ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ
USING POLYMER COMPOSITE TO PRODUCE PHOTOVOLTAIC MODULES

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.