Применение полимерного композита для получения фотоэлектрических модулей

Авторы патента:

МУКЕНХУБЕР Харальд (AT)

H01L31/048 - герметизированные бескорпусные или с корпусом

Владельцы патента RU 2438210:

ИЗОВОЛЬТАИК АГ (AT)

Изобретение относится к применению пластикового композита, содержащего материал-носитель, выбранный из группы полиэтилентерефталата (PET), полиэтиленнафтената (PEN) или сополимера этилена с тетрафторэтиленом (ETFE), а также слои полиамида-12, граничащие с материалом-носителем по обеим сторонам, для получения фотоэлектрических модулей. Изобретение обеспечивает повышение атмосферостойкости при одновременной механической стабильности и желаемых электроизоляционных свойствах. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к применению пластиковых композитных материалов для получения фотоэлектрических модулей.

Фотоэлектрические модули применяются для создания электрической энергии из солнечного света и состоят из слоистого материала, который в качестве центрального слоя содержит систему солнечных элементов. Этот центральный слой заключен в инкапсулирующие материалы, которые служат защитой от механических и атмосферных воздействий. Эти материалы могут состоять из одного или более слоев стекла, и/или полимерных пленок, и/или из пластиковых композитов.

В настоящее время составные пленки из фторполимерных пленок и сложного полиэфира применяются как стандарт для стойких к атмосферным воздействиям многослойных пленок. В этом случае фторполимерная пленка снаружи гарантирует атмосферостойкость, а полиэфирная пленка гарантирует механическую стабильность и желаемые электроизоляционные свойства. Другая фторполимерная пленка внутри используется для связывания с герметизирующим слоем системы солнечных элементов.

В то же время фторполимерные пленки обнаруживают лишь низкую адгезию с герметизирующим слоем, который используется как герметизирующий материал для самих солнечных элементов. Кроме того, вклад фторполимерной пленки в электроизоляцию очень незначительный, что приводит к необходимости использовать сравнительно толстую полиэфирную пленку.

Целью настоящего изобретения является устранить эти недостатки.

Изобретение относится к применению для получения фотоэлектрических модулей пластикового композита, содержащего материал-носитель, выбранный из группы полиэтилентерефталата (PET), полиэтиленнафтената (PEN) или сополимера этилена с тетрафторэтиленом (ETFE), а также слои полиамида-12, граничащие с материалом-носителем по обеим сторонам. Это применение позволяет достичь отличной адгезии с герметизирующим слоем, который служит герметизирующим материалом для солнечного элемента (элементов) и в то же время делает возможным использовать более тонкие полимерные пленки, так как полиамид-12 обладает изолирующими свойствами, сравнимыми со свойствами полиэфира.

Выгодные варианты, относящиеся к применению согласно изобретению, описаны в формуле изобретения.

Ниже изобретение подробно объясняется в связи с возможными вариантами осуществления изобретения (см. фиг.1-4), а также в связи с возможным типичным вариантом осуществления.

Фиг.1 показывает типичную структуру фотоэлектрического модуля 24, в котором система солнечных элементов заключена в материал 1, 1', используемый согласно изобретению. Инкапсулирующий материал 1, 1' состоит в основном из стойкой к атмосферным воздействиям пленки 2, 2' и материала-носителя 3, 3', который граничит с пленкой 4, 4' как активатором склеивания с герметизирующим слоем 5, 5'. Герметизирующий слой 5, 5' дает нежесткое соединение с системой 6 солнечных элементов.

Фигура 2 показывает возможное ламинирующее устройство для получения пластикового композита, используемого согласно изобретению. Материал-носитель 3, который выбирается согласно типичному варианту осуществления, покрывается адгезивом с помощью аппликатора 9 и после прохождения через сушилку 10 соединяется склеиванием со стойкой к атмосферным воздействиям пленкой 2. В этом случае стойкая к атмосферным воздействиям пленка 2 может быть прозрачный или окрашенной. Контакт между двумя пленками контролируется давлением прессования между валиками 11. Материал-носитель 3, который может быть прозрачным или окрашенным, может также быть предварительно обработан физической средой 8 в любом варианте осуществления согласно примеру a). На втором сходном этапе процесса композит 3/2, состоящий из материала-носителя 3 и стойкой к атмосферным воздействиям пленки 2, соединяется склеиванием с пленкой 4, служащей активатором склеивания (см. фиг.1).

В этом случае пленка 4, служащая активатором склеивания, может быть прозрачной или окрашенной. Адгезив, соединяющий пленку-носитель 3, может быть выполнен сначала с пленкой 4, служащей активатором склеивания, и только на втором этапе процесса со стойкой к атмосферным воздействиям пленкой 2.

Фиг.3 схематически показывает возможное устройство для совместной экструзии стойкой к атмосферным воздействиям пленки 2, материала-носителя 3 и пленки 4, служащей активатором склеивания 4, чтобы получить нежесткий композит. Структура системы совместной экструзии может быть модифицирована в зависимости от процесса. Расплавы полимеров, из которых состоят материалы 2, 3 и 4, находятся в резервуарах 12, 13 и 14. В каждом резервуаре находится только один полимер. Соэкструдат стойкой к атмосферным воздействиям пленки 2, пленки-подложки 3 и пленки 4, служащей активатором склеивания, создается с помощью щелевого сопла 15. Этот соэкструдат выдавливается на охлаждающий ролик 16a и подается с него через другой охлаждающий ролик 16b на намоточную систему 19. В ходе процесса производится оперативное измерение 17 толщины. Дополнительный слой активатора склеивания, как описывается, например, в патентах DE 19720317, EP 837088

или EP 509211, может соэкструдироваться между материалом-носителем 3 и стойкой к атмосферным воздействиям пленкой 2 или между материалом-носителем 3 и пленкой 4, служащей активатором склеивания, или же между материалом-носителем 3 и пленками 2 и 4. В первых двух случаях соэкструдат состоит из четырех слоев, в последнем случае он состоит из пяти слоев. Для этой цели система совместной экструзии согласно фиг.3 может быть соответствующим способом модифицирована.

Для применения пластикового композита в качестве инкапсулирующего материала для 6 солнечных элементов, как показано на фиг.1, композит 1, теперь присутствующий как смотанный в рулон материал, дискретно нарезается на длины и соединяется с герметизирующим слоем 5, который может выбираться в соответствии с типичным вариантом осуществления.

Процесс ламинирования определенно дает композит из слоев 2, 3, 4, 5, но дальнейшее отверждение пластиков, используемых в композите, происходит при конечном изготовлении сырого композита для фотоэлектрического модуля 24, который, как показано на фиг.4, может иметь место, например, посредством так называемого способа "с рулона на рулон".

Например, в этом случае композит 20, состоящий из инкапсулирующего материала 1 и герметизирующего слоя 5, вместе с системой 6 солнечных элементов, состоящей из солнечных элементов гибкого типа, намотан на стационарном ролике B. Другой композит 20', состоящий из инкапсулирующего материала 1' и герметизирующего слоя 5', сматывается с противоположного стационарного ролика A и подается к системе 6 солнечных элементов, которая сматывается вместе с композитом 20 со стационарного ролика B. Одновременно рулонный материал, смотанный со стационарных роликов A или B, подается каждый на нагревательную станцию 21 или 21a, в которой инкапсулирующие материалы нагреваются по меньшей мере до температуры размягчения герметизирующего слоя 5 или 5'. Это обеспечивает образование композита между слоями 20 и 20' с одной стороны, а также системы 6 солнечных элементов и слоев 20 и 20', с другой стороны. Чтобы достичь отверждения сырого композита и полной сшивки полимеров, используемых в инкапсулирующих материалах, все это подается на нагревательную станцию 23. Сырой композит 24' для фотоэлектрического модуля можно хранить на стационарном ролике C и соответственно сматывать с него снова по мере необходимости.

Следующий типичный способ осуществления воспроизводит возможные варианты выбора компонентов в соответствующих слоях:

Стойкая к атмосферным воздействиям пленка 2, 2': полиамид-12 (ПА-12).

Материал-носитель 3, 3': полиэтилентерефталат (PET), полиэтиленнафтенат (PEN), сополимер этилена с тетрафторэтиленом (ETFE), а также их соэкструдаты в форме пленок или многослойных пленок.

Пленка как активатор склеивания 4, 4': полиамид-12 (ПА-12).

Герметизирующий слой 5, 5': этилвинилацетат (EVA), поливинилбутираль (PVB), иономеры, полиметилметакрилат (PMMA), полиуретан, полиэфир или термоклей.

Вышеуказанные композитные материалы могут также подвергаться химической или физической поверхностной обработке.

В результате использования полиамида-12 согласно изобретению в качестве пленки 4, 4', которая служит активатором склеивания, или дополнительно также в качестве стойкой к атмосферным воздействиям пленки 2, 2', можно использовать относительно тонкие пленки-носители 3, 3' для инкапсулирующего материала 1, 1' в фотоэлектрическом модуле 24, какой показан на фиг.1. Можно использовать тонкие пленки-носители 3, 3', так как полиамид-12 имеет сравнительно высокую электроизолирующую способность, в отличие от фторполимерных пленок. Пленка из ПА-12 толщиной 40 мкм имеет максимально допустимое сетевое напряжение 424 В (измерено в соответствии со стандартом IEC 60664-1 / IEC 61730-2). Пленка из PVF (37 мкм) имеет максимально допустимое сетевое напряжение 346 В (измерено в соответствии со стандартом IEC 60664-1/IEC 61730-2). Изолирующая способность ПА-12 сравнима с изолирующей способностью полиэтилентерефталата.

Применение полиамида-12 в качестве пленки 4, 4', которая служит активатором склеивания, также обеспечивает значительно улучшенную адгезию к герметизирующему слою 5, 5', который может быть выбран согласно типичному варианту осуществления. ПА-12 проявляет адгезию >60 Н/см, например, в отношении EVA-пленки (тип Etimex 486 Fast Cure). С пленкой PVF может гарантироваться адгезия всего 4 Н/см. Чтобы достичь адгезии, сравнимой с полиамидом-12, для фторполимерных пленок, какие применяются в настоящее время как стандарт в технологии инкапсулирования для фотоэлектрических модулей, требуется дополнительная физическая обработка поверхности или химическое покрытие (праймер).

Использование полиамида-12 имеет также то преимущество, что при размещении фотоэлектрических модулей можно обойтись без фракции фторсодержащих полимеров, в отличие от обычных промышленных модульных структур.

1. Применение пластикового композитного материала (1, 1'), содержащего материал-носитель (3, 3'), выбранный из группы полиэтилентерефталата (PET), полиэтиленнафтената (PEN) или сополимера этилена с тетрафторэтиленом (ETFE), а также слои полиамида-12 (2, 2', 4, 4'), граничащие с материалом-носителем по обеим сторонам, для получения фотоэлектрических модулей (24).

2. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что материал-носитель (3, 3') нежестко соединен со слоями полиамида-12 (2, 2', 4, 4') с помощью адгезионного слоя.

3. Применение пластикового композита по п.2, отличающееся тем, что адгезив в адгезионном слое является полиуретановым и/или полиэфирным клеем.

4. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что композит может быть получен совместной экструзией.

5. Применение пластикового композита по п.4, отличающееся тем, что для совместной экструзии дополнительно используется по меньшей мере один активатор склеивания.

6. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что между слоями используется полимерная пленка, снабженная оксидным слоем, осажденным из паровой фазы.

7. Применение пластикового композита по п.6, отличающееся тем, что полимерная пленка, снабженная оксидным слоем, осажденным из паровой фазы, содержит пленку полиэтилентерефталата (PET), или полиэтиленнафтената (PEN), или сополимера этилена с тетрафторэтиленом (ETFE), а также их соэкструдата в виде пленок или пленочных композитов.

8. Применение пластикового композита по п.6 или 7, отличающееся тем, что оксидный слой, осажденный из паровой фазы, содержит слой оксида алюминия или слой оксида кремния.

9. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что между слоями используется алюминиевая пленка.

10. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что на по меньшей мере одном слое предусмотрен дополнительный слой в качестве адгезионного слоя.

11. Применение пластикового композита по п.10, отличающееся тем, что адгезионный слой является одно- или многослойным и состоит из полиуретана, и/или сложного полиэфира, и/или полиакрилата.

12. Применение пластикового композита по п.10 или 11, отличающееся тем, что адгезионный слой наносится посредством совместной экструзии.

13. Применение пластикового композита по п.10 или 11, отличающееся тем, что адгезионный слой наносится посредством устройства нанесения покрытия валиком.

14. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере один слой является окрашенным.

15. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что слой (3, 3') предварительно обработан физическими средами.

16. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что герметизирующий слой (5, 5') наносится на слой (2, 2') или слой (4, 4').

17. Применение пластикового композита по п.16, отличающееся тем, что герметизирующий слой (5, 5') содержит этилвинилацетат (EVA), или поливинилбутираль, (PVB) или иономеры, или полиметилметакрилат (РММА), или полиуретан, или сложный полиэфир, или термоклей, а также их соэкструдаты в виде пленок или пленочных композитов.

18. Применение пластикового композита по п.1, отличающееся тем, что слой (2, 2') или (4, 4') обработан физически и/или химически на по меньшей мере одной верхней поверхности.

Модуль фотоэлектрический // 2287207

Изобретение относится к устройствам автономных источников электропитания, использующих энергию солнца. .

Охлаждаемый модуль солнечной батареи // 2164721

Изобретение относится к солнечным батареям на основе прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), а именно к охлаждаемому модулю, входящему в их состав.

Фотоэлектрический модуль // 2030025

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к фотоэнергетике, и может быть использовано в энергосистемах с большим сроком активного существования. .

Фотоэлектрический модуль // 2008749

Изобретение относится к прямому преобразованию излучения Солнца в электрическую энергию и может быть использовано в фотоэлектрических модулях, эксплуатируемых в наземных условиях.

Низковольтный цифровой индикатор // 298942

Применение полиамида в качестве герметизирующего материала для фотоэлектрических модулей // 2444807

Изобретение относится к применению полиамида в качестве герметизирующего материала для изготовления фотоэлектрических модулей

Фотоэлектрические модули с содержащими пластификатор пленками на основе поливинилацеталя с высоким удельным сопротивлением // 2471267

Изобретение относится к фотоэлектрическому модулю, содержащему ламинат из a) прозрачного переднего покрытия, b) одного или нескольких фоточувствительных полупроводниковых слоев, c) по меньшей мере одной содержащей пластификатор пленки на основе поливинилацеталя с содержанием поливинилового спирта более 12 вес.% и d) заднего покрытия

Фотоэлектронное устройство // 2472250

Изобретение относится к области электронно-оптической и полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении оптико-электронных наблюдательных и регистрирующих приборов, предназначенных для эксплуатации в условиях естественных освещенностей (от сумерек до глубокой ночи)

Изготовление модулей солнечных элементов // 2501120

Изобретение относится к изготовлению модулей солнечных элементов, а также к соответствующим модулям солнечных элементов. Предложено применение а) по меньшей мере одного полиалкил(мет)-акрилата и b) по меньшей мере одного соединения формулы (I), в которой остатки R1 и R2 соответственно независимо друг от друга означают алкил или циклоалкил с 1-20 атомами углерода, для изготовления модулей солнечных элементов, прежде всего для изготовления световых концентраторов модулей солнечных элементов. Заявлен также модуль солнечных элементов и вариант модуля. Технический результат - температура эксплуатации модуля солнечных элементов составляет 80°C и выше, полное светопропускание формовочных масс в диапазоне волн от 400 до 500 нм предпочтительно составляет по меньшей мере 90%, полное светопропускание формовочных масс в диапазоне волн от 500 до 1000 нм предпочтительно составляет по меньшей мере 80%. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Тонкопленочный фотоэлектрический модуль с профилированной подложкой // 2514163

Изобретение относится к гелеотехнике. Тонкопленочный фотоэлектрический модуль содержит основную подложку; тонкопленочное фотоэлектрическое устройство, размещенное в контакте с основной подложкой, при этом указанное фотоэлектрическое устройство содержит токопроводящую шину, при этом указанная токопроводящая шина выступает от поверхности указанного устройства; полимерный слой, размещенный в контакте с указанным фотоэлектрическим устройством; защитную подложку, размещенную в контакте с указанным полимерным слоем; при этом указанная защитная подложка профилирована, так чтобы обеспечить выемку, расположенную напротив указанной токопроводящей шины; а указанный полимерный слой находится между указанным фотоэлектрическим устройством и указанной защитной подложкой, причем указанная токопроводящая шина выступает на 0,0254-0,508 мм от указанной поверхности указанного устройства, а указанная выемка имеет глубину выступа указанной токопроводящей шины плюс или минус 0-20%. Также согласно изобретению предложены способ изготовления тонкопленочных фотоэлектрических модулей и еще один тонкопленочный фотоэлектрический модуль, изготовленный способом, содержащим определенные этапы. Изобретение обеспечивает возможность создания простых в изготовлении и стабильных фотоэлектрических модулей. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Вакуумный элемент и способ его изготовления // 2515183

Для производства вакуумных элементов, которые необязательно содержат фитинги в форме по меньшей мере одного солнечного модуля (фотогальванического элемента) и/или солнечного коллектора или дисплейного элемента, отрицательное давление образуется в пространстве между двумя плоскими компонентами, в частности пропускающими свет, или прозрачными пластинами, такими как стеклянные панели, которые связаны вместе через полосу, выполненную из герметизирующего материала, так, что конструкция, которая состоит из первого компонента, предусмотренного с полосой и расположенного на расстоянии от нее, но параллельно второму компоненту, расположенному в ней, вводится в вакуумную камеру и сдавливается в вакууме. В этом случае увеличенная температура также необязательно может быть применена для наслоения пленок, предусмотренных между компонентами, на компоненты и необязательно присутствующие фитинги. Предложенный способ изготовления вакуумных элементов и собственно вакуумный элемент обеспечивает надежное соединение между отдельными компонентами вакуумного элемента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фотоэлектрический модуль со стабилизированным полимером // 2528397

Изобретение относится к композиции для уменьшения пожелтения и способу получения такой композиции. Композиция состоит из фотоэлектрического устройства, содержащего металлический компонент, поливинилбутирального слоя, расположенного в контакте с указанным металлическим компонентом, и защитной подложки, являющейся второй подложкой, расположенной в контакте с указанным поливинилбутиральным слоем. Поливинилбутиральный слой содержит 1Н-бензотриазол или соль 1Н-бензотриазола. Технический результат - получение композиции, пригодной для устойчивого, долгосрочного применения в фотоэлектрических модулях с металлическими элементами. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр., 1 ил.

Слоистая конструкция с внутренними полостями для использования с фотоэлементами и способ ее изготовления // 2571441

Интегрированная слоистая конструкция для применения в гелиотехнике содержит первый несущий компонент, такой как деталь из пластика или стекла, предпочтительно содержащий оптически прозрачный материал, способный пропускать излучение, и второй несущий компонент, снабженный по меньшей мере одним паттерном поверхностного рельефа, который содержит множество элементов поверхностного рельефа, и выполненный с возможностью осуществления по меньшей мере одной заданной оптической функции в отношении падающего излучения. Также интегрированная слоистая конструкция содержит второй несущий компонент содержащий, по существу, оптически прозрачный материал, способный пропускать излучение. При этом первый и второй несущие компоненты соединены посредством ламинирования таким образом, что внутри образованной слоистой конструкции находится по меньшей мере один паттерн поверхностного рельефа, а между первым и вторым несущими компонентами сформированы связанные с указанным паттерном оптически функциональные полости. Причем указанная по меньшей мере одна оптическая функция выбрана из группы, включающей введение излучения, коллимирование излучения и направление излучения, а получение и конфигурирование указанной оптической функции осуществлено посредством размеров, материала, положения и/или согласованности внутренних элементов рельефа и содержания полостей. Изобретение обеспечивает возможность решить одну или несколько из проблем: снижение напряжений под действием различных внешних факторов, таких как загрязнение вследствие присутствия пыли, песка, воды, масел и грязи и т.д., исключить ударные воздействия, что обеспечивает повышение эффективности фотоэлементов. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 ил.

Слоистая конструкция с внутренними полостями и способ ее изготовления // 2573477

Изобретение относится к оптике и касается слоистой интегрированной конструкции с внутренними полостями и способа ее изготовления для применения в гелиотехнике, в технологиях, связанных с получением пластин, в охлаждающих каналах, для освещения теплиц, подсветки окон, уличного освещения, подсветки транспортных потоков, в отражателях транспортных средств или в защитных пленках. Конструкция содержит первый несущий компонент, такой как деталь из пластика или стекла, содержащий оптически прозрачный материал, способный пропускать излучение, и второй несущий компонент, снабженный по меньшей мере одним паттерном поверхностного рельефа, который содержит множество элементов поверхностного рельефа, и выполненный с возможностью осуществления по меньшей мере одной заданной оптической функции в отношении падающего излучения. Второй несущий компонент содержит, в качестве опции, оптически прозрачный материал, способный пропускать излучение. При этом первый и второй несущие компоненты соединены посредством ламинирования таким образом, что внутри образованной слоистой конструкции находится по меньшей мере один паттерн поверхностного рельефа, а между первым и вторым несущими компонентами сформированы связанные с указанным паттерном оптически функциональные полости. Оптическая функция обеспечена и сконфигурирована за счет размеров, материала, положения и/или согласованности внутренних элементов рельефа. Изобретение обеспечивает создание слоистой структуры, позволяющей повысить эффективность подвода излучения. 8 н. и 23 з.п. ф-лы, 13 ил.

Шарообразная солнечная батарея с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе // 2616741

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов для солнечных батарей. Шарообразная солнечная батарея с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе выполнена в виде шара. Роль концентратора играет сама прозрачная шарообразная солнечная батарея, интегрально объединенная с зеркальным шарообразным металлическим электродом. Солнечные лучи проходят через прозрачный шарообразный электрод, затем через p-n-переход и отражаются от зеркального шарообразного электрода. При обратном прохождении через p-n-переход лучи попадают в n-полупроводник, в котором коэффициент преломления возрастает при приближении к поверхности, как в оптоволоконных кабелях, за счет изменения концентрации примеси. В результате преломления луч вновь пересекает p-n-переход и отражается от зеркального шарообразного электрода. После многократных переотражений и преломлений большая часть солнечных лучей будет преобразована в электрический ток. Солнечная батарея позволит без больших затрат и сложных технологий усовершенствовать существующие способы преобразования электромагнитного излучения в электрический ток. 2 ил.