Способ изготовления устойчивых к атмосферным условиям ламинатов для герметизации систем солнечных элементов

012305 Изобретение относится к способу изготовления устойчивых к атмосферным условиям ламинатов для герметизации систем солнечных элементов, а также их применения для изготовления фотоэлектрических модулей. Фотоэлектрические модули служат для получения электрической энергии из солнечного света и состоят из ламината, который в качестве основного слоя содержит система солнечных элементов, как, например, кремниевых солнечных элементов. Этот основной слой окружен герметизирующим материалом,чтобы обеспечить защиту против механических и обусловленных атмосферными условиями воздействий. Эти материалы могут состоять из одного или нескольких слоев стекла, и/или пластмассовых слоев,и/или композиций из пластмассовых пленок. Способы изготовления устойчивых к атмосферным условиям пленочных ламинатов для герметизации фотоэлектрических элементов известны из WO-A-94/29106, WO-A-01/67523, а также из WO-A-00/02257. Система солнечных элементов в этих модулях защищена не только против механического повреждения,но также против водяного пара и, в частности, против атмосферных воздействий. Поэтому в герметизирующем материале используются преимущественно атмосферостойкие пластмассы, как, например,пленки из фторопласта. Эти пленки из фторопласта изготовляются с помощью отдельных способов, например путем экструзии или литья пленок. Эти способы, разумеется, требуют больших расходов энергии и средств. К тому же изготовление пленок из фторопласта из-за их ограниченной прочности на разрыв является возможным лишь с определенными минимальными толщинами. В этом случае помощь может оказать данное изобретение. Задачей настоящего изобретения является поэтому предложить способ указанного вначале типа, с помощью которого можно изготавливать атмосферостойкие ламинаты также с незначительными толщинами при умеренном потреблении энергии и средств. Далее, несмотря на небольшие толщины слоев,должна достигаться удовлетворительная атмосферостойкость для применения во внешней среде. Согласно изобретению предлагается способ изготовления атмосферостойких ламинатов для герметизации систем солнечных элементов, который отличается тем, что на материал подложки наносится по меньшей мере один атмосферостойкий слой пластмассы. Предпочтительные варианты выполнения способа согласно изобретению раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения. Изобретение относится, далее, к применению по меньшей мере двух изготовленных в соответствии с настоящим способом ламинатов для изготовления фотоэлектрического модуля, причем на одном из ламинатов размещена система солнечных элементов. Этот процесс ламинирования может проводиться непрерывно или прерывисто. Изобретение поясняется далее на основе приведенных в качестве примера изображений (см. фиг. 14), а также возможных путей выполнения. Фиг. 1 показывает в качестве примера устройство фотоэлектрического модуля 18 с герметизирующим материалом 1, 1', изготовленным согласно изобретению. Герметизирующий материал 1, 1' состоит,по существу, из атмосферостойкого слоя 2, 2' и материала 4, 4' подложки, к которому примыкает адгезионный слой 5, 5' в качестве слоя для обеспечения сцепления с заделывающим слоем 6, 6' для системы 7 солнечных элементов. Фиг. 2 показывает пример структуры герметизирующего материала 1, представленного на фиг. 1, в которой для дальнейшего улучшения атмосферостойких свойств предусмотрен осажденный из паровой фазы оксидный слой 8. Фиг. 3 показывает возможное устройство для нанесения атмосферостойкого слоя 2, 2' из полимерного раствора. Фиг. 4 показывает возможное устройство ламинирования для изготовления предварительной композиции 17 для фотоэлектрического модуля. Для изготовления герметизирующего материала 1 согласно фиг. 1 или 2 в первом этапе способа на материал 4, 4' подложки наносятся атмосферостойкий слой 2, 2' и адгезионный слой 5, 5'. Примеры a)-d) воспроизводят возможные варианты выбора компонентов в соответствующих слоях. Пример а). Атмосферостойкий слой 2, 2': избирательно растворимые фторопласты или фторсодержащие сополимеры, акрилаты, полиуретаны, силиконы, а также смеси этих материалов для непосредственного нанесения покрытия на материалы 4, 4' подложки. Слой клея 3, 3': полиуретан, сложный полиэфир. Материал 4, 4' подложки: полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтиленнафтенат (ПЭН), сополимер этилентетрафторэтилена (ЭТФЭ), а также продукты совместной экструзии этих материалов в форме пленок или комбинаций пленок; алюминиевые фольги различной толщины. Адгезионный слой 5, 5': полиуретан, полиакрилат или слой фторопласта с обработанной поверхностью. Заделывающий слой 6, 6': сополимер этилена с винилацетатом (ЭВА), поливинилбутираль (ПВБ),иономеры, полиметилметакрилат (ПММА), полиуретан, сложный полиэфир или (полимеры) Hot Melt-1 012305 Пример b). Атмоферостойкий слой 2, 2': избирательно растворимые фторопласты или фторсодержащие сополимеры; акрилаты, полиуретаны, силиконы, а также смеси этих материалов для непосредственного нанесения покрытия на предварительно обработанные материалы 4, 4' подложки. Материал 4, 4' подложки: полиэтилентерефталат (ПЭТ); полиэтиленнафтенат (ПЭН), сополимер этилентетрафторэтилена (ЭТФЭ), а также продукты совместной экструзии этих материалов в форме пленки или композиций пленок; алюминиевые фольги различной толщины. Адгезионный слой 5, 5': полиуретан, полиакрилат или слой фторопласта с обработанной поверхностью. Заделывающий слой 6, 6': сополимер этилена с винилацетатом (ЭВА), поливинилбутираль (ПВБ),иономеры, полиметилметакрилат (ПММА); полиуретан, сложный полиэфир или (полимеры) Hot Melt. Пример с). Атмосферостойкий слой 2, 2': избирательно растворимый/диспергируемый фторопласт или фторсодержащие сополимеры с точкой плавления ниже температуры ламинирования для непосредственного нанесения покрытия на материалы 4, 4' подложки. Слой клея: полиуретан, сложный полиэфир. Материал 4, 4' подложки: полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтиленнафтенат (ПЭН), сополимер этилентетрафторэтилена (ЭТФЭ), а также продукты совместного экструдирования этих материалов в форме пленки или композиции пленок; алюминиевые фольги различной толщины. Адгезионный слой 5, 5': полиуретан, полиакрилат или слой фторопласта с обработанной поверхностью. Заделывающий слой 6, 6': сополимер этилена с винилацетатом (ЭВА), поливинилбутираль (ПВБ),иономеры, полиметилметакрилат (ПММА), полиуретан, сложный полиэфир или (полимеры) Hot Melt. Пример d). Атмосферостойкий слой 2, 2': избирательно растворимые/диспергируемые фторопласты или фторсодержащие сополимеры с точкой плавления ниже температуры ламинирования для непосредственного нанесения покрытия на предварительно обработанный материал 4 а, 4 а' подложки. Материал 4 а, 4 а' подложки: полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтиленнафтенат (ПЭН), сополимер этилентетрафторэтилена (ЭТФЕ), а также продукты совместной экструзии этих материалов в форме пленки или комбинации пленок; алюминиевые фольги различной толщины. Адгезионный слой 5, 5': полиуретан, полиакрилат или слой фторопласта с обработанной поверхностью. Заделывающий слой 6, 6': сополимер этилена с винилацетатом (ЭВА), поливинилбутираль (ПВБ),иономеры, полиметилметакрилат (ПММА), полиуретан, сложный полиэфир или (полимеры) Hot Melt. Материал 4, 4' подложки, который выбран согласно примерам a)-d), снабжается атмосферостойким слоем 2, 2'. Полимеры для изготовления атмосферостойкого слоя 2, 2' выбираются согласно примерам a)d). Если при этом, как изложено в примерах с) и d), в качестве атмосферостойкого слоя преимущественно используют фторопласт или фторсодержащий сополимер, то получается единая в своей химической структуре пленка. Если же применяются полимеры с различной химической природой, как приведено в примерах а) и b), то для атмосферостойкого слоя 2, 2' можно также применять смеси полимеров. При этом примененные исходные полимерные материалы в своих числовых соотношениях варьируются таким образом, что физические и/или химические свойства окончательно изготовленного атмосферостойкого слоя 2, 2' могут быть, по желанию, модифицированы или оптимизированы. Для повышения атмосферостойкости, а также для повышения свойств склеивания примыкающих друг к другу соединяемых слоев материал подложки перед нанесением атмосферостойкого слоя 2, 2' может подвергаться предварительной обработке. Предварительная обработка может осуществляться, с одной стороны, путем нанесения дополнительного клея, а также, с другой стороны, путем нанесения осажденного из паровой фазы неорганического оксидного слоя, предпочтительно слоя оксида кремния. Далее,возможно, как показывает фиг. 3, предварительную обработку материала 4, 4' подложки осуществлять в установке 10 с помощью физических сред. Затем материал 4, 4' подложки направляется для нанесения покрытия в устройство 11 для нанесения покрытия, в котором атмосферостойкие пластмассы находятся в растворенной или диспергированной форме. В качестве растворителя используются растворители, не содержащие галогенов, из соображений защиты окружающей среды, а также удаления остатков растворителя. Раствор или дисперсия могут содержать красители. При нанесении покрытия оказалось, далее,предпочтительным использовать дисперсии, так как при изготовлении дисперсии можно значительно снизить долю растворителя. Например, фторопласт растворяют в бутаноле при температуре 40-100 С и скорости перемешивания по меньшей мере 2800 об./мин с помощью интенсивной мешалки или смесителя при обратном потоке. Различные наполнители или красители, как, например, оксид титана или сажа,могут добавляться в раствор до 35% используемого фторопласта, так чтобы образовалась дисперсия. Ее с помощью установки 11 для нанесения покрытия наносят на материал 4, 4' подложки, например предварительно обработанную пленку ПЭТ. Путем установки зазора валиков в установке 11 для нанесения покрытия регулируется толщина атмосферостойкого слоя 2, 2', которая лежит в области 5-50 мкм. Покрытый таким образом материал 4, 4' после этого направляется через направляющие ролики 9 а в сушильную установку 12, в которой использованный растворитель испаряется при температуре 80-180 С. Отвод воздуха и установка температуры в сушильной установке выбираются таким образом, что получается сухое,-2 012305 не содержащее пузырей покрытие. Остаточное содержание растворителя 0,3-0,6% применяется в качестве критерия для точной установки температуры. Снабженный слоем 2, 2' материал 4, 4' подложки направляется далее через направляющие ролики 9b к катушке 13 для хранения и наматывается на нее. В следующем этапе способа теперь снабженный с одной стороны атмосферостойким слоем 2, 2' материал 4, 4' подложки на еще не покрытой стороне поверхности может покрываться слоем 5, 5' адгезионного материала. Это осуществляется при применении показанной на фиг. 3 установки, причем в качестве исходных продуктов служат полиуретаны, а также фторопласты. Фторопласты после нанесения покрытия могут подвергаться химической или физической обработке по поверхности. Для изготовления герметизирующего материала 1, 1', как показывает фиг. 1, теперь намотанный продукт отрезается периодически и обычным способом ламинирования соединяется с заделывающим слоем 6, 6', который можно выбрать согласно примерам a)-d). С помощью способа ламинирования как раз и получается композиция слоев 2, 4, 5 и 6 или, соответственно, 2', 4', 5' и 6', однако, дальнейшее отверждение использованных в комбинации пластмасс осуществляется при конечном изготовлении фотоэлектрического модуля 17, которое, как показано на фиг. 4,например, может проводиться с помощью так называемого способа с рулона на рулон. При этом, например, на герметизирующий материал 1' устанавливается система 7 солнечных элементов, состоящая из гибких типов солнечных элементов. С противолежащей катушки 9 для хранения снимается другой слой 1 герметизирующего материала и направляется к системе 7 солнечных элементов. При этом стянутые с катушек 9 или 9 а для хранения полосы материала направляются в нагревательное устройство 14 или 14 а, в котором герметизирующие материалы 1, 1' нагреваются, по меньшей мере, до температуры размягчения заделывающего слоя 6, 6'. Благодаря этому в зазоре между валками установки 15 каландрирования обеспечивается образование связи между слоями 1, 1', с одной стороны, а также системой 7 солнечных элементов, с другой стороны. Для того, чтобы достичь отверждения и полного сшивания использованных в герметизирующем материале полимеров, предварительная композиция направляется в нагревательную установку 16. Композиция 17 для фотоэлектрического модуля может храниться на катушке 9b для хранения и, соответственно, сниматься с нее. Благодаря способу нанесения покрытия согласно изобретению в фотоэлектрическом модуле 18,структура слоев которого показана на фиг. 1, могут достигаться относительно тонкие слои материала, в частности, это касается атмосферостойкого слоя 2, 2'. Это имеет преимущество в том, что при вторичной переработке фотоэлектрических модулей содержание фторсодержащих полимеров может снижаться по сравнению с имеющимися на рынке структурами модулей. Далее, в рамках способа согласно изобретению можно получать не только химически гомогенную полимерную пленку для нанесения покрытия 2, 2', но также и смесь различных исходных полимерных материалов в изменяемых соотношениях. Как известно из уровня техники, применение полимерных пленок было ограничено одним типом полимеров. Согласно изобретению можно, однако, изготавливать смесь для атмосферостойкого слоя 2, 2', в случае которой с помощью выбора и составляющей части применяемых исходных полимеров можно, по желанию, модифицировать и оптимизировать физические и/или химические свойства окончательно изготовленных покрытий 2, 2'. Независимо от этого, изготовление является технологически экономичным, так как толщину атмосферостойкого слоя 2, 2' можно снизить и таким образом снизить долю относительно дорогостоящих фторопластов. Способ можно осуществлять на месте, что значительно облегчает проведение способа. Благодаря выбору используемых полимеров и растворителей можно установить области температур, которые лежат предпочтительно между 80 и 180 С, так чтобы проведение способа осуществлялось также энергетически экономично. Далее, в соответствии с целями применения можно регулировать толщину атмосферостойкого слоя 2, 2'. Благодаря установке этой толщины слоя можно реализовать ряд возможностей применения фотоэлектрического модуля при применении изготовленных согласно изобретению герметизирующих материалов, который охватывает от малых энергетических установок для столбов для подачи аварийных сигналов или жилых вагончиков до имеющих большие поверхности устройств крыш и фасадов, а также больших установок и электростанций, работающих на солнечной энергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изготовления герметизирующего материала (1, 1') для фотоэлектрического модуля (18),причем герметизирующий материал (1, 1') состоит, по существу, из одного атмосферостойкого слоя (2,2') и подложки (4, 4'), к которой примыкает слой (5, 5') адгезионного материала в качестве промотора адгезии для заделывающего слоя (6, 6') для системы (7) солнечных элементов, отличающийся тем, что на поверхность (4, 4') подложки наносят по меньшей мере один атмосферостойкий слой (2, 2') из раствора и/или дисперсии пластмассы, выбранной из группы, содержащей избирательно растворимые фторопласты или фторсодержащие сополимеры, акрилаты, полиуретаны, силиконы, а также их смеси.-3 012305 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор или дисперсия содержит красители. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температуру поддерживают в диапазоне 80-180 С. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что пластмассу наносят слоем с толщиной 5-50 мкм. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что атмосферостойкий слой (2, 2') является проницаемым для световых лучей в видимой области световых волн и в близкой области длин ультразвуковых волн. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что материал (4, 4') подложки выбирают из группы, содержащей полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтиленнафтенат (ПЭН), сополимер этилентетрафторэтилена (ЭТФЭ), а также продукты их совместной экструзии. 7. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что подложка является алюминиевой фольгой. 8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что поверхность (4, 4') подложки перед нанесением покрытия подвергают физической и/или химической обработке. 9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что на поверхность (4, 4') подложки наносят осажденный из паровой фазы неорганический оксидный слой. 10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что на поверхность (4, 4') подложки наносят клей. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве клея используют клей на основе полиуретана или сложного эфира. 12. Способ по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что на свободную от покрытия сторону материала (4, 4') подложки наносят слой (5, 5') адгезионного материала. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что наносят заделывающий слой (6, 6'), примыкающий к слою (5, 5') адгезионного материала. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что материал заделывающего слоя (6, 6') выбирают из группы, содержащей сополимер этилена с винилацетатом (ЭВА), поливинилбутираль (ПВБ), иономеры, полиметилметакрилат (ПММА), сложный полиэфир или полимеры Hot Melt (высокоплавкие полимеры).