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WO2013156319A1 - Rückfolie und verbundfolie für ein photovoltaikmodul - Google Patents

Rückfolie und verbundfolie für ein photovoltaikmodul Download PDF

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WO2013156319A1
WO2013156319A1 PCT/EP2013/057142 EP2013057142W WO2013156319A1 WO 2013156319 A1 WO2013156319 A1 WO 2013156319A1 EP 2013057142 W EP2013057142 W EP 2013057142W WO 2013156319 A1 WO2013156319 A1 WO 2013156319A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polyamide
layer
asa
photovoltaic module
styrene
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2013/057142
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried HAMBAUMER
Werner Krumlacher
Harald Muckenhuber
Michaela PLANK
Manfred Schlögl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isovoltaic AG
Original Assignee
Isovoltaic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isovoltaic AG filed Critical Isovoltaic AG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a backsheet and a composite sheet for a
  • Photovoltaic module so a solar cell module for photoelectric power generation.
  • the invention further relates to a photovoltaic module, which this backsheet or this
  • the solar cells are to varying degrees sensitive to weathering. To protect the solar cells from these influences, be
  • Be encapsulation materials used which may consist of one or more layer (s) and / or plastic composites.
  • the outermost of these layers, which is applied to the back of the photovoltaic module, exposed to the weather and acts as a protective layer, is referred to as a "backsheet".
  • EP 2 275 471 B1 describes single-layered backings ("monofilms") of polyamide.
  • the polyamide is composed of linear and / or branched aliphatic and / or cycloaliphatic monomers having on average at least 8 and at most 17 C atoms and which are selected from the group consisting of diamines, dicarboxylic acids, lactams and aminocarboxylic acids, and those on lactams and aminocarboxylic acid based polyamides are crosslinked.
  • Polyamide crosslinking reaction can be produced. This is the job of
  • the fiction, contemporary backsheet for a photovoltaic module is characterized in that it contains in addition to the polyamide a terpolymer of acrylic ester, styrene and acrylonitrile. This terpolymer will hereinafter be referred to as "ASA”.
  • the terpolymer ASA is preferably present in the backsheet according to the invention to 20 to 80 parts by weight.
  • PA polyamide
  • the best polyamide 6 is suitable as the polyamide, so that in a preferred embodiment of the inventive rear foil as a polyamide at least partially, but especially exclusively, the polyamide 6 is provided.
  • terpolymer ASA is particularly well one which was prepared from 30 to 99 parts by weight of acrylic ester, 60 to 90 parts by weight of styrene and 1 to 40 parts by weight of acrylonitrile, with the proviso that the sum of Percent by weight for acrylic esters, styrene and acrylonitrile gives the value 100.
  • the fiction, contemporary backsheet may be formed as a monofilm or as a composite film.
  • the preparation can be done via the chill roll process.
  • the film may be monoaxially or biaxially stretched.
  • the present invention also relates to the use of the rear foil according to the invention in the manufacture of a photovoltaic module, and the photovoltaic module thus produced as such.
  • the fiction, contemporary backsheet can also with carrier films such as PET
  • the rear foil according to the invention can be on one or both sides
  • connection between the individual layers can be achieved by means of adhesive systems or
  • Adhesion promoters take place, wherein the adhesion promoters can also be contained proportionally in the individual layers.
  • the backsheet according to the invention, as well as the carrier foils, can be treated with stabilizers, e.g. UV stabilizers based on HALS, compatibilizers, antioxidants, dyes, flame retardants, pigments, glass fibers, or inorganic fillers.
  • carrier films and the rear film according to the invention can also be a
  • Barrier layer can be used to further reduce the water vapor and oxygen permeability.
  • This can be a metal foil, a metal oxide layer or a
  • Special polymer e.g. Be EVOH.
  • the rear foil or the carrier foil according to the invention can have an additional layer of a thermoplastic material which is suitable for binding to the
  • Embedding material of the solar cells in the PV module is used, or which this
  • the fiction, contemporary backsheet or a composite of fiction, in accordance with the rear foil and a carrier film may additionally also be provided with a metal foil.
  • the invention also relates to a composite foil, e.g. in the production of a
  • Photovoltaic module for encapsulation of embedded in a polymer solar cells can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPO polyphenylene oxide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PVF polyvinyl fluoride
  • ETFE ethylene tetrafluoroethylene
  • PP polypropylene
  • PMMA Polymethylmethacrylate
  • PC polycarbonate
  • PI polyimide
  • POM polyoxymethylene
  • PA polyamide
  • ASA acrylic ester-styrene-acrylonitrile
  • the fiction, contemporary composite film is constructed at least 2-layer, wherein
  • the layer 2 comprises one or more polymers selected from the group consisting of PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PPO (polyphenylene oxide), PEN (polyethylene naphthalate), PVF (polyvinyl fluoride), ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) , PP (polypropylene), PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), PI (polyimide), POM (polyoxymethylene), PA (polyamide), ASA (acrylic ester-styrene-acrylonitrile), COC
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPO polyphenylene oxide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PVF polyvinyl fluoride
  • ETFE ethylene tetrafluoroethylene
  • PP polypropylene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the layer 1 represents the above-described rear film according to the invention and adjoins the layer 2 and, if appropriate, adhesively bonded thereto or connected via a bonding agent,
  • Embedding material binds.
  • the layer of PA and ASA thus acts as a primer. Furthermore, it has been found that the adhesion with PA and ASA in the course of hydrolytic aging tests (steam-heat, 85 ° C / 85% RH) decreases only slightly ( ⁇ 10% for EVA with a test duration of 1000 hours).
  • connection between the individual layers can be achieved by means of adhesive systems or
  • Adhesion promoters take place, wherein the adhesion promoters can also be contained proportionally in the individual layers.
  • a preferred embodiment of the composite film according to the invention is characterized in that layer 1 consists of ASA / PA and layer 2 contains ASA / PA.
  • the use of ASA / PA in adjacent layers has the advantage that they can also be directly connected to each other, ie without adhesive and without adhesion promoter.
  • the terpolymer ASA is preferably contained in layer 1 of the composite film according to the invention to 20 to 80 wt .-%.
  • PA polyamide
  • PPA polyphthalamide
  • the best polyamide 6 is suitable as the polyamide, so that in a preferred embodiment of the inventive rear foil as a polyamide at least partially, but especially exclusively, the polyamide 6 is provided.
  • terpolymer ASA is particularly well one which was prepared from 30 to 99 parts by weight of acrylic ester, 60 to 90 parts by weight of styrene and 1 to 40 parts by weight of acrylonitrile, with the proviso that the sum of Percent by weight for acrylic esters, styrene and acrylonitrile gives the value 100.
  • Another preferred embodiment of the composite film according to the invention is that it has a third layer which is bonded to the layer 1, the third layer containing a thermoplastic polymer selected from the group consisting of EVA, TPO, PVB, EBA, silicone elastomer, acrylate is. These thermoplastic elastomers may be grafted with silanes or MAH, among others.
  • This third layer serves as
  • the fiction, contemporary layers of the composite film can be produced by the chill roll process. Furthermore, the film may be monoaxially or biaxially stretched.
  • the present invention also relates to the use of the invention
  • Photovoltaic module as such.
  • the layers adjacent to the adhesion-promoting layer can also be blends
  • composite film according to the invention can be mixed with stabilizers, compatibilizers,
  • a barrier layer can also be used to further reduce the water vapor and oxygen permeability.
  • This can be a metal foil, a metal oxide layer or a
  • Special polymer e.g. Be EVOH.
  • an additional adhesion-promoting layer can be located between the adjacent layers and the composite film according to the invention, which serves for better connection to the adjacent layers.
  • Example 2a Production of a backsheet of PA6
  • the polymer was melted in an extruder at a temperature of 240 ° C and at a pressure of 105 bar and homogenized. The resulting melt was distributed through a slot die and a roller in subtracted from a continuous process. The film was subsequently over a
  • Example 2b Preparation of a backsheet from the PA6 / ASA mixture
  • Example 3 Documentation of the Permeability of Water Vapor and Oxygen of the Back Film of PA alone and the Backing Film of the Invention
  • a rear film produced from PA 12 shows a water vapor permeability of 20 g / m 2 d at a thickness of 45 ⁇ , whereas the fiction, contemporary rear film of PA6 / ASA a
  • the oxygen permeability of a backsheet made of PA12 is 605 cm 3 / m 2 d atm, whereas the rear film according to the invention from PA6 / ASA a
  • Oxygen permeability of 110 cm 3 / m 2 d atm has (measuring conditions 23 ° C / 100%
  • Example 4 Documentation of the weathering resistance of the backsheet of PA6 alone and the backsheet according to the invention
  • the backsheet made of PA6 alone prepared in Example 2a showed disadvantageous properties with respect to the decrease in elongation at break at ambient conditions which lead to hydrolysis.
  • the elongation at break is a measure of the brittleness and thus the
  • the elongation at break was determined by clamping a film strip with a width of 20 mm into a tensile testing machine. The test took place until the film broke. The elongation in% until the break of the film was evaluated.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPO polyphenylene oxide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PVF polyvinyl fluoride
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene
  • PP polypropylene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PI polyimide
  • the two-layer composite was produced from film materials which consist of ASA / PA and one of the abovementioned polymers.
  • the ASA-PA film was bonded to the film consisting of the respective polymer in a roll to roll process by means of PU adhesive systems.
  • the PU adhesive system was applied to the film of one of the polymers mentioned by way of an applicator roll with a resin coverage of between 1 g / m 2 and 15 g / m 2 . Thereafter, the solvent of the PU adhesive system was evaporated at 120 ° C and the ASA-PA film glued to the PU adhesive system coated film between two press rolls. Other layers can be glued analogously to these layers.
  • An inventive two-layer composite material could alternatively be manufactured by coextrusion.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPO polyphenylene oxide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PVF polyvinyl fluoride
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene
  • PP polypropylene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC Polycarbonate
  • PI polyimide
  • POM polyoxymethylene
  • PA polyamide
  • ASA acrylic ester-styrene-acrylonitrile
  • a coextrudate ASA / PA, PA could be prepared by coextrusion analogously to the extrusion in Example 2b.
  • the extrusion plant had to have two separate extruder, one extruder thereby processed the material ASA / PA, the second extruder, the polyamide. Via a feedblock, the polymers were then distributed so that the layer sequence
  • Multilayer composites can be produced analogously by the use of further extruders and / or the use of suitable layer distribution systems (feedblock).
  • the associated test was a T-Peel test which was carried out by means of Zwick tensile tester.
  • the adhesions were always measured between embedding and encapsulating film.
  • a composite of encapsulating material / embedding material / encapsulating material was produced in each case in the laminator.
  • the measurements were carried out after lamination and after 500h aging at 85 ° C and 85% r.h ..
  • the adhesion was tested as follows: The respective sample was in the mentioned
  • a laminated film with ASA / PA as layer 1 shows good adhesion to various embedding materials after lamination. After lamination and before steam-heat testing, polyamide itself can also have comparable adhesions. After aging at 85 ° C and 85% r.h. However, for 500h DH, PA shows a loss of adhesion which is significantly higher than in the composite film of the present invention. At EVA e.g. the liability drop is below 10%.

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Description

Rückfolie und Verbundfolie für ein Photovoltaikmodul
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rückfolie und eine Verbundfolie für ein
Photovoltaikmodul, also ein Solarzellenmodul zur photoelektrischen Stromerzeugung. Die Erfindung betrifft ferner eine Photovoltaikmodul, welches diese Rückfolie oder diese
Verbundfolie aufweist.
Der Aufbau eines Photovoltaikmoduls ist in der WO 2008/138021 beispielhaft beschrieben.
Je nach Type sind die Solarzellen in unterschiedlichem Ausmaß empfindlich gegenüber Witterungseinflüssen. Um die Solarzellen vor diesen Einflüssen zu schützen, werden
Einkap seiung smaterialien verwendet, die aus einer oder mehreren Schicht(en) und/oder Kunststoffverbunden bestehen können. Die äußerste dieser Schichten, die an der Rückseite des Photovoltaikmoduls aufgebracht ist, den Witterungseinflüssen ausgesetzt ist und als Schutzschicht fungiert, wird als "Rückfolie" bezeichnet.
In der WO 2008/138021 wird u.a. vorgeschlagen, die Rückfolie aus Polyamid zu fertigen, wobei die Rückfolie vor allem im Verbund mit anderen Schichten vorgesehen wird.
Demgegenüber werden in der EP 2 275 471 Bl einschichtige Rückfolien ("Monofolien") aus Polyamid beschrieben. Das Polyamid ist aus linearen und/oder verzweigten aliphatischen und oder cycloaliphatischen Monomeren aufgebaut, die im Durchschnitt mindestens 8 und maximal 17 C- Atome aufweisen und die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Diaminen, Dicarbonsäuren, Lactamen und Aminocarbonsäuren, und wobei die auf Lactamen und Aminocarbonsäuren basierenden Polyamide vernetzt sind.
Bei Polyamid-Monorückfolien läßt entweder die Witterungsbeständigkeit zu wünschen übrig, wenn sie z.B. aus Polyamid 6 bestehen, oder es ist die Durchlässigkeit ("Permeation") für Wasserdampf und Sauerstoff zu hoch, wenn sie z.B. aus Polyamid 12 bestehen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß es für die dauerhafte Leistungsfähigkeit eines Photovoltaikmoduls entscheidend darauf ankommt, daß die Permeation der Rückfolie für Wasserdampf und für Sauerstoff möglichst gering sein soll.
Es hat sich ferner gezeigt, daß sich erst bei Vernetzung der Polyamide diese beiden nachteiligen Eigenschaften verbessern. Diese Polyamid- Vernetzung verkompliziert allerdings die Herstellung der Rückfolie.
Es wäre daher wünschenswert, eine Rückfolie für ein Photovoltaikmodul zur Verfügung zu stellen, welche auf Polyamid basiert, eine gute Witterungsbeständigkeit bei gleichzeitig geringer Durchlässigkeit für Wasserdampf und Sauerstoff aufweist, und welche ohne
Polyamid- Vernetzungsreaktion hergestellt werden kann. Dies ist die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung.
Die erfindungs gemäße Rückfolie für ein Photovoltaikmodul ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zum Polyamid ein Terpolymer aus Acrylester, Styrol und Acrylnitril enthält. Dieses Terpolymer wird im folgenden als "ASA" bezeichnet.
Das Terpolymer ASA ist in der erfindungs gemäßen Rückfolie bevorzugt zu 20 bis 80 Gew.- enthalten.
Als Polyamid (PA) eignen sich z.B. Polyamide vom Typ Polyamid 6, Polyamid 66, Polyamid 7, Polyamid 9, Polyamid 10, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 69, Polyamid 610, Polyamid 612, PA-6-3-T, PA 61, Polyphthalamid (PPA) sowie andere mögliche aromatische und teilaromatische Polyamide und Co-Polyamide aus diesen Typen.
Es hat sich allerdings gezeigt, daß sich als Polyamid am besten das Polyamid 6 eignet, sodaß in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs gemäßen Rückfolie als Polyamid zumindest teilweise, aber insbesondere ausschließlich, das Polyamid 6 vorgesehen ist.
Als Terpolymer ASA eignet sich besonders gut eines, welches zu 30 bis 99 Gew.- aus Acrylester, zu 60 bis 90 Gew.- aus Styrol und zu 1 bis 40 Gew.- aus Acrylnitril hergestellt wurde, mit der Maßgabe, daß die Summe der Gewichtsprozente für Acrylester, Styrol und Acrylnitril den Wert 100 ergibt.
Die erfindungs gemäße Rückfolie kann als Monofolie oder als Verbundfolie ausgebildet sein. Die Herstellung kann über das Chillroll- Verfahren erfolgen. Weiters kann die Folie monoaxial oder biaxial verstreckt sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Rückfolie bei der Herstellung eines Photovoltaikmoduls, sowie das so hergestellte Photovoltaikmodul als solches.
Die erfindungs gemäße Rückfolie kann auch mit Trägerfolien wie PET
(Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PE (Polyethylen), PP
(Polypropylen), PPE (Polyphenylenether), PEN (Polyethylennaphthalat) verklebt oder coextrudiert sein. Die erfindungsgemäße Rückfolie kann dabei ein- oder beidseitig
aufgebracht werden. Die Verbindung zwischen den einzelnen Schichten kann mittels Klebesystemen oder
Haftvermittlern erfolgen, wobei die Haftvermittler auch anteilig in den einzelnen Schichten enthalten sein können.
Die Trägerfolien können auch Blends (= Mischungen) oder Copolymere der einzelnen genannten Polymere sein. Weiters können die Polymere der Trägerfolie auch anteilig die Polymere der erfindungs gemäßen Rückfolie enthalten. Die erfindungsgemäße Rückfolie, als auch die Trägerfolien, können mit Stabilisatoren, wie z.B. UV-Stabilisatoren auf HALS- Basis, Verträglichkeitsvermittlern, Antioxidantien, Farbstoffen, Flammschutzmitteln, Pigmenten, Glasfasern, oder anorganischen Füllstoffen ausgerüstet werden.
Zwischen den Trägerfolien und der erfindungsgemäßen Rückfolie kann auch eine
Sperrschicht zur weiteren Reduktion der Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit verwendet werden. Diese kann eine Metallfolie, eine Metalloxidschicht oder ein
Spezialpolymer, wie z.B. EVOH sein.
Weiters kann die erfindungsgemäße Rückfolie oder die Trägerfolie eine zusätzliche Schicht eines thermoplastischen Materials aufweisen, welches zur Anbindung an das
Einbettungsmaterial der Solarzellen im PV-Modul dient, oder welche dieses
Einbettungsmaterial ersetzt.
Die erfindungs gemäße Rückfolie oder ein Verbund aus erfindungs gemäßer Rückfolie und einer Trägerfolie kann zusätzlich ebenfalls mit einer Metallfolie versehen sein.
Die Erfindung betrifft auch eine Verbundfolie, die z.B. bei der Herstellung eines
Photovoltaikmoduls zur Einkapselung der in einem Polymer eingebetteten Solarzellen eingesetzt werden kann.
Als Polymer zur Herstellung der Einkapselungsschicht können folgende verwendet werden: PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PPO (Polyphenylenoxid), PEN (Polyethylennaphthalat), PVF (Polyvinylfluorid), ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen), PP (Polypropylen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PI (Polyimid), POM (Polyoxymethylen), PA (Polyamid), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), COC
(cycloolefinisches Co-Polymer) und PEI (Polyetherimid).
Es ist bekannt, daß diese Polymere teilweise zum Material der Einbettung s Schicht, z.B. EVA, eine unzureichende Haftung aufweisen. Diesem Nachteil wird begegnet, indem eine
Zwischenschicht aus Polyamid (PA) zur Haftvermittlung vorgesehen wird. Es hat sich aber im Verlauf von hydrolytischen Alterungsprüfungen (Damp-Heat, 85°C / 85% r.h.) gezeigt, daß auch diese Maßnahme noch unzureichend ist, und die Erfindung stellt sich daher die weitere Aufgabe, eine Verbundfolie zu schaffen, welche diese Nachteile nicht aufweist, sodaß die Schicht aus einem Polymeren aus der Gruppe PET (Polyethylenterephthalat), PBT
(Polybutylenterephthalat), PPO (Polyphenylenoxid), PEN (Polyethylennaphthalat), PVF (Polyvinylfluorid), ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen), PP (Polypropylen), PMMA
(Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PI (Polyimid), POM (Polyoxymethylen), PA (Polyamid), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), COC (cycloolefinisches Co-Polymer) und PEI (Polyetherimid) in höherem Ausmaß am Einbettungsmaterial, insbesondere EVA, haftet, und daß die Haftung bei hydrolytischen Alterungsprüfungen keine signifikante Abnahme (>10% für EVA) zeigt.
Die erfindungs gemäße Verbundfolie ist mindestens 2-schichtig aufgebaut, wobei
(a) die Schicht 2 ein oder mehrere Polymere enthält, das (die) aus der Gruppe PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PPO (Polyphenylenoxid), PEN (Polyethylennaphthalat), PVF (Polyvinylfluorid), ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen), PP (Polypropylen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PI (Polyimid), POM (Polyoxymethylen), PA (Polyamid), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), COC
(cycloolefinisches Co-Polymer) und PEI (Polyetherimid) gewählt ist (sind),
und
(b) die Schicht 1 die oben beschriebene erfindungs gemäße Rückfolie darstellt und an die Schicht 2 angrenzt und gegebenenfalls mit dieser verklebt oder über einen Haftvermittler verbunden ist,
Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Verbundfolie viel besser an das
Einbettungsmaterial bindet. Die Schicht aus PA und ASA fungiert somit als Haftvermittler. Weiters hat sich gezeigt, daß die Haftung bei Verwendung von PA und ASA im Verlauf von hydrolytischen Alterungsprüfungen (Damp-Heat, 85°C / 85% r.h.) nur in geringem Maß (< 10% für EVA bei einer Prüfdauer von 1000h) abnimmt.
Die Verbindung zwischen den einzelnen Schichten kann mittels Klebesystemen oder
Haftvermittlern erfolgen, wobei die Haftvermittler auch anteilig in den einzelnen Schichten enthalten sein können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundfolie ist dadurch gekennzeichnet, daß Schicht 1 aus ASA / PA besteht und die Schicht 2 ASA / PA enthält. Die Verwendung von ASA/PA in benachbarten Schichten hat den Vorteil, daß sie auch direkt miteinander, d.h. ohne Kleber und ohne Haftvermittler, verbunden werden können. Das Terpolymer ASA ist in Schicht 1 der erfindungsgemäßen Verbundfolie bevorzugt zu 20 bis 80 Gew.-% enthalten.
Als Polyamid (PA) eignen sich z.B. Polyamide vom Typ Polyamid 46, Polyamid 6, Polyamid 66, Polyamid 7, Polyamid 9, Polyamid 99, Polyamid 910, Polyamid 912, Polyamid 1010, Polyamid 1012, Polyamid 1210, Polyamid 1014, Polyamid 1212, Polyamid 10, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 69, Polyamid 610, Polyamid 612, PA-6-3-T, PA 61, Polyphthalamid (PPA) sowie andere mögliche aromatische und teilaromatische Polyamide und Co-Polyamide aus diesen Typen, welche unvernetzt, teilweise vernetzt oder vollständig vernetzt sein können.
Es hat sich allerdings gezeigt, daß sich als Polyamid am besten das Polyamid 6 eignet, sodaß in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs gemäßen Rückfolie als Polyamid zumindest teilweise, aber insbesondere ausschließlich, das Polyamid 6 vorgesehen ist.
Als Terpolymer ASA eignet sich besonders gut eines, welches zu 30 bis 99 Gew.- aus Acrylester, zu 60 bis 90 Gew.- aus Styrol und zu 1 bis 40 Gew.- aus Acrylnitril hergestellt wurde, mit der Maßgabe, daß die Summe der Gewichtsprozente für Acrylester, Styrol und Acrylnitril den Wert 100 ergibt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundfolie besteht darin, daß sie eine dritte Schicht aufweist, welche mit der Schicht 1 verbunden ist, wobei die dritte Schicht ein thermoplastisches Polymer enthält, welches aus der Gruppe EVA, TPO, PVB, EBA, Silikonelastomer, Acrylat gewählt ist. Diese thermoplastischen Elastomere können u.a mit Silanen oder MAH gegrafted sein. Diese dritte Schicht dient als
Einbettungs schicht für die Solarzellen.
Die erfindungs gemäßen Schichten der Verbundfolie können über das Chillroll- Verfahren hergestellt werden. Weiters kann die Folie monoaxial oder biaxial verstreckt sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Verbundfolie bei der Herstellung eines Photovoltaikmoduls, sowie das so hergestellte
Photovoltaikmodul als solches.
Die an die Haftvermittlungsschicht angrenzenden Schichten können auch Blends
(= Mischungen) oder Copolymere der einzelnen genannten Polymere sein. Weiters können die Polymere dieser angrenzenden Schichten auch anteilig die Polymere der
erfindungsgemäßen Verbundfolie enthalten. Die erfindungsgemäße Verbundfolie, als auch die angrenzenden Schichten, können mit Stabilisatoren, Verträglichkeitsvermittlern,
Antioxidantien, Farbstoffen, Flammschutzmitteln, Pigmenten, Glasfasern, Glashohlkugeln, Glasgewebe, Naturfasern, Kohlenstoff, Glimmer, Kreide, Talk, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Materialien zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit, Carbon Nanotubes, Schichtsilikaten, Haftvermittlern oder anderen anorganischen Füllstoffen ausgerüstet werden.
Zwischen den angrenzenden Schichten und der erfindungsgemäßen Verbundfolie kann auch eine Sperrschicht zur weiteren Reduktion der Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit verwendet werden. Diese kann eine Metallfolie, eine Metalloxidschicht oder ein
Spezialpolymer, wie z.B. EVOH sein.
Weiters kann sich zwischen den angrenzenden Schichten und der erfindungsgemäßen Verbundfolie eine zusätzliche Haftvermittlungs Schicht befinden, welche zur besseren Anbindung an die angrenzenden Schichten dient.
Weitere Anwendungsbereiche für die erfindungsgemäße Verbundfolie sind z.B. die
Medizintechnik, die Raumfahrt, die Verpackungstechnologie, die Agrartechnologie,
Transportsysteme, Sportartikel, Batterien, Speichermedien, OLED, Displays,
optoelektronische Anwendungen, Printed circuit boards, die Bauindustrie, Folien für
Anwendungen im Dachbereich und die Kosmetikindustrie.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsformen noch näher beschrieben.
Beispiel 1: Herstellung der Mischung aus PA und ASA
Mittels eines Einschneckenextruders wurden PA6 und ASA (Hersteller: BASF) im
Gewichtsverhältnis 1: 1 bei einer Temperatur von 240°C gemischt. PA und ASA wurden dabei ineinander dispergiert.
Beim Mischen von PA6 mit ASA besteht grundsätzlich eine Unverträglichkeit zwischen den Polymeren. Zu ihrer Kombination wurde daher ein SEBS-Verträglichkeitsvermittler
(Hersteller: BASF) eingesetzt, und zwar im Ausmaß von ca. 4% der Gesamtmasse an PA6 und ASA.
Beispiel 2a: Herstellung einer Rückfolie aus PA6
Für die Herstellung der Folie aus PA6 wurde das Polymer in einem Extruder bei einer Temperatur von 240°C und bei einem Druck von 105 bar aufgeschmolzen und homogenisiert. Die entstandene Schmelze wurde durch eine Breitschlitzdüse verteilt und über eine Walze in einem kontinuierlichen Prozess abgezogen. Die Folie wurde nachfolgend über eine
Chillrollanlage abgekühlt.
Beispiel 2b: Herstellung einer Rückfolie aus der Mischung PA6/ASA
Für die Herstellung der Folie aus PA6/ASA wurde die in Beispiel 1 hergestellte
Polymermischung in einem Extruder bei einer Temperatur von 240°C und bei einem Druck von 120 bar aufgeschmolzen und homogenisiert. Die entstandene Schmelze wurde durch eine Breitschlitzdüse verteilt und über eine Walze in einem kontinuierlichen Prozess abgezogen. Die Folie wurde nachfolgend über eine Chillrollanlage abgekühlt.
Beispiel 3: Dokumentation der Durchlässigkeit von Wasserdampf und Sauerstoff der Rückfolie aus PA allein und der erfindungsgemäßen Rückfolie
Eine aus PA 12 hergestellte Rückfolie zeigt eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 20g/m2 d bei einer Dicke von 45μιη, wohingegen die erfindungs gemäße Rückfolie aus PA6 /ASA eine
Wasserdampfdurchlässigkeit von 18g/m2d (Meßbedingungen 23°C / 85% r.h.) zeigt.
Die Sauerstoffdurchlässigkeit einer aus PA12 hergestellten Rückfolie liegt bei 605 cm3/m2 d atm, wohingegen die erfindungs gemäße Rückfolie aus PA6/ASA eine
Sauerstoffdurchlässigkeit von 110 cm3 / m2 d atm aufweist (Meßbedingungen 23°C / 100%
Sauerstoff).
Beispiel 4: Dokumentation der Witterungsbeständigkeit der Rückfolie aus PA6 allein und der erfindungsgemäßen Rückfolie
Die im Beispiel 2a hergestellte Rückfolie aus PA6 allein zeigte nachteilige Eigenschaften bezüglich des Abfalls der Reißdehnung bei Umgebungsbedingungen, die zur Hydrolyse führen. Die Reißdehnung ist dabei ein Maß für die Sprödigkeit und somit die
Witterungsbeständigkeit des Materials.
Die Bestimmung der Reißdehnung erfolgte durch Einspannen eines Folienstreifens mit einer Breite von 20 mm in eine Zugprüfmaschine. Die Prüfung erfolgte bis zum Riß der Folie. Die Dehnung in % bis zum Riß der Folie wurde ausgewertet.
Nach einer Lagerung bei 85°C und 85% relativer Luftfeuchte für einen Zeitraum von 2000 h (typische Bedingungen zur Prüfung der Reißdehnung) nahm die Reißdehnung der PA6- Rückfolie um 89% ab. Die erfindungs gemäße Rückfolie zeigte bei gleicher Lagerung eine Abnahme der Reißdehnung um lediglich 20%.
Beispiel 5: Herstellung einer erfindungsgemäßen, zweischichtigen Verbundfolie
Für die erste Schicht wurde eine Folie aus einem Polymer, ausgewählt aus der Gruppe PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PPO (Polyphenylenoxid), PEN (Polyethylennaphthalat), PVF (Polyvinylfluorid), ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen), PP (Polypropylen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PI (Polyimid), POM (Polyoxymethylen), PA (Polyamid), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), COC
(cycloolefinisches Co-Polymer) und PEI (Polyetherimid) verwendet. Die Herstellung des Zwei-Lagenverbundes erfolgte dabei aus Folienmaterialien, welche aus ASA/PA und einem der zuvor genannten Polymere bestehen. Dabei wurde in einem Rolle zu Rolle Prozess mittels PU-Klebesystemen die ASA-PA-Folie mit der aus dem jeweiligen Polymer bestehenden Folie verklebt. Das PU-Klebesystem wurde über eine Auftragswalze mit einem Harzauftrag zwischen lg/m2 und 15g/m2 auf die Folie aus einem der genannten Polymere aufgetragen. Danach wurde das Lösungsmittel des PU-Klebesystems bei 120°C verdampft und die ASA- PA-Folie zur mit PU-Klebesystem beschichteten Folie zwischen zwei Presswalzen verklebt. Weitere Schichten können analog zu diesen Schichten verklebt werden.
Ein erfindungsgemäßes zweilagiges Verbundmaterial konnte dabei alternativ auch durch Coextrusion gefertigt werden. Beispielhaft soll hier aus den genannten Polymeren PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PPO (Polyphenylenoxid), PEN (Polyethylennaphthalat), PVF (Polyvinylfluorid), ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen), PP (Polypropylen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PI (Polyimid), POM (Polyoxymethylen), PA (Polyamid), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), COC
(cycloolefinisches Co-Polymer) und PEI (Polyetherimid) das Polyamid beschrieben werden.
Ein Coextrudat ASA /PA, PA konnte durch Coextrusion, analog zur Extrusion in Beispiel 2b, gefertigt werden. Dazu mußte die Extrusionsanlage zwei separate Extruder aufweisen, wobei ein Extruder dabei das Material ASA/PA verarbeitete, der zweite Extruder das Polyamid. Über einen Feedblock wurden dann die Polymere so verteilt, dass die Schichtabfolge
ASA/PA, PA im Coextrudat entstand. Mehrlagige Verbünde können analog durch den Einsatz weiterer Extruder und / oder den Einsatz geeigneter Schichtverteilungs Systeme (Feedblock) gefertigt werden.
Beispiel 6 Haftprüfung zwischen Einbettungs- und Einkapselungsfolie Die Haftungen wurden nach Lamination der Materialien, welche nach Vorgaben der
Hersteller der Einbettungsfolie in einem Vakuumlaminator erfolgte, geprüft. Der zugehörige Test war ein T-Peel Test welcher mittels Zugprüfgerät der Fa. Zwick durchgeführt wurde. Die Haftungen wurden immer zwischen Einbettungs- und Einkapselungsfolie gemessen. Um die Messung durchführen zu können wurde jeweils ein Verbund Einkapselungsmaterial / Einbettungsmaterial / Einkapselungsmaterial im Laminator gefertigt. Die Messungen erfolgten nach Lamination und nach 500h Alterung bei 85°C und 85% r.h.. Die Haftung wurde dabei folgendermaßen geprüft: Die jeweilige Probe wurde in das genannte
Zugprüfgerät eingespannt und die notwendige Schälkraft beim Trennen der Einbettungs- von der Einkapselungsfolie im Kraft- Weg-Diagramm aufgezeichnet.
Die geprüften Kombination sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt und die Ergebnisse Tabelle zusammengefaßt: nach Lamination
Encapsulant /
Polymere
PET PBT PEN PP
EVA First F806 0-20 N/cm 20-80 N/cm 3-40 N/cm 4-6 N/cm
PVB Trosifol R40 1-2 N/cm < 1 N/cm 1-4 N/cm < 1 N/cm
Tectosil 177 1-2 N/cm 0-10 N/cm 0-4 N/cm < 1 N/cm
Acrylat Tesa 69301 0-2 N/cm 1-2 N/cm 1-3 N/cm 0-3 N/cm
COC PMMA PC PPO
EVA First F806 60-80 N/cm 5-15 N/cm 40-65 N/cm > 30 N/cm
PVB Trosifol R40 < 1 N/cm 0-1 N/cm 10-13 N/cm 0-2 N/cm
Tectosil 177 0-10 N/cm 5-20 N/cm 2-6 N/cm -
Acrylat Tesa 69301 1-3 N/cm 1-3 N/cm < 1 N/cm 1-3 N/cm
PA PI PVF ASA
EVA First F806 60-80 N/cm 10-25 N/cm 10-40 N/cm < 1 N/cm
PVB Trosifol R40 4-8 N/cm 2-3 N/cm 2-4 N/cm 0-1 N/cm
Tectosil 177 5-10 N/cm 2-5 N/cm - 2-6 N/cm
Acrylat Tesa 69301 1-3 N/cm 1-3 N/cm 1-3 N/cm 1-2 N/cm
PEI ETFE POM ASA / PA
EVA First F806 8-12 N/cm < 1 N/cm 2-6 N/cm 70 - 90 N/cm
PVB Trosifol R40 1-6 N/cm < 1 N/cm 0-2 N/cm 5-10 N/cm
Tectosil 177 < 1 N/cm < 1 N/cm 0-1 N/cm 15-45 N/cm
Acrylat Tesa 69301 0-4 N/cm 1-3 N/cm 1-2 N/cm 2-4 N/cm nach Lamination + 500 h / 85°C / 85% r.h.
Encapsulant /
Polymere
PET PBT PEN PP
EVA First F806 0-7 N/cm 20-70 N/cm 3-30 N/cm 3-5 N/cm PVB Trosifol R40 1-2 N/cm < 1 N/cm 0-4 N/cm < 1 N/cm
Tectosil 177 1-2 N/cm 0-8 N/cm 0-4 N/cm < 1 N/cm
Acrylat Tesa 69301 0-2 N/cm 0-1 N/cm 1-3 N/cm 0-3 N/cm
COC PMMA PC PPO
EVA First F806 30-70 N/cm 3-8 N/cm 4-30 N/cm -
PVB Trosifol R40 < 1 N/cm 0-1 N/cm 0-2 N/cm 0-1 N/cm
Tectosil 177 0-8 N/cm - 2-5 N/cm -
Acrylat Tesa 69301 0-2 N/cm 0-2 N/cm - 2-4 N/cm
PA PI PVF ASA
EVA First F806 20-65 N/cm 5-7 N/cm 10-35 N/cm 0-1 N/cm
PVB Trosifol R40 0-7 N/cm 0-3 N/cm 2-4 N/cm 0-1 N/cm
Tectosil 177 2-5 N/cm - - 2-6 N/cm
Acrylat Tesa 69301 1-3 N/cm 0-3 N/cm 1-3 N/cm 1-2 N/cm
PEI ETFE POM ASA / PA
EVA First F806 2-7 N/cm < 1 N/cm 0-2 N/cm 65-85 N/cm
PVB Trosifol R40 1-5 N/cm < 1 N/cm 0-2 N/cm 2-6 N/cm
Tectosil 177 < 1 N/cm < 1 N/cm 0-1 N/cm 4-8 N/cm
Acrylat Tesa 69301 0-4 N/cm 0-3 N/cm 1-2 N/cm 1-3 N/cm
-...Prüfung nicht möglich
Aus der obigen Tabelle kann folgendes entnommen werden:
Eine Verbundfolie mit ASA/PA als Schicht 1 zeigt nach Lamination eine gute Haftung zu verschiedenen Einbettungsmaterialien. Nach Lamination und vor Damp-Heat Prüfung kann auch Polyamid selbst vergleichbare Haftungen aufweisen. Nach Alterung bei 85°C und 85% r.h. für 500h DH zeigt jedoch PA einen Haftungsabfall welcher signifikant höher ist als bei der erfindungsgemäßen Verbundfolie. Bei EVA z.B. liegt der Haftungsabfall unter 10%.

Claims

Patentansprüche:
1. Rückfolie für ein Photovoltaikmodul, welche ein Polyamid enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückfolie auch ein Terpolymer aus Acrylester, Styrol und Acrylnitril (ASA) enthält.
2. Rückfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Terpolymer zu 20 bis 80 Gew.- enthalten ist.
3. Rückfolie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyamid zumindest teilweise das Polyamid 6 vorgesehen ist.
4. Rückfolie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyamid ausschließlich Polyamid 6 vorgesehen ist.
5. Rückfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Terpolymer zu 30 bis 99 Gew.- aus Acrylester, zu 60 bis 90 Gew.- aus Styrol und zu 15 bis 85 Gew.- aus Acrylnitril hergestellt wurde, mit der Maßgabe, daß die Summe der Gew.- %e für Acrylester, Styrol und Acrylnitril den Wert 100 ergibt.
6. Rückfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Monofolie ausgebildet ist.
7. Rückfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Verbundfolie ausgebildet ist.
8. Verwendung einer Rückfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei der Herstellung eines Photovoltaikmoduls.
9. Photovoltaikmodul, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Rückfolie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
10. Verbundfolie für ein Photovoltaikmodul, welche mindestens 2-schichtig aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Schicht 2 ein oder mehrere Polymere enthält, das (die) aus der Gruppe PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PPO (Polyphenylenoxid), PEN (Polyethylennaphthalat), PVF (Polyvinylfluorid), ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen), PP (Polypropylen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PI (Polyimid), POM (Polyoxymethylen), PA (Polyamid), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), COC
(cycloolefinisches Co-Polymer) und PEI (Polyetherimid) gewählt ist (sind),
und
(b) die Schicht 1 eine Rückfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 7 darstellt und an Schicht 2 angrenzt und gegebenenfalls mit dieser verklebt oder über einen Haftvermittler verbunden ist.
11. Verbundfolie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Schicht 1 aus Polyamid und einem Terpolymer aus Acrylester, Styrol und Acrylnitril (ASA) besteht und die Schicht 2 Polyamid und ein Terpolymer aus Acrylester, Styrol und Acrylnitril (ASA) enthält, welche miteinander direkt, d.h. ohne Kleber und ohne Haftvermittler, verbunden sind.
12. Verbundfolie nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine dritte Schicht aufweist, welche mit der zweiten Schicht verbunden ist, wobei die dritte Schicht ein thermoplastisches Polymer enthält, welches aus der Gruppe EVA, TPO, PVB, EBA, Silikonelastomer, Acrylatgewählt ist.
13. Verwendung einer Verbundfolie nach einem der Ansprüche 10 bis 12 bei der
Herstellung eines Photovoltaikmoduls.
14. Photovoltaikmodul, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Verbundfolie nach einem der Ansprüche 10 bis 12 aufweist.
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