Composición a base de polímero injertado con poliamida y su utilización en módulos fotovoltaicos.

Uso como aglutinante y/o como encapsulante o en los módulos solares de al menos una composicióntermoplástica que comprende un polímero injertado con poliamida,

comprendiendo este polímero injertado conpoliamida una estructura de poliolefina que contiene un resto de al menos un monómero insaturado (X) y al menosun injerto de poliamida donde:

* el injerto de poliamida está unido a la estructura de poliolefina mediante el resto del monómero insaturado (X) quecomprende una función capaz de reaccionar mediante una reacción de condensación con una poliamida que tiene almenos un extremo amina y/o al menos un extremo ácido carboxílico,

* el resto del monómero insaturado (X) está fijo en la estructura por medio de injerto o copolimerización,comprendiendo dicho polímero injertado con poliamida:

* de 50 a 95 % en peso de estructura de poliolefina que comprende el monómero insaturado (X),

* de 5 a 50 % en peso de injertos de poliamida,

y el punto de fluidez de este polímero injertado con poliamida es superior o igual a 75°C, definiéndose este punto defluidez como la temperatura más alta entre las temperaturas de fusión Tf y las temperaturas de transición vítrea Tgdel injerto de poliamida y de la estructura de poliolefina, conteniendo dicha composición menos del 20% en peso deresina adherente con respecto al peso total de la composición.

Composición a base de polímero injertado con poliamida y su utilización en módulos fotovoltaicos Campo de la invención La invención tiene por objeto una película de protección inferior de un módulo fotovoltaico, conteniendo el módulo fotovoltaico esta película de protección, así como el procedimiento de fabricación de este módulo fotovoltaico.

El calentamiento climático, vinculado a los gases de efecto invernadero liberados por las energías fósiles, ha llevado al desarrollo de soluciones energéticas alternativas que no emiten dichos gases en su funcionamiento, como por ejemplo los módulos solares. Un módulo solar comprende una «pila fotovoltaica», siendo capaz dicha pila de transformar la energía luminosa en electricidad. En la Figura 1 se ha representado una pila fotovoltaica clásica; esta pila fotovoltaica (10) comprende células (12) , conteniendo cada célula un captador fotovoltaico (14) , generalmente a base de silicio tratado con el fin de obtener propiedades fotovoltaicas, en contacto con colectores de electrones (16) situados por encima (colectores superiores) y por debajo (colectores inferiores) del captador fotovoltaico. Los colectores (16) superiores de la célula están conectados a los colectores (16) inferiores de otra célula (12) mediante varillas conductoras (18) , constituidas generalmente por una aleación de metales. Todas estas células (12) están conectadas entre sí, en serie y/o en paralelo, para conformar la pila fotovoltaica (10) . Cuando la pila fotovoltaica (10) se coloca bajo una fuente luminosa, suministra una corriente eléctrica continua que se puede recuperar en los bornes (19) de la pila (10) .

En referencia a la Figura 2, el módulo solar (20) incluye la pila fotovoltaica (10) de la Figura 1 recubierta por un «encapsulante» (22) . Una capa protectora superior (24) y una película de protección inferior (26) , denominada «lámina de soporte», se disponen a una y otra parte de la pila encapsulada.

El encapsulante (22) debe ajustarse perfectamente a la forma del hueco que existe entre la pila fotovoltaica (10) y las capas protectoras (24) y (26) para evitar la presencia de aire, lo que limitaría el rendimiento del módulo solar. Análogamente, el encapsulante (22) debe evitar el contacto de las células (12) con el agua y el oxígeno del aire, para limitar la corrosión. Por lo general, este encapsulante es una composición que comprende un copolímero de etileno y acetato de vinilo reticulado.

La protección contra los golpes y la humedad de la pila fotovoltaica (10) queda garantizada por la capa protectora superior (24) , por lo general de vidrio.

La película de protección inferior (26) contribuye a la protección contra la humedad del módulo solar (20) y al aislamiento eléctrico de las células (12) para evitar todo contacto con el ambiente exterior.

Estado de Ia técnica Las diferentes capas (pilas fotovoltaicas, capa protectora superior, encapsulante, lámina de respaldo) deben adherirse a sus respectivas interfases para garantizar un buen rendimiento del módulo solar y para evitar que los gases o el agua se infiltren y causen un envejecimiento prematuro de este módulo.

Una posible solución es utilizar una capa de adhesivo o de aglutinante entre las diferentes capas. Por ejemplo, se puede citar la solicitud WO2004091901, que describe una estructura de lámina de respaldo para módulos solares, en la que un adhesivo basado en poliéster o poliuretano está comprendido entre una capa de un copolímero etileno acetato de vinilo (EVA) y una capa de un polímero barrera, para permitir la adherencia de estas dos capas.

Otra solución es utilizar un encapsulante, del que se van a describir algunos ejemplos en lo sucesivo del estado de la técnica de la presente memoria descriptiva, este encapsulante debe mostrar adherencia con la capa protectora superior, la lámina de respaldo y la pila fotovoltaica.

En presencia de radiación solar, aparece un calentamiento en el interior del módulo solar y se pueden alcanzar temperaturas de 70°C (o más) . Las propiedades termomecánicas, y en particular la resistencia a la deformación por fluencia, del adhesivo, del aglutinante o del encapsulante deben mantenerse, por tanto, a dichas temperaturas para que no se deformen. La resistencia a la deformación por fluencia es más particularmente importante en el caso del encapsulante: de este modo, en caso de fluencia, la pila puede entrar en contacto con el aire y/o las capas protectoras superior y/o inferior, lo que conlleva una disminución del rendimiento del módulo solar, es decir, una degradación de la pila y del módulo solar.

Además, para que no disminuya el rendimiento del módulo solar, es necesario que el encapsulante permita la transmisión de las ondas luminosas de la radiación solar hacia las células. Siempre para no reducir el rendimiento, es deseable que estas ondas resulten poco difractadas, es decir, que el encapsulante debe ser, a simple vista,

transparente o ligeramente translúcido, cuantificándose la transparencia por su «nivel de turbidez» o también «Haze», que debe ser bajo. Es también necesario que el encapsulante tenga buenas propiedades de aislamiento eléctrico para evitar cortocircuitos en el interior del módulo.

La utilización en los módulos solares de un encapsulante basado en copolímero de etileno - acetato de vinilo (EVA) descrito por ejemplo, en la solicitud JP19870174967, constituye la solución más extendida en la actualidad. El EVA tiene una buena transparencia. Sin embargo, Su adherencia a las capas protectoras no es satisfactoria y, por tanto, deben añadirse agentes que ayuden a la adherencia, denominados habitualmente «agentes de acoplamiento». Estos agentes son productos generalmente seleccionados entre silanos o titanatos orgánicos. Además, el EVA se degrada bajo la influencia de la radiación solar y de la temperatura; en ese momento se observa un desprendimiento de ácido acético que corroe las células fotovoltaicas. Además, se observa igualmente un envejecimiento del encapsulante con el paso del tiempo, que se materializa especialmente por un amarilleamiento importante, que origina una disminución del rendimiento del módulo solar.

Además, la resistencia a la deformación por fluencia del EVA no es suficiente en las condiciones de utilización de los módulos solares. Es necesario, por tanto, que este copolímero esté reticulado; que deje de ser termoplástico. Sin embargo, después de esta etapa de reticulación del encapsulante, los módulos son más difíciles de reciclar. Además, esta etapa de reticulación constituye una etapa adicional en el procedimiento de fabricación de los módulos solares, lo que ocasiona, por tanto, una pérdida de productividad.

En la fabricación de los módulos solares, las diferentes capas protectoras y de encapsulante se pueden montar por laminado. En este procedimiento, el montaje de las diferentes capas que constituyen el módulo solar se lleva a cabo con frecuencia mediante extracción a vacío. Esta extracción a vacío se lleva a cabo mediante una membrana de silicona que se aplica al módulo solar. Cuando se hace el vacío, los agentes de acoplamiento, que son volátiles, se aspiran y se depositan sobre la membrana. Sin embargo, la silicona se degrada al entrar en contacto con los agentes de acoplamiento; por tanto, es necesario eliminar o limitar su uso para permitir la utilización de la membrana de silicona durante un periodo de tiempo más prolongado para la fabricación en serie de varios módulos solares.

Además, en el ámbito del vidrio laminado, se utilizan capas de vidrio o/y de PMMA que están asociadas a aglutinantes basados en EVA o en polivinilbutiral (PVB) ; por las mismas razones de resistencia a la deformación por fluencia y de adherencia, estos aglutinantes deben estar reticulados y contener agentes de acoplamiento. Vuelven a aparecer los mismos problemas de posibilidad de reciclado, productividad y envejecimiento que para los módulos solares.

Para el vidrio laminado se utiliza el mismo tipo de procedimiento de fabricación y, en particular, las mismas temperaturas que los utilizados para la fabricación de los módulos solares.

Para evitar una etapa de reticulación y para resolver los problemas en las propiedades termomecánicas del encapsulante, especialmente la resistencia a la deformación por fluencia, se ha previsto, en la solicitud publicada con el número WO95/22843, la utilización de un ionómero como encapsulante en módulos solares. Este ionómero es un copolímero termoplástico no reticulado de etileno y ácido (met) acrílico parcialmente neutralizado por cationes de elementos de los grupos I, II o III de la tabla periódica (por ejemplo, cationes cinc o calcio) . La adherencia... [Seguir leyendo]

1. Uso como aglutinante y/o como encapsulante o en los módulos solares de al menos una composición termoplástica que comprende un polímero injertado con poliamida, comprendiendo este polímero injertado con poliamida una estructura de poliolefina que contiene un resto de al menos un monómero insaturado (X) y al menos un injerto de poliamida donde:

• el injerto de poliamida está unido a la estructura de poliolefina mediante el resto del monómero insaturado (X) que comprende una función capaz de reaccionar mediante una reacción de condensación con una poliamida que tiene al menos un extremo amina y/o al menos un extremo ácido carboxílico,

• el resto del monómero insaturado (X) está fijo en la estructura por medio de injerto o copolimerización,

comprendiendo dicho polímero injertado con poliamida:

• de 50 a 95 % en peso de estructura de poliolefina que comprende el monómero insaturado (X) ,

• de 5 a 50 % en peso de injertos de poliamida,

y el punto de fluidez de este polímero injertado con poliamida es superior o igual a 75°C, definiéndose este punto de fluidez como la temperatura más alta entre las temperaturas de fusión Tf y las temperaturas de transición vítrea Tg del injerto de poliamida y de la estructura de poliolefina, conteniendo dicha composición menos del 20% en peso de resina adherente con respecto al peso total de la composición.

2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero injertado con poliamida comprende de 15 a 30% en peso de injertos de poliamida.

3. Uso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicha composición comprende, además, al menos un agente de acoplamiento.

4. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el punto de fluidez del polímero injertado con poliamida es la temperatura de fusión o la temperatura de transición vítrea del injerto de poliamida.

5. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el punto de fluidez del polímero injertado con poliamida está comprendido en el intervalo de 115 a 160°C.

6. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el punto de fluidez del polímero injertado con poliamida está comprendido en el intervalo de 75 a 115°C. y ventajosamente de 85 a 115°C.

7. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, para una película con un espesor de 500 µm de espesor y una onda electromagnética con una longitud de onda en el intervalo comprendido entre 400 y 700 nm, la transmisión de dicha onda es superior o igual al 80% y/o el nivel de turbidez es inferior o igual al 10 %, cuando la transmisión y el nivel de turbidez de la película se han determinado según la norma ASTM D1003.

8. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la composición está nanoestructurada.

9. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 8, caracterizado porque el peso molecular en número de los injertos de poliamida está comprendido en el intervalo de 1000 a 5000g/mol, preferentemente en un intervalo entre 2000 y 3000 g.mol-1.

10. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los injertos de poliamida comprenden al menos una copoliamida.

11. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la estructura de poliolefina no tiene una temperatura de fusión o tiene una temperatura de fusión inferior o igual a 100°C.

12. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el número de monómeros (X) fijados en la estructura de poliolefina es superior o igual a 1, 3, y/o inferior o igual a 10.

13. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el monómero insaturado (X) es anhídrido maleico.

14. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la estructura de poliolefina es un copolímero que comprende un monómero insaturado (X) .

15. Uso de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el copolímero es un copolímero de etileno (met) acrilato de alquilo que comprende un monómero insaturado (X) .

16. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque los extremos del injerto de poliamida son una o varias funciones amina.

17. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque comprende, además, un polímero complementario diferente a una resina adherente.

18. Uso de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque el otro polímero es miscible o parcialmente miscible con el polímero injertado con poliamida.

19. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque comprende al menos el 75% en 10 peso del polímero injertado con poliamida.

20. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque comprende, además, al menos uno de los componentes adicionales seleccionados entre agentes reticulantes, absorbentes UV, cargas minerales, plastificantes, materiales colorantes, blanqueadores ópticos y agentes retardantes de llamas.

21. Módulo fotovoltaico que comprende una composición utilizada en una de las reivindicaciones 1 a 20.