Brevet FR2539419A1 — publié le 19840720

Composition d'encapsulation de cellules photovoltateues. et procédé d'encapsulation à l'aide de cette comdositiOn La présente invention concerne une composition d'encapsulation de cellules photovoltalques, comprenant un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, un peroxyde organique, un agent antioxydant, un agent de stabilisation contre la dégradation par le rayonnement ultraviolet, et un agent de captation de radicaux libres. Elle s'étend en outre à un procédé d'encapsulation de cellules photovoltaiques à l'aide d'une telle composition. On a déjà effectué ltencapsulation de telles cellules à l'aide d'une composition de ce genre, dans laquelle le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle était à 33% d'acétate de vinyle, et d'indice de fusion 43 g en 10 minutes. Une telle composition possède une bonne transparence (8bu4% en moyenne entre 400 et 1100 nm). Cependant, l'adhérence de ce film sur le verre de face avant ne se maintient pas suffisamment au cours du temps, lorsque les modules comportant ces cellules sont placés dans un environnement sévère au point de vue des conditions de température et d'humidité, même si l'on munit la surface du verre d'une mince couche de silane destinée à favoriser cette adhérence. Le but de l'invention est donc de procurer une composition d'encapsulation de cellules photovoltalques qui adhère énergiquement sur la surface du verre de face avant même si le module est soumis à des conditions sévères de température et d'humidité. La composition selon l'invention est caractérisée par le fait que le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle est réticulable par chauffage entre 1200 et 1500C en présence du peroxyde organique, et par le fait qui elle comporte en outre un primaire d'adhérence constitué par un silane greffable sur le copolymère à la température de décomposition du peroxyde. Elle répond en outre de préférence à au moins l'une des énracté- ristiques suivantes - Le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle est à 28% d'acétate de vinyle. - Le silane greffable est un silane méthacrylique ou vinylique. - La proportion de silane méthacrylique ou vinylique est d'environ 1% en poids par rapport au copolymère. - Les quantités respectives de capteur de radicaux libres et d'absorbeur de rayonnement ultra-violet sont d'environ 0,4% et 0,9% en poids par rapport au copolymère. L'invention s'étend en outre à un procédé d'encapsulation de cellules photovoltalques à l'aide d'une composition telle que définie ci-dessus, dans lequel on dispose les cellules dans le compartiment inférieur d'un appareil à deux compartiments séparés par une membrane souple, entre deux feuilles de la composition d'encapsulation, on met sous vide et on chauffe jusqu'à une température de 1200C sous vide, on introduit l'air dans le compartiment supérieur et poursuit le chauffage jusqu a ce que les feuilles de la composition fondent et enrobent les cellules, puis on sort celles-ci et on les laisse refroidir, caractérisé en ce que l'on poursuit le chauffage à une température entre 1200 et 1500C jusqu'à ce que le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle ait subi une réticulation. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la figure unique du dessin annexé, deux compositions selon l'invention et un procédé d'encapsulation d'un module de cellules photovoltaiques à l'aide de telles compositions. Le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle de la première composition est à 33% d'acétate de vinyle, et possède un indice de fusion de 43, mesuré selon la norme américaine ASTMD-1238 (Elvax 150 de du Pont de Nemours). On incorpore, pour 100 parties de copolymère, les additifs suivants - Peroxyde aliphatique 1,5 partie (2, 5-diméthyl-2, 5-di-t-butyl-peroxyhexane, nom commercial Lupersol 101 ou Luperox 101) - Capteur de radicaux libres 0,1 partie (diamine secondaire, nom commercial :: Tinuvin 770) - absorbeur de rayonnement ultra-violet 0,3 partie (hydroxybenzophénone, nom commercial Cyasorb UV 531) - antioxydant 0,2 partie (triphénylphosphite substitué, nom commercial Irganox 1076 ou Mark PRF1) - Silane méthacrylique 1 partie (nom commercial Z6030) On peut également utiliser la composition - Copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle à 28% d'acétate de vinyle 100 parties ( ATO chimie 9006) - Peroxyde aliphatique Luperox 101 1,5 partie (2,5-diméthyl-2, 5-di-t-butyl-peroxyhexane) - capteur de radicaux libres 0,4 partie (diamine secondaire, nom commercial : Tinuvin 770) - absorbeur de rayonnement ultra violet 0,9 partie (hydroxybenzophénone, nom commercial :Cyasorb W531) - antioxydant 0,2 partie (triphénylphosphite substitué, nom commercial Mark PRF1) - Silane méthacrylique 1 partie ( désignation MEMO) On observe que dans cette dernière composition les teneurs nécessaires de capteur de radicaux libres et d'absorbeur de rayonnement ultra-violet sont plus élevées que dans la précédente. Le module comprend les cellules photovoltarques 1 et leurs connexions placées sur une plaque avant en verre 2 entre deux feuilles 3, 4 de la composition de l'invention ; il est disposé dans le compartiment inférieur 5 de l'appareil à deux compartiments représentés dans la figure. La membrane souple 6 en caoutchouc silicone sépare le compartiment inférieur du compartiment supérieur 7. Elle est séparée de la feuille supérieure 3 par un film de protection 4A, par exemple en un polymère fluoré. On peut faire le vide simultanément ou séparément dans chacun des deux compartiments par les tuyauteries 8 et 9, munies des vannes 10 et 11. Une vanne 12 permet de remettre à la pression atmosphérique le compartiment supérieur. L'appareil peut être chauffé à l'aide de la plaque chauffante 13. Les opérations successives sont les suivantes 1/ Mise sous vide des deux compartiments et montée de la température ambiante à 1200C en 15 minutes. 2/ Lorsque la température atteint 12O0C, on introduit l'air dans le compartiment supérieur 7. La pression atmosphérique vient donc s'appliquer par l'intermédiaire de la membrane 6, sur le module. 3/ On continue à élever la température jusqu'à 150 C en 15 minutes. Entre 1200 et 1500C, le copolymère fond, enrobe les cellules photovoltalques et réticule, du fait de la présence du peroxyde organique. 4/ On sort le module de l'appareil et on le laisse refroidir. Des essais d'adhérence initiale, puis après vieillissement accéléré à chaud et en milieu humide (950, 95g d'humidité), ont été effectués selon la norme ASTM D-903 en appliquant sur une plaque de verre des films d'une composition connue et de la deuxième composition décrite ci-dessus (à base de copolymère ATO 9006). La composition connue était la suivante - Copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle à 33% d'acétate de vinyle, d'indice de fusion 43 g/10 min. 100 parties ( Elvax 150 de du Pont de Nemours) - Peroxyde aliphatique Lupersol 101 1,5 partie - Capteur de radicaux libres Tinuvin 770 0,1 Cyasorb UV531 0,25 partie -Anti-oxydant Mark PRF1 0,2 partie Dans le cas de cette composition, la surface du verre était revêtue au préalable d'une couche de silane méthacrylique formant primaire d'adhérence. La force d'adhérence initiale de la composition connue était de 2,8 Kg/cm. Après un vieillissement de 630 heures à 950C et 95% dthumi- dité, la perte d'adhérence était totale. La force d'adhérence initiale du film de la composition à base du copolymère ATO 9006 était très élevée, la rupture se produisant dans le film plastique. Après vieillissement de 630 heures à 956C et 95% d'humidité, la force d'adhérence résiduelle au décollement était de 2,94 Kg/cm. Bien que les deux compositions qui ont été décrites ci-dessus paraissent les formes de réalisation préférables de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains de leurs additifs pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient le même rôle technique. REVENDICATIONS 1/ Composition d'encapsulation de cellules photovoltaiques, comprenant un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, un peroxyde organique, un agent antioxydant, un agent de stabilisation contre la dégradation par le rayonnement ultra-violet, et un agent de captation de radicaux libres, caractérisée-en ce que le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle est réticulable par chauffage entre 1200 et 1500C en présence du peroxyde organique, et en ce qutelle oomporte en outre un primaire d'adhérence constitué par un silane greffable sur le copolymère à la température de décomposition du peroxyde. 2/ Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle est à 28% d'acétate de vinyle. 3/ Composition selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le silane greffable est un silane méthacrylique ou vinylique. 4/ Composition selon la revendication 3, caractérisée en ce que la proportion de silane méthacrylique ou vinylique est d'environ 1% en poids par rapport au copolymère. 5/ Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que les quantités respectives de capteur de radicaux libres et d'absorbeur de rayonnement ultra-violet sont d'environ 0,4% et 0,9% en poids par rapport au copolymère. 6/ Procédé d'encapsulation de cellules photovoltaiques à l'aide d'une composition selon la revendication 1, dans lequel on dispose les cellules dans le compartiment inférieur (5) d'un appareil à deux compartiments séparés par une membrane souple (6), entre deux feuilles (3, 4) de la composition d'encapsulation, on met sous vide et on chauffe jusqu'à une température de 1200C sous vide, on introduit l'air dans le compartiment supérieur -et on poursuit le chauffage jusqu'à ce que les feuilles de la composition fondent et enrobent les cellules, puis on sort celles-ci et les laisse refroidir, caractérisé en ce que l'on poursuit le chauffage à une température entre 1200C et 1500C jusqu'à ce que le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle ait subi une réticulation.