Un módulo de dispositivo electrónico que comprende:

A. Al menos un dispositivo electrónico,

y

B. Un material polímero en contacto íntimo con al menos una superficie del dispositivo electrónico, en donde el material polímero comprende un copolímero multibloque de etileno caracterizado por (a) una distribución de pesos moleculares superior a 1,3, (b) una densidad inferior a 0,90 g/cm3, (c) un módulo secante de 2% inferior a 150 MPa medido según la norma ASTM D-882-02, (d) un punto de fusión inferior a 125ºC, (e) un contenido de a-olefina de al menos 10% en peso e inferior a 80% en peso con respecto al peso del copolímero, y (f) una temperatura de transición vítrea Tg inferior a -35ºC

Módulo de dispositivo electrónico que comprende un copolímero multibloques de etileno.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a módulos de dispositivos electrónicos que comprenden un dispositivo electrónico, por ejemplo una célula solar o fotovoltaica (siglas inglesas PV), y un material polímero protector que es un copolímero multibloque de etileno. Aún en otro aspecto, la invención se refiere a un método para fabricar un módulo de dispositivo electrónico.

Antecedentes de la invención

Comúnmente se emplean materiales polímeros en la fabricación de módulos que comprenden uno o más dispositivos electrónicos que incluyen, aunque sin quedar limitados a éstos, células solares (también conocidas como células fotovoltaicas), paneles de cristal líquido, dispositivos electroluminiscentes y unidades de pantalla de plasma. Los módulos comprenden a menudo un dispositivo electrónico en combinación con uno o más sustratos, por ejemplo una o más láminas cobertoras de vidrio, a menudo situadas entre dos sustratos en donde uno de los sustratos, o ambos, comprenden vidrio, metal, plástico, caucho u otro material. Los materiales polímeros se emplean típicamente como encapsulantes o hermetizantes del módulo, o bien, dependiendo del diseño del módulo, como un componente de la capa superficial del módulo, por ejemplo una capa superficial trasera en un módulo de célula solar. Los materiales polímeros para estos fines incluyen resinas de silicona, resinas epoxídicas, resinas de poli(vinilbutiral), acetato de celulosa, copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA) e ionómeros.

La publicación de solicitud de patente de EE.UU. 2001/0045229 A1 identifica diversas propiedades deseables en cualquier material polímero que esté destinado al uso en la construcción de un módulo de dispositivo electrónico. Estas propiedades incluyen (i) la protección del dispositivo frente a la exposición al entorno exterior, por ejemplo la humedad y el aire, en particular durante largos períodos de tiempo (ii) la protección frente a choques mecánicos, (iii) fuerte adhesión al dispositivo electrónico y sustratos, (iv) fácil elaboración, incluido el cierre hermético o sellado, (v) buena transparencia, en particular en aplicaciones en las cuales es importante la luz u otra radiación electromagnética, por ejemplo módulos de células solares, (vi) tiempos de curado cortos, con protección del dispositivo electrónico frente al esfuerzo mecánico resultante de la contracción del polímero durante el curado, (vii) elevada resistencia eléctrica con escasa o nula conductancia eléctrica, y (viii) bajo coste. Ningún material polímero proporciona un comportamiento óptimo en todas estas propiedades en una aplicación particular dada, y generalmente se aceptan soluciones de compromiso a fin de maximizar el comportamiento en las propiedades más importantes para una aplicación en particular, por ejemplo la transparencia y la protección frente al entorno, a expensas de propiedades que tienen una importancia secundaria para la aplicación, por ejemplo el tiempo de curado y el coste. También se emplean combinaciones de materiales polímeros, sea en forma de mezcla o bien como componentes separados del módulo.

Para preparar película encapsulante para uso en módulos fotovoltaicos (PV) se utilizan comúnmente copolímeros de EVA con un elevado contenido (de 28 a 35% en peso) de unidades derivadas del monómero de acetato de vinilo. Véanse, por ejemplo, los documentos WO 95/22844, 99/04971, 99/05206 y 2004/055908. Típicamente, las resinas EVA se estabilizan con aditivos para la luz ultravioleta (UV), y se reticulan típicamente durante el proceso de estratificación de la célula solar, mediante el empleo de peróxidos con el fin de mejorar la resistencia al calor y a la fluencia hasta un temperatura entre 80 y 90ºC. Sin embargo, las resinas EVA no son el material ideal para película encapsulante para células PV, por diversas razones. Por ejemplo, la película EVA se oscurece progresivamente con la exposición a la luz solar intensa porque la resina EVA se degrada químicamente bajo la influencia de la luz UV. Esta decoloración puede originar una pérdida superior al 30% en el rendimiento energético del módulo solar después de un tiempo tan corto como cuatro años de exposición al entorno. Las resinas EVA también absorben humedad y están sujetas a descomposición.

Además, y tal como se ha indicado antes, las resinas EVA se estabilizan típicamente con aditivos para UV, y se reticulan durante el proceso de estratificación y/o encapsulación de la célula solar, mediante el empleo de peróxidos con el fin de mejorar la resistencia al calor y a la fluencia hasta temperaturas elevadas, por ejemplo de 80 a 90ºC. Sin embargo, debido a la presencia de enlaces C=O en la estructura molecular del EVA, que absorben radiación UV, y a la presencia de agente reticulante de peróxido residual en el sistema después del curado, se emplea un paquete de aditivos para estabilizar el EVA frente a la degradación inducida por UV. Se cree que el peróxido residual es el reactivo oxidante primario responsable de la generación de cromóforos (véase, por ejemplo, el documento US-B-6,093,757). Los aditivos tales como antioxidantes, estabilizantes frente a UV, absorbentes UV y otros pueden estabilizar el EVA, pero al mismo tiempo el paquete de aditivos puede bloquear longitudes de onda UV por debajo de 360 nanómetros (nm).

La eficacia del módulo fotovoltaico depende de la eficacia de la célula fotovoltaica y de la longitud de onda de la luz solar qua atraviesa el encapsulante. Una de las limitaciones más fundamentales para la eficacia de una célula solar es la banda prohibida de su material semiconductor, es decir, la energía requerida para llevar un electrón desde la banda de valencia ligada hasta la banda de conducción móvil. Los fotones con energía inferior a la banda prohibida pasan a través del módulo sin ser absorbidos. Los fotones con energía superior a la banda prohibida son absorbidos, pero su exceso de energía es desperdiciado (se disipa como calor). Para aumentar la eficacia de una célula fotovoltaica, se utilizan células "en tándem" o multiunión con el fin de ensanchar el intervalo de longitudes de onda para la conversión de energía. Además, en muchas de las tecnologías de película delgada tales como silicio amorfo, telururo de cadmio, o seleniuro de cobre-indio-galio, la banda prohibida de los materiales semiconductores es diferente a la del silicio monocristalino. Estas células fotovoltaicas convierten luz en electricidad para longitudes de onda inferiores a 360 nm. Para estas células fotovoltaicas se necesita un encapsulante que pueda absorber longitudes de onda inferiores a 360 nm, a fin de mantener la eficacia del módulo PV.

Los documentos US-B-6,320,116 y 6,586,271 enseñan otra propiedad importante de estos materiales polímeros, en particular aquellos materiales utilizados en la construcción de módulos de células solares. Esta propiedad es la resistencia a la fluencia térmica, es decir, la resistencia a la deformación permanente de un polímero con el paso del tiempo, como consecuencia de la temperatura. En general, la resistencia a la fluencia térmica es directamente proporcional a la temperatura de fusión de un polímero. Los módulos de células solares diseñados para el uso en aplicaciones arquitectónicas a menudo necesitan mostrar excelente resistencia a la fluencia térmica a temperaturas de 90ºC o superiores. Para materiales con bajas temperaturas de fusión, por ejemplo el EVA, a menudo es necesaria la reticulación del material polímero para proporcionarle una resistencia a la fluencia térmica superior.

La reticulación, en particular la reticulación química, aunque soluciona un problema, por ejemplo la fluencia térmica, puede crear otros problemas. Por ejemplo, el EVA, un material polímero común utilizado en la construcción de módulos de células solares, y que tiene un punto de fusión bastante bajo, es reticulado frecuentemente mediante el empleo de un iniciador de peróxido orgánico. Aunque esto corrige el problema de la fluencia térmica, crea un problema de corrosión, es decir, raramente o nunca se consigue la reticulación total, y ello deja peróxido residual en el EVA. Este peróxido remanente puede favorecer la oxidación y degradación del polímero de EVA y/o del dispositivo electrónico, por ejemplo a través de la liberación de ácido acético a lo largo de la vida del módulo de dispositivo electrónico. Además, la adición de peróxido orgánico al EVA requiere un cuidadoso control de la temperatura, para evitar una reticulación prematura.

Otro problema...

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