo ventajoso la transparencia respecto a la luz con una buena aproximación según la ley de Lambert-Beer

ln(I/I_{0}) = - 4\pikd\lambda^{-1}

con

I	=	intensidad de la luz que se deja pasar,
I_{0}	=	intensidad radiada,
k	=	coeficiente de absorción dependiente de la longitud de onda
d	=	grosor de la capa de la capa de óxido inorgánica evaporada
\lambda	=	longitud de onda de la luz.

2. Variación del contenido de oxígeno (x) en la capa de óxido inorgánica, preferentemente en la capa de SiO_{x}:

Si se desplaza el valor de x - según la Fig. 3 con un valor de 1.3 - por medio de otras condiciones de evaporación a valores mayores, entonces la transmisión del material en el intervalo de longitudes de onda de 400 nm es mayor, sin tener que cambiar el grosor de la capa.

Al añadir oxígeno acoplando al mismo tiempo energía electromagnética en forma de radiaciones de microondas, se pueden ajustar valores para x de por ejemplo 1,7.

Con ello, una variación de los parámetros grosor de la capa y contenido de oxígeno permite la optimización al mismo tiempo de los valores para la transmisión en el intervalo visible de la luz, el bloqueo en el intervalo de luz ultravioleta y el bloqueo frente al vapor de agua.

Adicionalmente, para el uso exterior del módulo fotovoltaico conforme a la invención, también se garantiza la resistencia frente a los factores meteorológicos junto con la relación adecuada de silicio respecto al oxígeno por medio del hecho de que la capa de óxido 7 inorgánica pueda estar recubierta por los dos lados por láminas de plástico o por compuestos de láminas de plástico.

Esto se lleva a caso, por ejemplo, según la Fig. 1, variante Ia, gracias al hecho de que la capa de barrera 6 presente la capa de óxido 7 inorgánica, que, a su vez, está unida por medio de la capa de pegado 10 con otra lámina de plástico u otro compuesto de láminas de plástico 11. La capa de pegado 10, en este caso, puede estar prevista sola o en combinación con una capa 10' formada por capas híbridas hechas de redes orgánicas-inorgánicas. Estas redes son sistemas híbridos inorgánicos-orgánicos basados, por ejemplo, en siloxanos de alcóxido. Éstas muestran tanto una densidad de reticulación más cercana como un mayor efecto de barrera respecto al vapor de agua, y al mismo tiempo se adhieren satisfactoriamente a la capa de SiO_{x}.

Además, las láminas de plástico se pueden seleccionar según el ejemplo c) de la tabla de modo correspondiente, de manera que se hagan cargo de otra función de protección del sistema de células solares contra influencias meteorológicas. En este caso, la disposición respecto al sistema de células solares según la Fig. 1/Ia también se puede elegir de tal manera que la capa de barrera 6 se conecte a la capa de sellado 4', mientras que la lámina de plástico o el compuesto de láminas de plástico 11 conforma la capa más exterior en la pila de módulos.

Además, también es posible ocasionar una resistencia contra la intemperie por medio de una capa primaria 12 hecha de plástico, que según la Fig 1/Var. Ib, así como según el ejemplo d) de la tabla, está dispuesta entre la capa de sellado 4' y la capa de óxido 7 inorgánica.

Todas las variantes se pueden emplear, así pues, en el procedimiento de laminación con la ayuda del dispositivo 13 según la Fig. 2, para así conformar el módulo 1 fotovoltaico.

Se extrae una variante a modo de ejemplo, si bien no de manera limitante:

En este caso, la capa de barrera 6 prevista con la capa 7 orgánica se rodea con la capa de sellado de plástico 4', con el sistema de células solares 2, con otra capa de sellado de plástico 4, así como con la capa de vidrio 5, tal y como está representado en la Fig. 1. En lugar de la capa de vidrio 5 se puede emplear así mismo un compuesto de capas de plástico PER/PVF.

Además, la capa 5, en particular en el uso exterior, ha de ser resistente a las influencias meteorológicas y decorativa, de manera que sean adecuadas, por ejemplo, placas de material prensado de capas decorativas provistas de una capa acrílica con la designación MAX© EXTERIOR.

Esta pila de módulos se introduce para la laminación en el dispositivo 13 según la Figura 2. En este caso, la pila de módulos 1 se deposita en la estación de carga 14 sobre la placa portadora 15, que se mantiene a la temperatura ambiente, si bien como máximo a una temperatura de 80ºC.

En su parte superior e inferior, la pila de módulos está prevista con láminas de plástico de separación (no representadas), para así evitar una adherencia a la placa portadora 15, así como a las otras partes de la instalación.

Según el objetivo de la pila de módulos 1 sobre la placa portadora 15, ésta se transporta por medio del sistema de transporte 16, por ejemplo un transportador de cadena sin fin, al laminador por vacío 17. La temperatura de la placa calentadora 21 se mantiene en su interior por medio de un sistema de regulación 22 externo a un temperatura correspondiente a la temperatura de reblandecimiento de los materiales de plástico empleados en la capa de sellado. Por medio del dispositivo hidráulico 20 se presiona la placa de calentamiento 21 contra la placa portadora 15, de manera que - dependiendo del flujo de calor en el interior de la placa portadora - se llevan las capas de sellado de plástico 4, 4' de la pila de módulos a su temperatura de reblandecimiento.

Después del cierre del laminador 17, se aplica por medio del dispositivo externo de regulación 22 un vacío. Por medio de la evacuación se extrae aire y otras partículas volátiles de la pila de módulos, de manera que se garantiza un laminado sin burbujas. A continuación se ventila, gracias a lo cual la membrana flexible (no representada) se presiona contra la pila de módulos.

Después de un tiempo de permanencia definido de la pila de módulos 1 en el laminador por vacío 17, éste se airea, y la pila de módulos se transporta sin otra presión al horno de endurecimiento 23. En él, condicionada por el sistema de regulación 24, se mantiene a una temperatura definida, de manera que las capas de sellado en la pila de módulos se endurecen durante un tiempo de permanencia definido, y se conforma un laminado que a continuación se enfría a la temperatura ambiente en a región de refrigeración 25. El laminado endurecido es retirado en la región de extracción 27 de la placa portadora, y la placa portadora que ha vuelto a ser refrigerada se puede volver a llevar a la estación de carga 14.

El módulo 1 fotovoltaico fabricado conforme a la invención también puede presentar como sistema de células solares 2, en lugar de las células de silicio cristalinas, las denominadas células solares de capa delgada. En este caso, el sistema de células solares se puede unir con los materiales de encapsulado 3, 3', por ejemplo por medio del prensado o del calandrado. Si bien estas células solares de capa delgada no son sensibles a roturas, si son sensibles al agua, de manera que se ofrece especialmente la sugerencia de solución conforme a la invención.

La pila de módulos fotovoltaica puede tener, por ejemplo, la siguiente estructura:

Ejemplo e

: Capa 5: Vidrio

: Sistema de células solares 2: Células solares de capa delgada formadas por silicio amorfo alrededor de

: Capa de sellado 4': EVA

: Capa de barrera 6: hecha a partir de lámina de plástico ETFE con

: Capa de óxido 7: inorgánica de SiO_{x}

Ejemplo f

: Capa 5: Vidrio

: Sistema de células solares 2: Células solares de capa delgada formadas por telurio de cadmio

: Capa de sellado 4': EVA

: Capa de barrera 6: Compuesto de láminas de plástico de PCF/PET y capa de óxido 7 inorgánica de SiO_{x}

En los ejemplos según e) y f), el sistema de células solares de capa delgada se protege por medio de la capa de barrera 6. Puesto que, sin embargo, estas no son sensibles a la rotura, se puede prescindir de la capa de sellado 4 adicional.

Aplicación comercial

Los módulos fotovoltaicos fabricados por medio del procedimiento conforme a la invención sirven para la generación de energía eléctrica a partir de luz solar. Sus posibilidades de uso son variadas, y van desde pequeñas instalaciones de energía para postes de socorro o autocaravanas, pasando por instalaciones integradas en techos o fachadas de edificios, hasta grandes instalaciones y centrales de energía solar.

En las aplicaciones en el exterior, se ha mostrado que el efecto de barrera contra el vapor de agua se mejora de un modo considerable por medio de la capa de óxido separada de la fase vapor. Esto se explica con más detalle según la Figura 4.

En este caso se han comparado láminas de plástico no recubiertas (barra izquierda de la abscisa) con láminas de plástico recubiertas de SiO_{x} (barra derecha de la abscisa) por lo que se refiere a su permeabilidad respecto al vapor de agua en g/m^{2}d.

En esta comparación se ve que en el caso del PET del tipo RN 12, la permeabilidad del vapor de agua se ha podido reducir aproximadamente a una décima parte del valor del material no recubierto, en el caso del tipo RN 75 a 1/25. Para el ETFE con un grosor de material de 20 \mum la permeabilidad del vapor de agua se reduce incluso por un factor 100.

Claims

1. Procedimiento para la fabricación de un módulo (1) fotovoltaico en forma de un laminado, compuesto por un sistema de células solares (2) como capa central, así como materiales de encapsulado (3, 3') aplicados a ambos lados de éste, en el que al menos un material de encapsulado (3') está formado por una capa de sellado (4') y por una capa de barrera (6), caracterizado porque la capa de barrera (6) está conformada a partir de una lámina de plástico o de un compuesto de láminas de plástico, en el que se fabrica en la parte opuesta al sistema de células solares (2) una capa de óxido (7) inorgánica por medio de la separación del vapor en el vacío usando radiación de electrones.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para la mejora de la adherencia entre la superficie de las láminas de plástico y la capa de óxido inorgánica, la superficie de la lámina de plástico recibe un tratamiento previo en un plasma de gas de oxígeno.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la capa de óxido (7) inorgánica está conformada a partir de los elementos aluminio o silicio en un grosor de 30 a 200 nm.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de óxido (7) inorgánica está conformada a partir de SiO_{x}, en el que la relación atómica X de silicio respecto al oxígeno se ajusta en un intervalo de 1,3 a 1,7, de manera que la capa de óxido (7) inorgánica es transparente para los rayos de luz en el intervalo visible de longitudes de onda y cerca del intervalo de longitudes de onda ultravioletas, mientras que absorbe a estos en el intervalo de longitudes de onda ultravioletas para longitudes de onda cortas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa de sellado (4') está dispuesta entre el sistema de células solares (2) y la capa de barrera (6).

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la capa de sellado (4') está hecha de acetato de etilenvinilo (EVA).

7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la capa de sellado (4') está conformada a partir de ionómeros.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la lámina de plástico o el compuesto de láminas de plástico sobre el que se separa la capa de óxido inorgánica, está formado por tereftalato de polietileno (PET) o por copolímeros de etileno-tetrafluoretileno (ETFE) o bien a partir de un compuesto de fluoruro de polivinilo (PVF) y tereftalato de polietileno (PET).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa de óxido (7) inorgánica opuesta al sistema de células solares (2) está en contacto directo con la capa de sellado (4') contigua.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa de óxido (7) inorgánica opuesta al sistema de células solares (2) están en contacto con la capa de sellado (4') contigua por medio de una capa primaria (12).

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa de óxido (7) inorgánica opuesta al sistema de células solares (2) está en contacto con la capa de sellado (4') contigua por medio de una lámina de plástico adicional o de un compuesto de láminas de plástico (11) adicional.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la capa de óxido (7) inorgánica está unida por medio de una capa de pegado (10) y/o una capa híbrida hecha de redes (10') orgánicas-inorgánicas con la lámina de plástico o con el compuesto de láminas de plástico (11).

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en un procedimiento de laminado, la capa de barrera (6) prevista con la capa de óxido (7) inorgánica se transforma en una pila de módulos (1) que está formada tanto por el sistema de células solares (2) como por los materiales de encapsulado (3, 3'), en el que las capas de sellado (4, 4')rodean al sistema de células solares (2) en los materiales de encapsulado, porque esta pila de módulos se lleva a una estación de carga (14) de un dispositivo (13), en el que ésta se mantiene a una temperatura por debajo de la temperatura de reblandecimiento de las capas de sellado (4, 4'), porque la pila de módulos se transporta a un laminador por vacío (17) de este dispositivo (13), que se evacua, y en el que la pila de módulos se calienta a la temperatura de reblandecimiento de las capas de sellado (4, 4'), y porque después de la ventilación del laminador por vacío (17) sin enfriamiento, el compuesto conformado por la pila de módulos se transporta al horno de endurecimiento (23), en el que las capas de sellado (4, 4') se endurecen, de manera que conforma un laminado (2) en forma de un módulo fotovoltaico, que puede ser retirado del desarrollo continuo del procedimiento después de la refrigeración.