ES2613820T3

ES2613820T3 - Película selladora de células solares y célula solar que la utiliza

Info

Publication number: ES2613820T3
Application number: ES12749723.8T
Authority: ES
Inventors: Hisataka Kataoka; Tetsuro Ikeda; Yoshihiko Inoue
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2017-05-26
Anticipated expiration: 2032-02-07
Also published as: JP5778441B2; EP2680318A1; CN103392238A; JP2012174881A; EP2680318B1; EP2680318A4; US20130324671A1; WO2012114861A1; CN103392238B; TWI444421B; US9054236B2; TW201302884A

Abstract

Una película selladora de células solares, que comprende: copolímero de monómeros polares de etileno, un peróxido orgánico, y un agente acoplante de silano, en que el agente acoplante de silano está representado por la fórmula (I):**Fórmula** en la que R1 representa un grupo alquilo que tiene 1 a 3 átomos de carbono, los tres R1 son iguales o diferentes unos de otros y "n" es un número entero de 1 a 8; y el agente acoplante de silano está contenido en el intervalo de 0,02 a 1,0 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolímero de monómeros polares de etileno.

Description

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Peróxido orgánico

El uso del peróxido orgánico como reticulador hace posible reticular el copolímero etileno-monómero polar. Por lo tanto, es posible obtener una película selladora de células solares que tiene una resistencia adhesiva mejorada, transparencia, resistencia a la humedad y resistencia a la penetración.

Se pueden emplear cualesquiera peróxidos orgánicos que se puedan descomponer a una temperatura de no menos de 100 ºC para generar radical(es) como el peróxido orgánico anteriormente mencionado. El peróxido orgánico se selecciona generalmente considerando la temperatura formadora de película, las condiciones para preparar la composición, la temperatura de curado (unión), la resistencia al calor de la estructura que va a ser unida y la estabilidad en almacenamiento. En particular, es posible usar un material que tiene una temperatura de descomposición de no menos de 70 ºC en una vida media de 10 horas.

Desde el punto de vista de la temperatura de tratamiento de la resina y la estabilidad en almacenamiento, ejemplos de los peróxidos orgánicos incluyen 2,5-dihydroperóxido de 2,5-dimetilhexano, 2,5-dimetil-2,5-di(tercbutilperoxi)hexano, peróxido de 3-di-terc-butilo, peróxido de dicumilo, 2,5-dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexine, peróxido de terc-butilcumilo, α,α’-bis(terc-butilperoxiisopropil)benceno, monocarbonato de terc-butilperoxi-2-etilhexilo, α,α’-bis(terc-butilperoxi)diisopropilbenceno, n-butil-4,4-bis(tercbutilperoxi)butano, 2,2-bis(terc-butilperoxi)butano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)ciclohexano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)-3,3,5trimetilciclohexano, peroxibenzoato de terc-butilo, peróxido de benzoilo o 1,1-di(terc-hexilperoxi)-3,3,5trimetilciclohexano.

Como el peróxido orgánico, es particularmente preferible usar 2,5-dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano, monocarbonato de terc-butilperoxi-2-etilhexilo, y 1,1-di(terc-hexilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano.

El contenido del peróxido orgánico en la película selladora está preferentemente en el intervalo de 0,1 a 5 partes en peso, más preferentemente en el intervalo de 0,2 a 1,8 partes en peso, mucho más preferentemente en el intervalo de 0,5 a 1,5 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolímero de etileno-monómero polar.

Agente auxiliar de reticulación

La película selladora de células solares de la presente invención puede contener un agente auxiliar de reticulación si es necesario. El agente auxiliar de reticulación hace posible aumentar el rozamiento de gel del copolímero de etileno-monómero polar y la mejora de la propiedad adhesiva y la durabilidad de la película selladora.

El agente auxiliar reticulante es usado generalmente en una cantidad de 10 partes en peso o menos, preferentemente en el intervalo de 0,1 a 5,0 partes en peso, basadas en 100 partes en peso del copolímero de etileno-monómero polar. Consecuentemente, puede ser obtenida una película selladora que tiene una excelente propiedad adhesiva.

Ejemplos de los agentes auxiliares reticulantes (compuestos que tienen un grupo polimerizable por radicales como grupo funcional) incluyen agentes auxiliares reticulantes trifuncionales como cianurato de trialilo e isocianurato de trialilo, agentes auxiliares reticulantes mono-o di-funcionales de ésteres (met)acrílicos (por ejemplo, éster de NK, etc.). Entre estos compuestos, son preferidos cianurato de trialilo e isocianurato de trialilo y es particularmente preferido el isocianurato de trialilo.

Otros componentes

La película selladora de células solares de la invención puede contener adicionalmente diversos aditivos como un plastificante, un compuesto que contiene un grupo acriloxi, compuestos que contienen grupos metacriloxi y/o compuestos que contienen grupos epoxi para la mejorar o ajuste de diversas propiedades de la película (por ejemplo, la resistencia mecánica, propiedades de adhesión, características ópticas como transparencia, resistencia al calor, resistencia a la luz o velocidad de reticulación, etc.), en particular, para la mejora de la resistencia mecánica de la película, si es necesario.

Hablando de forma general, pueden ser usados ésteres de ácidos polibásicos y ésteres de alcoholes polihidroxilados como el plastificante anteriormente mencionado, aunque no hay restricciones particulares para el plastificante que va a ser usado. Ejemplos de los plastificantes incluyen ftalato de dioctilo, adipato de dihexilo, di-2-etilbutirato de trietilenglicol, sebacato de butilo, diheptanoato de tetraetilenglicol y dipelargonato de trietilenglicol. Los plastificantes pueden ser usados de forma aislada o en combinación de dos o más tipos. El contenido del plastificante preferentemente es de no más de 5 partes en peso basadas en 100 partes en peso del copolímero de monómeros polares de etileno.

Hablando de forma general, se pueden usar derivados de ácido acrílico y ácido metacrílico, como ésteres y amidas de ácido acrílico y ácido metacrílico, como el compuesto que contiene grupos acriloxi el compuesto que tiene grupos metacriloxi anteriormente mencionados. Ejemplos del residuo éster incluyen grupos alquílicos lineales (por ejemplo, metilo, etilo, dodecilo, estearilo y laurilo), grupo ciclohexilo, grupo tetrahidrofurfurilo, grupo aminoetilo, grupo 2hidroxietilo, grupo 3-hidroxipropilo o grupo 3-cloro-2-hidroxipropilo. Ejemplos de la amida incluyen diacetona-acrilamida. Además, los ésteres incluyen incluyen ésteres de ácido acrílico o ácido metacrílico con un alcohol didroxilado

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un procedimiento convencional como la aplicación de calor y presión.

Por ejemplo, la estructura estratificada puede estar unida bajo la aplicación de calor y presión usando un dispositivo estratificador a vacío en las condiciones de temperatura de 135 a 180 ºC, preferentemente 140 a 180 ºC, especialmente 155 a 180 ºC, un periodo de tiempo de desgasificación de 0,1 a 5 minutos, comprimir a una presión de 0,1 a 1,5 kg/cm2 y un periodo de tiempo de compresión de 5 a 15 minutos. Este calor y presión hace posible la reticulación del copolímero de monómeros polares de etileno contenido en la parte frontal de la película selladora 13A y la película selladora 13B de la parte trasera, con lo que el material 11 de protección transparente de la parte frontal, el material 12 de protección de la parte trasera y los elementos fotovoltaicos 14 se combinan a través de la película selladora 13A de la parte frontal y la película selladora 13B de la parte trasera, lo que da lugar al sellado de los elementos fotovoltaicos 14.

Además, la película selladora de células solares de la invención puede ser usada no solamente para elementos fotovoltaicos de tipo cristalino único o de cristales de silicona policristalinos como se muestra en la Fig. 1, sino también para células solares de películas finas, como células solares de tipo de silicio de película fina, una célula solar de tipo de película de silicio amorfa y una célula solar de tipo seleniuro de cobre-indio (CIS). Ejemplos de una estructura de célula solar de película fina incluyen una estructura en la que un elemento fotovoltaico de película fina formado sobre la superficie de un material de protección transparente de la parte frontal como un sustrato de vidrio, un sustrato de poliimida y un sustrato transparente de tipo resina de flúor mediante un método de depósito químico de vapor, etc., la película selladora de células solares de la invención y el material de protección de la parte trasera se superponen y se combinan adhesivamente; una estructura en la que un elemento fotovoltaico de película fina formado sobre una superficie de un material de protección de la parte solar, la película selladora de células solares de la invención y el material de protección transparente de la parte frontal se superponen y se combinan adhesivamente y una estructura en la que el material de protección transparente de la parte frontal, una película selladora de células solares de la parte frontal, un elemento fotovoltaico de película fina, una película selladora de células solares de la parte trasera y un material de protección de la parte trasera están estratificados por este orden, y adhesivamente combinados.

La película selladora de células solares de la invención está mejorada en cuanto a la durabilidad que mantiene el rendimiento adhesivo durante un periodo prolongado bajo las circunstancias de temperatura elevada y humedad elevada y ejerce una elevada velocidad de reticulación sobre la producción de las células solares y además suprime la aparición de ampollas. Por tanto, se puede obtener una célula solar que está mejorada en cuanto a la durabilidad bajo circunstancias de temperatura elevada y humedad elevada y una elevada productividad y suprime el deterioro de una buena apariencia debido a la aparición de ampollas.

El material 11 de protección transparente de la parte frontal usado en la célula solar de la invención es preferentemente un sustrato de vidrio como un vidrio de silicato. El grosor del sustrato de vidrio está generalmente en el intervalo de 0,1 a 10 mm, preferentemente de 0,3 a 5 mm. El sustrato de vidrio puede ser química o térmicamente templado.

El material 12 de protección de la parte trasera para ser usado en la invención es preferentemente una película de plástico como poli(tereftalato de etileno) (PET). Desde el punto de vista de la resistencia al calor y la resistencia a la humedad, se prefiere una película de polietileno fluorado o especialmente una película que tenga una estructura de película de polietileno fluorado/AI/película de polietileno fluorado estratificada por este orden. Una película de plástico como PET muestra generalmente una escasa adhesión a la película selladora de células solares. Por lo tanto, la película selladora de células solares de la invención que tiene una buena adhesión es usada preferentemente en una célula solar que tiene una película de plástico como PET como un material de protección de la parte trasera.

La célula solar (que incluye una célula solar de película fina) de la invención se caracteriza por películas selladoras específicas usadas como película selladora de la parte frontal y/o de la parte trasera. Por lo tanto, no hay restricción particular sobre los materiales de la célula solar excepto en cuanto a las películas selladoras (es decir, material de protección transparente de la parte frontal, material de protección de la parte trasera, elementos fotovoltaicos, etc.). Esos materiales pueden tener las mismas estructuras/composiciones que las de las células solares conocidas hasta ahora.

Ejemplos

La invención se ilustra en detalle usando los siguientes Ejemplos.

Ejemplo 1

Se suministraron los materiales con la formulación de la Tabla 1 a un molino de rodillos y se amasaron a 70 ºC para preparar una composición para una película selladora de células solares. La composición para una película selladora se formó mediante calandrado a una temperatura de 70 ºC. Después de que la composición formada se dejó enfriar, se preparó una película selladora de células solares (grosor: 0,6 mm).

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Tabla 1 Tabla 2 Tabla 3

Ej. 1: Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. 5 Ej. 6 Ej. 7 Ej. 8 Ej. 9 Ej. 10 Ej. 11 Ej. 12 Ej. 13 Ej. 14

Formulación (partes en peso): EVA*1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Peróxido orgánico*2: 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4

Agente auxiliar de reticulación*3: 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9

Agente acoplante de silano (1)*4: 0,03 0,1 0,15 0,3 0,65 0,85 1,0

Agente acoplante de silano (2)*5: 0,03 0,1 0,15 0,3 0,65 0,85 1,0

Resultado de la evaluación: Velocidad de reticulación (min.) 8,5 8,6 8,6 8,6 8,5 8,5 8,5 8,7 8,7 8,7 8,6 8,7 8,7 8,7

Resistencia adhesiva inicial del vidrio (N/cm): 19,0 19,5 21,0 21,2 20,4 20,8 20,9 17,8 18,0 17,7 17,6 18,6 18,6 18,5

Resistencia adhesiva del vidrio después del tratamiento con calor y humedad (N/cm): 16,6 17,5 20,1 22,2 21,3 20,1 20,2 12,0 13,5 14,0 14,1 15,5 15,6 15,5

Propiedad de ampollarse (min.): 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90

Flujo al exterior: ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Nota) *1: Ultrasen 634 (fabricado por Trosoh Co., Ltd.) (el contenido de acetato de vinilo en EVA es de 26% en peso). *2: 2,5-dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano. *3: isocianurato de triarilo. *4: aliltrimetoxisilano (Z-6825 (fabricado por la entidad Dow Corning Toray Co., Ltd.)). *5: vinilbutiltrimetoxisilano.

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Ej. Comp. 1: Ej. Comp. 2 Ej. Comp. 3 Ej. Comp. 4 Ej. Comp. 5 Ej. Comp. 6 Ej. Comp. 7 Ej. Comp. 8 Ej. Comp. 9 Ej. Comp. 10 Ej. Comp. 11

Formulación (partes en peso): EVA*1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Peróxido orgánico*2: 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,7 1,9

Agente auxiliar de reticulación*3: 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 2,0 2,0

Agente acoplante de silano (1)*4: 0,01 1,1

Agente acoplante de silano (2)*5: 0,01 1,0

Agente acoplante de silano (3)*6: 0,1 0,15 0,3 0,65 0,85 0,3 0,3

Resultado de la evaluación: Velocidad de reticulación (min.) 8,6 8,5 8,4 8,4 11,5 12,1 12,5 14,8 16,3 9,1 8,8

Resistencia adhesiva inicial del vidrio (N/cm): 19,4 19,5 18,8 19,4 18,1 17,9 19,2 19,5 20,5 17,6 16,5

Resistencia adhesiva del vidrio después del tratamiento con calor y humedad (N/cm): 3,5 16,3 1,1 16,1 4,1 5,5 7,1 15,5 17,1 6,1 5,8

Propiedad de ampollarse (min.): 90 90 90 90 90 90 90 90 90 40 25

Flujo al exterior: ○ X ○ X ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Nota) *1-*5 son como se describieron en la Tabla 1. *6: 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano (Z-6030 (fabricado por la entidad Dow Corning Toray Co., Ltd.)).

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Comp.: Ej. Comp. 12 Ej. Comp. 13 Ej. Comp. 14 Ej. Comp. 15 Ej. Comp. 16 Ej. Comp. 17 Ej. Comp. 18 Ej. Comp. 19 Ej. Comp. 20 Ej. Comp. 21

Formulación (partes en peso): EVA*1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Peróxido orgánico*2: 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4

Agente auxiliar de reticulación*3: 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9

Agente acoplante de silano (4)*7: 0,3 0,65

Agente acoplante de silano (5)*8: 0,3 0,65

Agente acoplante de silano (6)*9: 0,3 0,65

Agente acoplante de silano (7)*10: 0,3 0,65

Agente acoplante de silano (8)*11: 0,3 0,65

Resultado de la evaluación: Velocidad de reticulación (min.) 12,1 14,1 12,1 15,1 8,7 8,6 8,7 8,8 8,8 8,7

Resistencia adhesiva inicial del vidrio (N/cm): 19,1 18,8 18,7 18,6 18,4 18,8 18,8 19,0 19,0 18,4

Resistencia adhesiva del vidrio después del tratamiento con calor y humedad (N/cm): 5,1 8,8 6,6 6,9 13,3 14,1 10,1 11,1 13,3 13,1

Propiedad de ampollarse (min.): 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90

Flujo al exterior: ○ ○ ○ ○ X X ○ ○ ○ ○

Notas *1-*3 como se describen en la Tabla 1. *7: 3-metacriloxipropilmetildimetoxisilano (Z-6033 (fabricado por Dow Corning Toray Col, Ltd.)). *8: 3-metacriloxipropiltrietoxisilano (Z-6036 (fabricado por Dow Corning Toray Col, Ltd.)). *9: viniltrimetoxisilano (Z-6300 (fabricado por Dow Corning Toray Col, Ltd.)). *10: viniltrietoxisilano (Z-6519 (fabricado por Dow Corning Toray Col, Ltd.)). *11: viniltriisopropoxisilano (Z-6550 (fabricado por Dow Corning Toray Col, Ltd.)).

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Claims

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